Guía Práctica de Química Básica para Estudiantes de Ingeniería

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Course

QUIMICA ANALITICA 122 OR 122

Subject

Nursing

Date

Dec 11, 2024

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Instituto Politécnico Nacional UNIDAD PROFESIONAL INTERDISCIPLINARIA DE INGENIERÍA CAMPUS GUANAJUATOMANUAL DE PRÁCTICAS DE LA MATERIA: QUÍMICA BÁSICA CORRESPONDIENTES AL LABORATORIO: QUÍMICA I Y QUÍMICA II ÚLTIMA ACTUALIZACIÓN: JUNIO 2019

Manual de Prácticas Laboratorio de: Química Básica para Sistemas Automotrices y Aeronáutica Unidad Profesional Interdisciplinaria de Ingeniería Campus Guanajuato Página 2 ÍndicePág. Índice Práctica 1. Introducción al laboratorio de química 3 Práctica 2. Introducción al trabajo experimental 7 Práctica 3. Color a la llama de iones metálicos 9 Práctica 4. Propiedades físicas del enlace químico: conductividad 13 Práctica 5. Estado sólido: formación de cristales 18 Práctica 6. Obtención de una resina fenólica 23 Práctica 7a. Elaboración de un plástico reforzado 26 Práctica 7b. Obtención de una espuma flexible (poliuretano) 29 Práctica 7c. Encapsulado 32 Práctica 8. Identificación de polímeros 35 Práctica 9. Óxido -reducción 41 Práctica 10. Celdas voltaicas 45 Práctica 11. Recubrimiento electrolítico 51 Índice de AnexosAnexo 1. Rúbrica de bitácora 57 Anexo 2. Rúbrica de reporte 58 Anexo 3. Tabla general de propiedades de polímeros 59

Manual de Prácticas Laboratorio de: Química Básica para Sistemas Automotrices y Aeronáutica Unidad Profesional Interdisciplinaria de Ingeniería Campus Guanajuato Página 3 1.Introducción al laboratorio de QuímicaLugar de realización:Laboratorio de Química 1, Laboratorio Química 2 Duración:1.5 h1.1 Objetivos: a)Conocer el reglamento del laboratorio. b)Conocer las políticas de evaluación y acreditación del laboratorio de Química Básica. c)Identificar las áreas de trabajo experimental, los espacios asignados para equipos de laboratorio y residuos químicos. 1.2 Fundamento teórico: El laboratorio de Química es un espacio acondicionado especialmente para la experimentación, realización de prácticas y proyectos de investigación, es por ello, que este espacio cuenta con el equipamiento, material y reactivos necesarios para lograr el adecuado aprendizaje práctico del alumno respecto al área de las ciencias químicas. Con la finalidad de cumplir los objetivos de cada práctica en los tiempos establecidos, y, sobre todo, conservando la integridad física de los alumnos, se cuenta con un reglamento de laboratorio, el cual se resume a continuación: Medidas de seguridad: a)Se requiere el uso de bata de algodón (de manga larga y de preferencia que llegue hasta la rodilla) debe de estar abrochada todo el tiempo y se debe de poner afuera del laboratorio. b)Se requiere el uso de lentes de seguridad durante toda la sesión. En caso de que utilices lentes de graduación no requerirás el uso de lentes de seguridad adicionales. Por otra parte, está prohibido el uso de lentes de contacto. El uso de lentes de seguridad no será necesario en el caso de que la sesión sea teórica, lo cual te será indicado previamente por tu profesor y esto estará de acuerdo con el calendario de prácticas. c)Se te recomienda usar ropa adecuada para el trabajo en el laboratorio de química, preferentemente pantalón de mezclilla y zapato cerrado. Por el contrario, no se te permitirá trabajar en el laboratorio si acudes vestido con short, bermudas, pants u otra prenda similar, tampoco podrás trabajar en el laboratorio si el pantalón tiene agujeros. Los zapatos que uses no deben llevar tacón, y tampoco se te permitirá trabajar en el laboratorio calzando sandalias, huaraches, tenis de tela o similares. d)Si usas el cabello largo, para trabajar en el laboratorio deberás recogerlo en una “cola de caballo”, si el pelo es muy largo puedes enredarlo sobre la base o debes de conservarlo siempre en la espalda. e)Las uñas deben estar cortas y sin pintar. Este punto no aplica en caso de que la sesión sea teórica, lo cual te será indicado previamente por tu profesor y esto estará de acuerdo con el calendario de prácticas. f)No está permitido introducir alimentos y bebidas dentro del laboratorio, de la misma manera

