Volver a la portadaQuímica · 4.° año de Educación Media General · Cambiar asignatura
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4to año · Química
La química de los seres vivos y el laboratorio · El laboratorio y los métodos de investigación

Materiales y técnicas de laboratorio

Valentina encuentra en el laboratorio del liceo un frasco de agua de mar de Los Roques, un marcador negro y una mezcla de arena con sal. Su profesora le pide tres cosas: sacar la sal del agua, saber de qué colores está hecha la tinta negra y dejar la arena limpia. Ninguna se resuelve «a ojo»: cada tarea pide su material y su técnica. En esta página aprenderás a elegirlos y a trabajar con seguridad. Al final volveremos a la pregunta de Valentina.

Materiales básicos del laboratorio

El laboratorio es el espacio donde la química se comprueba con medidas. Cada instrumento sirve para algo concreto, y usar uno equivocado da resultados poco confiables.

Cuatro materiales de vidrio: beaker, erlenmeyer, balón aforado y bureta beaker erlenmeyer balón aforado bureta
Material Para qué sirve
Balanza Medir la masa de sólidos y líquidos
Beaker (vaso de precipitado) Disolver, mezclar y calentar. Sus marcas son solo orientativas
Erlenmeyer Mezclar y agitar sin derramar. Se usa en titulaciones
Cilindro graduado Medir volúmenes con exactitud moderada
Pipeta (con propipeta) Medir y transferir un volumen pequeño con buena exactitud
Bureta Dejar caer volúmenes variables gota a gota (titulaciones)
Balón aforado Preparar un volumen exacto: tiene una sola marca de aforo
Mechero Calentar con llama
Embudo y papel de filtro Filtrar
Practica★☆☆Sin empezar
Nombra el material de laboratorio más adecuado para cada tarea: a) medir la masa de una sustancia sólida; b) medir un volumen exacto de líquido y transferirlo; c)…

Nombra el material de laboratorio más adecuado para cada tarea:

  1. a) medir la masa de una sustancia sólida;
  2. b) medir un volumen exacto de líquido y transferirlo;
  3. c) calentar una muestra con llama;
  4. d) separar un sólido de un líquido con papel de filtro.
Resolver

Seguridad en el laboratorio

Muchos accidentes ocurren por descuidos simples. Las normas de seguridad (en el país se rigen por criterios COVENIN) se resumen en unas reglas que debes cumplir siempre:

  • Usa bata y lentes de seguridad. Si tienes el cabello largo, recógelo.

  • Nunca pipetees con la boca: usa la propipeta.

  • Nunca pruebes ni huelas directamente una sustancia. Si debes olerla, abanica el vapor con la mano hacia ti.

  • Calienta tubos de ensayo apuntando hacia un lugar donde no haya personas, y sin cerrar el recipiente.

  • Para diluir un ácido concentrado, agrega el ácido al agua, nunca al revés.

  • Etiqueta los frascos y no devuelvas al frasco original el sobrante.

  • Lávate las manos al terminar y deja limpia la mesa.

Practica★☆☆Sin empezar
Indica si cada práctica es correcta o incorrecta en el laboratorio y corrige las incorrectas: a) usar bata y lentes de seguridad; b) pipetear un líquido aspirando con la…

Indica si cada práctica es correcta o incorrecta en el laboratorio y corrige las incorrectas:

  1. a) usar bata y lentes de seguridad;
  2. b) pipetear un líquido aspirando con la boca;
  3. c) probar una sustancia para saber a qué sabe;
  4. d) lavarse las manos al terminar la práctica.
Resolver

Técnicas para separar mezclas

Una mezcla se separa aprovechando una diferencia de propiedades de sus componentes: tamaño de partícula, densidad, punto de ebullición o solubilidad. Cada técnica explota una diferencia distinta.

