Introducción

El objetivo de la siguiente práctica será realizar una volumetría. Una volumetría es una reacción ácido-base en la que disponemos de una sustancia ( ácido o base ) de concentración conocida y queremos calcular la concentración de un cierto volumen de otra sustancia ( base o ácido ). Para ello utilizaremos un indicador.

Un indicador es un ácido o base débil que, en muy pequeña cantidad, permite determinar el punto de neutralización debido a la importante diferencia de color entre la forma disociada y la forma sin disociar.

Instrumentos

• balanza electrónica
• vasos milimetrados
• pipeta milimetrada
• varilla para remover
• disolución ácida de pH desconocido ( la que preparamos en la práctica anterior )
• disólución básica preparada con hidróxido de sodio 0,05M ( la prepararemos con el material del laboratorio )

Procedimiento

• Preparamos 0,5L de disolución de hidróxido de sodio 0,05M. Para ello pesaremos 0,05moles de hidróxido de sodio en la balanza electrónica , añadiremos agua destilada hasta 0,5L y comprobaremos que se disuelve totalmente (para facilitar la disolución podemos pulverizar el hidróxido de sodio y, si fuera necesario, calentar)
• Echamos en un recipiente 100mL de disolución de hidróxido de sodio.
• Añadimos un indicador ( cualquiera de los que hay en el laboratorio: fenolftaleina, anaranjado de metilo, azul de metileno… ) Observamos el color.
• Con la pipeta cogemos 10mL de disolución de ácido de concentración desconocida y vamos echando sobre la de hidróxido de sodio, poco a poco y removiendo. Seguimos realizando esta operación hasta que se produzca el cambio de color de la disolución, momento en el que se habrá producido la neutralización.
• Apuntamos el volumen de ácido utilizado y por la estequiometría de la reacción, calculamos los moles de ácido que han reaccionado.
• Con los moles y el volumen de ácido, calculamos la concentración del ácido.

Conclusiones

¿Cómo funciona el indicador?¿No afecta al pH el hecho de que añadamos un indicador?¿Por qué?

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Introducción

El objetivo de la siguiente práctica es preparar un cierto volumen de disolución diluida a partir de otra más concentrada que encontraremos en el laboratorio.

Una disolución es una mezcla homogénea que consta de un disolvente ( en nuestro caso, agua ) y de un soluto ( en nuestro caso ácido clorhídrico ).

Prepararemos 200mL de disolución 0,01M de ácido clorhídrico, a partir del material de que se dispone en el laboratorio.

Instrumentos

• Balanza electrónica
• Vasos milimetrados
• Varillas para remover
• Pipeta milimetrada
• Agua destilada
• Ácido clorhídrico concentrado ( en la etiqueta del ácido viene expresada su concentración en tanto por ciento en masa y su densidad )

Procedimiento

El primer paso será realizar los cálculos necesarios para obtener el volumen de disolución concentrada de ácido clorhídrico y el volumen de agua destilada necesarios para preparar nuestros 200mL de disolución 0,01M, tal y como hacíamos teóricamente en el curso anterior:

• calculamos moles de soluto en 200mL de disolución 0,01M
• pasamos a gramos y vemos en qué masa de disolución concentrada hay esos gramos de soluto
• utilizando la densidad, convertimos masa de disolución en volumen de disolución.
• enrasamos con agua hasta un volumen total de 200mL

NOTA: con los ácidos fuertes concentrados, como es el caso del ácido clorhídrico, es necesario proceder con precaución. Nunca se vierte agua sobre el ácido. El modo de proceder es el siguiente: se echa un poco de agua, sobre ese agua se echa el ácido y luego se enrasa hasta el volumen total. De este modo se evitan salpicaduras del ácido y posibles quemaduras.

Conclusiones

En el laboratorio disponemos de papel indicador de pH y de pH-metros. Podemos comprobar el pH de la disolución resultante y ver si se corresponde con el de una disolución 0,01M de ácido fuerte.

Reservaremos dicha disolución para llevar a cabo una neutralización en una práctica posterior.

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Introducción

Un dinamómetro es un instrumento que, utilizando un muelle, nos permite medir la masa de un cuerpo. Si colgamos una masa de un muelle, este se estira hasta que se alcanza el equilibrio, momento en el que la fuerza restauradora del muelle se iguala con la fuerza peso de la masa que hemos colgado.