Manual de Prácticas Laboratorio de: Química Básica para Sistemas Automotrices y Aeronáutica Unidad Profesional Interdisciplinaria de Ingeniería Campus Guanajuato Página 4 está prohibido ingerir bebidas dentro del laboratorio, así como comer cualquier alimento independientemente de si se trata de dulces, galletas, chicles, etcétera. g)Debes conocer la ubicación exacta y el modo de empleo del equipo de seguridad del laboratorio (extintores, lavaojos, campanas de extracción, botiquín, regaderas, manta antifuego, etc.) La materia de química básica consta de la sesión teórica, que se imparte en el aula de clase, y la sesión práctica, que se lleva a cabo en el Laboratorio de Química. Para poder aprobar la materia es requisito aprobar la parte de laboratorio, para ello es indispensable trabajar de forma eficiente y asistir a las prácticas de laboratorio. A continuación, se describen los requisitos para tener derecho a entrar y/o permanecer en el laboratorio. Puntualidad y asistencia h)El tiempo de tolerancia para llegar al laboratorio es de 10 min, sin embargo, es el tiempo asignado para que un representante del grupo llene el vale de material y cada equipo de laboratorio revise su material de laboratorio, entregue una credencial en garantía y se lleve su material a su mesa. Después de llevarse el material no se aceptan reclamaciones al técnico de laboratorio. i)Debes presentarte en el laboratorio con la vestimenta adecuada (revisar el punto de medidas de seguridad) j)Llevar bitácora de forma individual, sin embargo, se revisará una bitácora por equipo, si la bitácora revisada no cumple con los requisitos necesarios todo el equipo de laboratorio deberá abandonar la sesión de laboratorio. La bitácora debe de contener lo siguiente: a.Índice actualizado b.Fecha c.Nombre y número de la práctica d.Objetivo e.Cuestionario pre-laboratorio contestado f.Materiales, equipos y reactivos g.Metodología con dibujos (no transcribir la metodología del protocolo, deben ser dibujos y se pueden escribir palabras claves para que sean más claras las instrucciones) h.Deberá de contar con resultados y discusión de la práctica anterior. i.Revisa la rúbrica de bitácora que se encuentra en la parte de anexos para que puedas contar con la información más detallada del contenido solicitado. k)Deberás de realizar las actividades programadas en el protocolo de prácticas y tu comportamiento debe de ser el adecuado para poder permanecer en la sesión de laboratorio (revisar el punto de actividades y comportamiento). NOTA: En todos los casos que el alumno no entre a la sesión de laboratorio, no haya tenido derecho a entrar o permanecer en la sesión, no se podrá reponer la sesión y la calificación obtenida será de cero. El desempeño en el laboratorio es fundamental para lograr el aprendizaje establecido, es por ello que las actividades que realices deben ir de acuerdo a lo marcado en el protocolo de práctica. A continuación, se especifica como debes desempeñarte durante la sesión:

Manual de Prácticas Laboratorio de: Química Básica para Sistemas Automotrices y Aeronáutica Unidad Profesional Interdisciplinaria de Ingeniería Campus Guanajuato Página 5 Actividades y comportamiento: l)No realices experimentos sin previa autorización, puede ser peligroso. No hagas combinaciones de reactivos que no estaban establecidos en el protocolo de práctica. No manipules equipos que no indique el protocolo, y si debes de utilizar algún equipo en la sesión de laboratorio tu profesor te dará instrucciones de cómo utilizarlo. m)Debes de mantener orden dentro de tu área de trabajo. Los bancos deben de mantenerse en su lugar y la mesa debe de estar limpia (sin: laptop, celulares, cartucheras, hojas sueltas). Al terminar la sesión de laboratorio deberás de cerciorarte de que tu mesa haya quedado limpia, al igual que las áreas comunes (campana de extracción, balanza analítica y tarjas) y los bancos deberán estar en el lugar que les corresponde. n)El uso de celular durante la sesión será exclusivamente para tomar fotos de los experimentos y consultar datos necesarios para el desarrollo de la práctica y sí y sólo sí el profesor te lo solicita y/o autoriza. Está prohibido mensajear, revisar redes sociales, hacer o recibir llamadas.o)Si debes salir del laboratorio por algún motivo justificable, deberás indicarlo al profesor responsable. Si hay alguna ausencia de laboratorio sin previa autorización se tomará como inasistencia. p)El trabajo de laboratorio se permite sólo durante el horario establecido para el mismo y bajo la supervisión directa de tu profesor. q)Ten la precaución de nunca contaminar un frasco de reactivo. Asimismo, todo el material que entre en contacto con un reactivo deberá estar limpio y seco. En caso de que sobrara alguna cantidad de reactivo, pregunta a tu profesor que hacer con este. r)Reporta al profesor y/o técnicos de laboratorio cualquier accidente y daño por insignificante que parezca. s)El derrame de cualquier sustancia debe ser limpiado de inmediato empleando el método correcto, repórtalo al profesor para que te indique cuál es la manera adecuada de limpiar el derrame. t)Los desechos generados durante la sesión de práctica tienen un contenedor específico, si tienes dudas pregunta a tu profesor cuál es. Nunca debes de depositar los desechos en la tarja. u)Diez minutos antes de finalizar la sesión de laboratorio, los alumnos deberán entregar los equipos y materiales limpios y secos, y en las mismas condiciones en que lo recibió. Después de lavar el material, éste se deberá de atomizar con alcohol para favorecer el secado del mismo. v)En caso de ruptura de material de laboratorio o desperfecto de algún equipo, el alumno deberá llenar el vale correspondiente y dejará una credencial en garantía. La reposición del daño se deberá de hacer en un tiempo máximo de 15 días naturales. El material deberá tener las mismas características y marca de aquel correspondiente al adeudo generado. w)Cuando un alumno no cumpla con los reglamentos establecidos, dado que pone en riesgo su seguridad y la de sus compañeros, se hará acreedor a la expulsión del laboratorio y automáticamente su práctica quedará anulada.

Manual de Prácticas Laboratorio de: Química Básica para Sistemas Automotrices y Aeronáutica Unidad Profesional Interdisciplinaria de Ingeniería Campus Guanajuato Página 6 Evaluación y acreditación del laboratorio de Química Básica: La calificación mínima aprobatoria, para el laboratorio de Química Básica, es de 6.0. Es requisito aprobar el laboratorio para aprobar la materia de Química Básica. La evaluación se realiza con la siguiente ponderación: 100 % Examen de laboratorio.El profesor te dirá la fecha de realización, el cual, generalmente debe ser antes del examen departamental. El examen es individual y a bitácora abierta. 0 % Bitácora de laboratorio. Se trabaja de forma individual y es requisito para entrar al laboratorio. No puede llevar hojas pegadas. Nota: En caso de inasistencia la calificación obtenida en esa ocasión es cero, en caso de existir una justificación deberás de tratarlo con tu profesor lo más pronto posible. Instalaciones del laboratorio de Química. Como ya se ha mencionado, el laboratorio de Química no es un lugar peligroso si se trabaja correctamente, de acuerdo a las medidas de seguridad y los protocolos de práctica. Para que puedas trabajar con mayor seguridad ubica en tu laboratorio donde se encuentran físicamente los siguientes componentes: Lavaojos Regaderas de emergencia Manta antifuego Campana de extracción Extinguidores Bidones de desechos de reactivos Salidas de emergencia Punto de reunión Área de entrega de material de laboratorio Área de equipos Área de entrega de reactivos para la práctica actual Mesas de trabajo Tarjas Gavetas