Técnica Qué aprovecha Ejemplo
Filtración El tamaño: el sólido no pasa por el papel Arena y agua
Decantación La densidad y que no se mezclan Aceite y agua (embudo de decantación)
Evaporación Un soluto no volátil queda al evaporarse el líquido Sal del agua de mar (como en las salinas de Araya)
Destilación Distintos puntos de ebullición Agua pura a partir de agua salada
Cromatografía Distinta afinidad por el papel y por el disolvente Colorantes de una tinta
Separación magnética El hierro es atraído por un imán Limaduras de hierro y arena

La diferencia entre evaporar y destilar: al evaporar, el vapor se pierde y recuperas el soluto sólido. Al destilar, el vapor se enfría en un condensador y recuperas el líquido.

Practica★☆☆Sin empezar
Indica qué técnica de separación usarías en cada caso: filtración, decantación, evaporación, destilación o cromatografía. a) Separar arena de agua. b) Obtener la sal…

Indica qué técnica de separación usarías en cada caso: filtración, decantación, evaporación, destilación o cromatografía.

  1. a) Separar arena de agua.
  2. b) Obtener la sal disuelta en agua de mar.
  3. c) Separar aceite de agua.
  4. d) Separar los colorantes de la tinta de un marcador.
Resolver
Practica★★★Sin empezar
Un estudiante recibe una mezcla sólida de limaduras de hierro, arena y sal de mesa. Debe separar los tres componentes y recuperarlos secos. a) Diseña la secuencia de…

Un estudiante recibe una mezcla sólida de limaduras de hierro, arena y sal de mesa. Debe separar los tres componentes y recuperarlos secos.

  1. a) Diseña la secuencia de técnicas, indicando para cada paso el material de laboratorio que se usa.
  2. b) Justifica el orden elegido.
  3. c) Explica qué dificultad surgiría si se agrega agua antes de retirar el hierro con un imán.
  4. d) Indica una medida de seguridad para el paso en que se calienta.
Resolver

Cromatografía en papel

Cuando los componentes de una mezcla son parecidos (por ejemplo, colorantes), no sirven la filtración ni la decantación. La cromatografía los separa porque cada uno se adhiere al papel con distinta fuerza y es arrastrado por el disolvente con distinta facilidad.

Se pone una mancha de la muestra en una línea de partida, se coloca el borde del papel en el disolvente y este sube por capilaridad. Las sustancias que se quedan más pegadas al papel recorren poco; las que se disuelven mejor en el disolvente suben más.

Cromatograma con dos manchas y la distancia del frente del disolvente frente del disolvente línea de partida mancha 1:4,0 cm mancha 2: 7,0 cm frente:10,0 cm

Para comparar resultados se usa el factor de retención:

Practica★★☆Sin empezar
Gabriela analiza por cromatografía en papel los colorantes de una bebida de color artificial. El disolvente avanza $8{,}0\ \text{cm}$ desde la línea de partida. Con los…

Gabriela analiza por cromatografía en papel los colorantes de una bebida de color artificial. El disolvente avanza $8{,}0\ \text{cm}$ desde la línea de partida. Con los patrones obtiene:

  • colorante A: mancha a $2{,}0\ \text{cm}$;

  • colorante B: mancha a $5{,}6\ \text{cm}$.

La bebida muestra dos manchas, a $2{,}0\ \text{cm}$ y a $5{,}6\ \text{cm}$.

  1. a) Calcula el factor de retención $R_f = \dfrac{\text{distancia de la mancha}}{\text{distancia del disolvente}}$ de A y de B.
  2. b) Interpreta qué colorantes contiene la bebida.
  3. c) Explica por qué las sustancias recorren distancias distintas en el papel.
Resolver

Preparar y diluir una solución

Una solución es una mezcla homogénea de soluto y disolvente. Su concentración molar es

$$M = \dfrac{n}{V} \qquad n = \dfrac{m}{M_m}$$

donde $n$ es la cantidad de sustancia (mol), $V$ el volumen de solución (L), $m$ la masa de soluto y $M_m$ su masa molar. Observa: el volumen es el de la solución, no el del agua que agregas.

Preparar a partir de un sólido

El procedimiento es siempre el mismo: pesar, disolver, aforar.