En el equilibrio ∑F=0 → Felastica – Peso = 0 → Kx-mg=0

Si conocemos K, constante recuperadora del muelle y medimos x, elongación ( lo que se ha estirado el muelle ), podremos conocer m, puesto que g = 9,8 m/s².

Instrumentos

• 1 muelle
• 1 balanza electrónica
• varias masas
• una regla

Procedimiento

El primer paso será calcular la constante recuperadora del muelle, K, utilizando las masas que tenemos a nuestra disposición. Pesaremos en la balanza cada una de las masas y luego mediremos con la regla cuánto se estira el muelle cuando colgamos cada una de esas masas, teniendo en cuenta no utilizar masas que superen el límite de elasticidad del muelle. Con m y x, obtendremos distintos valores de K, con los que obtendremos una media del valor de K.

Este valor de K nos permitirá dibujar nuestro dinamómetro, de modo que colgado cualquier otro cuerpo de masa desconocida, nuestro dibujo nos permita conocer su masa.

Conclusiones

¿Podría medir cualquier masa utilizando cualquier muelle?
¿Me valdría igual mi dinamómetro en la Tierra que en la Luna?

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Introducción

En esta práctica mediremos la densidad de dos sólidos.

• una canica ( sólido regular )
• una piedra ( sólido irregular )

La densidad se define como masa por unidad de volumen. Obtendremos la densidad como medida indirecta a través de la masa, que mediremos con una balanza electrónica y del volumen, que mediremos por diferentes métodos.

Objetivo

El objetivo de esta práctica es familiarizarnos con el trabajo en el laboratorio y con la propagación de errores en el cálculo de medidas indirectas. Cada medición se realizará varias veces para tratar de minimizar los errores y los resultados se darán en unidades fundamentales del sistema internacional. Lo fundamental de una práctica es el análisis de los resultados y las conclusiones que se obtienen de dicho análisis. Tan importante como el resultado numérico, es ser consciente de los errores que hemos cometido, que en buena parte, dependen de la precisión de los aparatos de medida.

Herramientas

• Balanza electrónica ( indicar su precisión )
• Calímetro ( indicar su precisión )
• Vasos
• Agua
• canica
• piedra

Procedimiento

Densidad de la canica

Mediremos la masa utilizando la balanza.

Para medir el volumen, tendremos en cuenta que se trata de una esfera y que es un cuerpo esférico. Con el calímetro, mediremos el diámetro de la esfera y a partir de éste, calcularemos el volumen.

Densidad de una piedra

Mediremos la masa de la piedra utilizando la balanza

Para medir el volumen, utilizaremos el principio de Arquímedes, que dice que “El volumen de un cuerpo es igual al volumen de agua que desaloja”. Llenaremos un recipiente hasta arriba. Introduciremos en él la piedra y recogeremos en otro recipiente el agua que rebosa. Pesamos el agua desalojada. Puesto que la densidad del agua es 1g/cm³, a partir de la masa de agua, podremos conocer el volumen de agua desalojado y por lo tanto, el volumen de la piedra.

Conclusiones

¿Son razonables los valores de densidad obtenidos para sólidos?
¿Qué método te parece más preciso?
¿Qué errores hemos podido cometer?

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Normas o consejos para la realización de la práctica

• El alumno deberá estudiar previamente el experimento a efectuar, con el propósito de comprender su objetivo, los principios en que se fundamenta y el procedimiento a seguir.
• Observará con atención la demostración del experimento que efectúe el profesor, así como las instrucciones especiales que le sean dadas, tomando las notas que estime necesarias.
• Tras la realización de la práctica, se presentará una MEMORIA donde se detallarán:      
  •  
    • Principios en que se fundamenta. Breve introducción teórica
    • Procedimiento seguido para realizar la práctica
    • Mediciones realizadas
    • Resultados obtenidos
    • Análisis y justificación de los resultados. 