Manual de Prácticas Laboratorio de: Química Básica para Sistemas Automotrices y Aeronáutica Unidad Profesional Interdisciplinaria de Ingeniería Campus Guanajuato Página 7 2.Introducción al trabajo experimentalLugar de realización:Laboratorio de Química 1, Laboratorio Química 2 Duración:1.5 h1.1 Objetivo: El alumno conocerá el material básico de laboratorio y lo empleará en operaciones químicas elementales. 1.2 Fundamento teórico: Existen muchos materiales de laboratorio, algunos de ellos se deben de emplear en experimentos muy particulares, sin embargo, hay otros de uso muy común y frecuentemente se utilizan en las sesiones de prácticas de laboratorio, por lo anterior, es indispensable que el alumno pueda identificar estos materiales, ya que al dominarlos puede llegar a seleccionarlos y manejarlos adecuadamente, con lo que desarrollará la habilidad necesaria para realizar las prácticas incluidas en este manual. 1.3 Trabajo Pre-laboratorio 1. Investiga los pictogramas alusivos a las siguientes características que puede tener un reactivo químico: explosivo, oxidante, inflamable, tóxico, irritante, corrosivo, peligroso para el ambiente. 2. Identifique cada uno de los materiales con los que va a trabajar, haga un dibujo en su bitácora de cada uno de ellos. 3. Investiga cuantas clases de fuego existen y que clase de extintor se debe de usar para cada caso. 4. ¿Cuál es la información que debe de tener una etiqueta de un reactivo de laboratorio? 1.4 Desarrollo experimental a) Medidas de seguridad Utilizar bata. Utilizar lentes de seguridad. b) Materiales 2 Manguera de látex 1 Pinzas para termómetro Conexiones de vidrio 2 Tubos de ensaye 1 Embudo de filtración 1 Pizeta 1 Pipeta de 1 mL 2 Pinzas de tres dedos 1 Anillo metálico 1 Pipeta de 10 mL 1 Vaso de precipitado de 100 mL 1 Propipeta 1 Probeta de 25 mL 1 Matraz Kitazato 1 Charola metálica 1 Termómetro 1 Embudo Buchner 1 Espátula metálica

Manual de Prácticas Laboratorio de: Química Básica para Sistemas Automotrices y Aeronáutica Unidad Profesional Interdisciplinaria de Ingeniería Campus Guanajuato Página 8 1 Agitador de vidrio 2 Papel filtro 2 Soporte universal 1 Gradilla 1 Matraz volumético de 100 mL 1 Tela de asbesto 1 Mechero de Bunsen 2 Nuez 1 Tripie 1 Embudo de separación 1 Vidrio de Reloj 1 Mortero Balanza analítica c) Reactivos Cloruro de sodio (NaCl) Frascos de reactivos diversos d) Procedimiento 1. Clasifique los materiales de laboratorio en: material de soporte, material de vidrio y misceláneo. Dentro de los materiales de vidrio clasifíquelos en: para medir y para contener. 2. Observe los reactivos que se le proporcionaron identifique el rombo de seguridad y anote en su bitácora la información proporcionada. 3. Con el material de laboratorio proporcionado, monte los siguientes sistemas: a) Filtración al vacío e) Calentamiento de un líquido a determinada temperatura (simulación de 2 horas) b) Filtración por gravedad c) Decantación f) Disolver 2 g de NaCl en 20 mL de agua y calentar a 40°C. d) Separación de dos líquidos (extracción) 4. Seleccione uno de los sistemas anteriores, y realice, en su bitácora, el diagrama de flujo (con dibujos). 5. Mida 100 mL de agua corriente con un vaso de precipitados y colóquelos en el matraz volumétrico. Anote sus conclusiones. 6. Mida 25 mL con pipeta y colóquelos en una probeta, luego en el vaso de precipitado. Anote sus conclusiones. Diga por que no utilizaría el matraz kitazato para medir un líquido. 1.6 REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS. Rodríguez Esparza B.E., Romero Robles L.E.; Manual de laboratorio de Química para Ingenierias.Primera Edición.Pearson Educación 2015. México.

Manual de Prácticas Laboratorio de: Química Básica para Sistemas Automotrices y Aeronáutica Unidad Profesional Interdisciplinaria de Ingeniería Campus Guanajuato Página 9 3.Color a la llama de iones metálicosLugar de realización:Laboratorio de Química 1, Laboratorio Química 2 Duración:1.5 h1.1 Objetivo: Identificar elementos de la tabla periódica a través de ensayo a la flama de varias sales metálicas. 1.2 Fundamento teórico: En la llama de un mechero de gas pueden distinguirse dos partes bien diferenciadas: una interior, de color azulado (zona de reducción) y baja temperatura, donde hay defecto de oxígeno y la combustión del gas es incompleta. Su zona central está constituida por gases sin arder. La zona exterior, incolora y de gran poder calorífico es la zona de oxidación y en ella la combustión de los gases es completa. Bunsen distingue en la llama seis zonas fáciles de localizar base de la llama (A), que es la utilizada para realizar el ensayo de coloración a la llama, zona de fusión (S), localizada en el centro de la envoltura oxidante, zonas superior (E) e inferior (F) de reducción y zonas superior (C) e inferior (D) de oxidación (Esquema 1). Todas estas zonas de la llama bunsen pueden modificarse regulando las entradas de aire y/o de gas. Cuando los átomos de un elemento se excitan, algunos de sus electrones "saltan" a niveles u orbitales superiores de los que caen rápidamente a su posición inicial emitiendo una radiación luminosa característica y visible. Así, en el caso de muchos elementos la temperatura de la llama oxidante de un mechero de gas es suficiente para producir esa excitación de los electrones, que al emitir la radiación característica, harán que la llama aparezca coloreada. Esta llama no es capaz de excitar a los electrones de un átomo llevándolos a todos los orbitales vacantes, sino que solamente es capaz de originar saltos electrónicos entre orbitales cercanos, lo que hace que cada elemento emita un solo tipo de luz, pudiendo identificarse por ella. En esta práctica vamos a comprobar la energía que emiten los electrones de diferentes elementos al caer desde una órbita a otra de menor energía, para lo cual observaremos las diferencias de color de la luz emitida cuando estos elementos se introducen en la llama de un mechero de gas.