Diluir una solución

Al diluir se agrega disolvente, pero la cantidad de soluto no cambia. Por eso $n_1 = n_2$, y como $n = C \cdot V$:

Practica★★☆Sin empezar
Luis debe preparar $250\ \text{mL}$ de una solución de $NaCl$ ($M = 58{,}5\ \text{g/mol}$) de concentración $0{,}10\ \text{mol/L}$. a) Calcula la masa de $NaCl$ que debe…

Luis debe preparar $250\ \text{mL}$ de una solución de $NaCl$ ($M = 58{,}5\ \text{g/mol}$) de concentración $0{,}10\ \text{mol/L}$.

  1. a) Calcula la masa de $NaCl$ que debe pesar.
  2. b) Indica los materiales que usaría para pesar, disolver y aforar la solución.
  3. c) Describe en orden los pasos del procedimiento.
Resolver
Practica★★☆Sin empezar
En la práctica se tiene una solución patrón de concentración $1{,}0\ \text{mol/L}$ y se necesitan $100\ \text{mL}$ de una solución diluida de $0{,}10\ \text{mol/L}$. a)…

En la práctica se tiene una solución patrón de concentración $1{,}0\ \text{mol/L}$ y se necesitan $100\ \text{mL}$ de una solución diluida de $0{,}10\ \text{mol/L}$.

  1. a) Calcula el volumen de solución patrón que se debe medir, usando $C_1V_1 = C_2V_2$.
  2. b) Indica qué material usarías para medir ese volumen y cuál para preparar el volumen final. Explica por qué es preferible a un vaso de precipitado.
  3. c) Explica por qué el volumen final se completa con agua hasta la marca de aforo y no se agregan $100\ \text{mL}$ de agua a la solución concentrada.
Resolver

Titulación: medir una concentración desconocida

Una titulación sirve para averiguar la concentración de una solución usando otra de concentración conocida. Se deja caer, desde una bureta, la solución conocida (el titulante) sobre un volumen medido de la desconocida, que está en un erlenmeyer con unas gotas de indicador. Se detiene al ver el cambio de color: es el punto final, y en él los reactivos han reaccionado en la proporción de la ecuación.

Montaje de titulación: bureta con titulante sobre un erlenmeyer con indicador bureta con NaOH erlenmeyer con ácido + indicador

El cálculo sigue la relación entre moles de la ecuación:

  1. Moles gastados del titulante: $n = C \cdot V$ (con $V$ en litros).

  2. Moles de la sustancia buscada, usando la proporción de la reacción.

  3. Concentración: $C = n / V$ con el volumen de la muestra que se midió.

Practica★★★Sin empezar
Para determinar la concentración de ácido acético en un vinagre, se miden $5{,}0\ \text{mL}$ de vinagre y se diluyen hasta $50{,}0\ \text{mL}$. Luego se toman…

Para determinar la concentración de ácido acético en un vinagre, se miden $5{,}0\ \text{mL}$ de vinagre y se diluyen hasta $50{,}0\ \text{mL}$. Luego se toman $20{,}0\ \text{mL}$ de la solución diluida y se titulan con $NaOH$ de $0{,}100\ \text{mol/L}$, usando fenolftaleína, hasta el cambio de color. Se gastan $15{,}0\ \text{mL}$ de $NaOH$. La reacción es $1:1$. La masa molar del ácido acético es $60\ \text{g/mol}$.

  1. a) Nombra los materiales para la dilución y para la titulación.
  2. b) Calcula la cantidad de sustancia de $NaOH$ gastada y la molaridad del ácido en la solución diluida.
  3. c) Calcula la molaridad del ácido en el vinagre original.
  4. d) Expresa esa concentración como porcentaje masa/volumen.
  5. e) Explica por qué se usa un indicador y qué indica el cambio de color.
Resolver

Resumen

Vuelve al principio: para Valentina, la sal del agua de mar se obtiene por evaporación (o el agua por destilación), los colorantes de la tinta por cromatografía y la arena por filtración, siempre con bata y lentes.

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