NOTA: Tras la realización de cada práctica, el laboratorio deberá quedar recogido y en perfecto orden

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• Los alumnos deberán utilizar bata de laboratorio, toalla o lienzo para limpieza y en caso de requerirse, guantes y gafas de protección, durante el tiempo de permanencia en el laboratorio.
• Verificar el funcionamiento adecuado de la campana extractora de gases y que exista una ventilación adecuada en el laboratorio.
• Localizar los extintores de incendio y verificar que se encuentren siempre con la carga adecuada y en buen estado de funcionamiento.
• Se debe disponer siempre de agua corriente cerca y verificar su correcto funcionamiento.
• Nunca fume o ingiera alimentos en el laboratorio, porque es frecuente trabajar con sustancias inflamables o tóxicas. Además, cualquier distracción produce errores o accidentes.
• Durante la realización de las prácticas, la puerta del laboratorio deberá mantener abierta la cerradura.
• Informe inmediatamente al profesor de laboratorio de cualquier accidente
• Nunca pruebe ni huela las sustancias químicas, a menos que el proceso lo señale.
• La manipulación de ácidos concentrados debe efectuarse dentro de la campana de extracción, para evitar salpicaduras que puedan afectar a uno mismo o a sus compañeros. Cuando trabaje con sustancias orgánicas, evite el uso de ácido perclórico. Para medir volúmenes de ácidos o bases concentrados, use probetas o buretas, nunca pipetas ( de este modo, evitará las salpicaduras )
• Nunca mezcle las sustancias químicas a menos que el procedimiento lo señale.
• Cuando prepare soluciones de sustancias químicas, no altere la técnica establecida para ello. Una vez preparada la solución, etiquétela indicando composición, concentración, fecha, nombres y número de equipo.
• Antes de usar un reactivo químico o una solución lea cuidadosamente la etiqueta para identificar el contenido y tome exactamente la cantidad necesaria y tape el recipiente.
• En caso de salpicadura de un ácido o una base en la piel o en la bata, enjuáguelo inmediatamente. Excepto en el caso de ácido sulfúrico, deberá enjuagarse con una solución de bicarbonato de sodio.
• Al dejar de usar los reactivos o soluciones, vuelva a colocarlos en su lugar de almacenamiento. Esto facilitará su trabajo experimental y el de sus compañeros. Tenga siempre su mesa de trabajo con el mínimo de riesgos potenciales. En caso de ensuciarse la mesa, límpiela inmediatamente con la toalla húmeda.
• Cuando utilice materiales y aparatos especiales y de uso general, entréguelos limpios al instructor. La balanza, por ningún motivo, se debe mover de posición o lugar.
• Deseche todas las sustancias siguiendo las indicaciones del instructor ( siempre suficientemente diluidas para que no sean dañinas )
• Cuando se calientan soluciones o sustancias que desprenden gases corrosivos o tóxicos, debe usarse la campana de extracción. El calentamiento de tubos de ensayo se efectúa inclinando el tubo 45 º, en dirección opuesta a la que se encuentren los compañeros de trabajo.
• Use las pinzas para manejar objetos y recipientes que hayan sido calentados.
• Al encender el mechero, encienda la cerilla y acérquelo a la parte superior del mechero y abra lentamente la válvula del gas. Al iniciar el calentamiento de una sustancia, empiece con el mínimo de calor y auméntelo lentamente hasta obtener la temperatura adecuada.
• Al terminar la práctica, lávese las manos. La limpieza es básica en cualquier práctica.

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El redondeo es una tarea fundamental al proporcionar cualquier resultado experimental tras realizar una medida.

Cuando una magnitud se obtiene mediante cálculo a partir de otras magnitudes debemos utilizar el redondeo: desprecio de cifras a la derecha de una dada, siguiendo las siguientes normas:

• Si la 1ª cifra que se desprecia es <5 à se deja el número igual   ( Ej: 9,34524  à 9,345 )
• Si la 1ª cifra que se desprecia es >5 à se suma una unidad al último número. ( Ej: 9,358 à 9,36)
• Si la 1ª cifra que se desprecia es =5 seguida de ceros à
  •  
    • Si la cifra anterior es par, se deja el número igual ( Ej: 9,34500 à 9,34 )
    • Si la cifra anterior es impar –> se suma una unidad ( Ej: 9,375000 à 9,38 )

Redondeo en sumas y restas

El resultado se da con tantas posiciones decimales como el término que menos decimales tenga.

Ej:    3,21 + 2,245 – 2,1 = 3,355 à Resultado =  3,4

Redondeo en multiplicaciones y divisiones

El resultado se da con el mismo número de cifras significativas que el término que menor número de cifras significativas tenga.

Ej:   34,81 x 6,2 = 215,822  à  Resultado = 220

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La medición de cualquier magnitud se hace con respecto a un patrón que debe especificarse junto al valor numérico de la medida.

Se han seleccionado un pequeño número de magnitudes que se consideran fundamentales o básicas a partir de las cuales pueden obtenerse las demás, que se consideran derivadas:

• Longitud ( unidad: metro )
• Tiempo ( unidad: segundo )
• Masa ( unidad: kilogramo )
• Corriente eléctrica ( unidad: amperio )
• Temperatura ( unidad: grado Kelvin )
• Cantidad de materia ( unidad: mol )
• Intensidad luminosa ( unidad: candela )

La “Conferencia General de Pesos y Medidas” establece unas normas para la correcta escritura de las unidades y de sus símbolos.

• Sólo se deben utilizar unidades del Sistema Internacional
• Sólo se deben utilizar símbolos de unidades y prefijos estándar
• Los símbolos no se escriben en plural
• Los símbolos no llevan punto al final
• Los productos de unidades se expresan dejando un espacio o con un punto entre ellos. No se coloca más de una barra de división (“/”) por línea, salvo que haya un paréntesis.
• Las unidades, múltiplos y submúltiplos se escriben en minúsculas salvo: C ( Celsius ) y los que provienen de nombres propios ( N à Newton, J à Joule ). También se emplean mayúsculas para el litro (L) para evitar confundirlo con la medida.
• Aquéllos que derivan de nombres propios y están formados por varias letras se escriben la primera con mayúsculas y el resto en minúsculas ( Pa à Pascal )
• Siempre se deja un espacio en blanco entre la cantidad y la unidad, salvo para medidas angulares.

Cuando las magnitudes vienen expresadas en otras unidades distintas a las del Sistema Internacional se realizará la correspondiente conversión de unidades, utilizando los factores de conversión.

Ej:  v = 108 km/h   à   v = 108 km/h . 1000m/km . 1/(3600 s/h) = 30 m/s

      d = 0,8 gr/cm³   à   d = 0,8 gr/cm³ . 0,001 kg/gr . 1/(10^-6 m³/cm³) = 800 kg/m³

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La EXPERIMENTACIÓN es un elemento fundamental en toda ciencia natural. Los avances científicos dependen del apoyo que puedan tener en una serie de experimentos críticos. Hasta que un experimento no proporciona comprobación profunda de la validez de una teoría y es confirmada por otros científicos, la teoría no es completamente aceptada.

El objetivo de un experimento es relacionar y comparar las propiedades que el científico observa durante su ejecución.

Veamos algunas definiciones:

MAGNITUD: propiedad atribuida a un fenómeno, cuerpo o sustancia que puede ser cuantificada. Pueden ser:

• Escalares: aquéllas que quedan completamente especificadas mediante un número y la unidad adecuada.
• Vectoriales: magnitud que, para su descripción, precisa, además de la unidad, un módulo y una dirección

Según otra clasificación, pueden ser:

• Fundamentales: no pueden definirse en función de ninguna otra ( longitud, masa, tiempo …)
• Derivadas: se definen a partir de las fundamentales ( velocidad, densidad … )

Medida de una magnitud: es compararla con otra que se toma como unidad o patrón. 

¿Cómo se consigue cuantificar un fenómeno? Midiendo. Pero medir con rigor no es sencillo, ya que toda medición lleva asociado cierto grado de incertidumbre, unas veces debido al propio instrumento de medida y otras, debidas al observador que realiza la medida. Por ello, es importante siempre cuantificar o al menos, acotar el ERROR.

Unidad: elemento definido y adoptado por convenio con el que se comparan otros elementos de la misma clase para expresar su valor. Se le llama también patrón.

Valor de una magnitud: expresión cuantitativa dada por el producto de un número y una unidad

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En el laboratorio hablaremos continuamente del método científico, método que ha permitido el desarrollo y avance de todas las ciencias. Pero ¿qué es el método científico?

El MÉTODO CIENTÍFICO es el proceso a través del cual los científicos tratan de construir una representación correcta del mundo. Su base son la observación y la experimentación.

• Debe tratar de minimizar las influencias subjetivas.
• Debe ser fiable, consistente y estar libre de cualquier arbitrariedad.

Los pasos en el método científico son los siguientes:

• Observación y descripción: debe ser sistemática y basada en el proceso de medida de magnitudes relevantes que nos permitan registrar y recordar lo esencial de lo observado.
• Formulación de una hipótesis: búsqueda de relaciones entre las magnitudes medidas
• Uso de las hipótesis para hacer predicciones
• Comprobación experimental: los experimentos deben corroborar la hipótesis de partida. Si no, ésta debe ser rechazada puesto que no corresponde a una descripción de la realidad.

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