Manual de Prácticas Laboratorio de: Química Básica para Sistemas Automotrices y Aeronáutica Unidad Profesional Interdisciplinaria de Ingeniería Campus Guanajuato Página 10 Esquema 1. Partes de la llama del mechero 1.3 Trabajo Pre-laboratorio 1. Investigue qué son los espectros electromagnético, de emisión y de absorción. 2. ¿Por qué cada elemento tiene un espectro de líneas característico? 3. ¿Qué es un fotón?, ¿Por qué se dice que la luz tiene una naturaleza dual? 4. ¿Cómo se relaciona la pregunta anterior con las llamadas series de Balmer, Paschen, Lyman y Brackett? 5. ¿Cuáles saltos del electrón de un átomo de hidrógeno generan radiación que aparece en el espectro visible? 1.4 Desarrollo experimental a) Medidas de seguridad Utilizar bata. Utilizar lentes de seguridad. Manipular con cuidado el mechero de Fisher y de acuerdo a las indicaciones del personal responsable de la práctica. Limpiar con una franela húmeda el lugar donde se ha esparcido las disoluciones.

Manual de Prácticas Laboratorio de: Química Básica para Sistemas Automotrices y Aeronáutica Unidad Profesional Interdisciplinaria de Ingeniería Campus Guanajuato Página 11 b) Materiales 1 Mechero Fisher 1 Atomizador con metanol puro 1 Atomizador por reactivo c) Reactivos Cloruro de litio (LiCl) Cloruro de bario (BaCl2) Ácido bórico (B(OH)3) Cloruro de sodio (NaCl) Cloruro de estroncio (SrCl2) Metanol (disolvente) Cloruro de potasio (KCl) Cloruro de cobalto II (CoCl2) Cloruro de calcio (CaCl2) Cloruro de cobre II hexahidratado (CuCl2·6H2O) d) Procedimiento 1. Adicione 5 g de cada sal al contenedor de un aspersor y llénelo con metanol. 2. Verifique que éstos atomicen finamente y que no estén tapados (especialmente con los correspondientes al cloruro de sodio y cloruro de potasio). 3. A continuación, y sobre una mesa de laboratorio que se encuentre en una zona bien ventilada, encienda el mechero Fischer, si es posible apague las luces, y atomice hacia la llama primeramente el metanol puro, con el fin de que tenga una referencia del color de la llama producido por éste. 4. Trabaje con cada una de las sales, y observe la coloración obtenida. Los colores que se deben observar son los siguientes: Cloruro de litio (rojo profundo) Cloruro de estroncio (rojo-naranja) Cloruro de sodio (amarillo-naranja) Cloruro de cobre II hexahidratado (verde-azul) Cloruro de potasio (violeta) Ácido bórico (verde brillante) Cloruro de calcio (rojo-naranja) Cloruro de bario (verde pálido) PRECAUCIONES: La demostración debe ser llevada a cabo en un lugar ventilado y libre de material inflamable (recipientes y bidones con disolventes, con reactivos, y atomizadores de otras muestras). Los vapores generados no deben ser inhalados. No todo el metanol utilizado se consume en el fuego, por lo que los restos permanecen en el lugar de trabajo y deben de ser retirados con un trapo húmedo, el cual debe de enjuagarse continuamente. Nunca apunte el atomizador hacia la audiencia, así que los alumnos y profesores deben de estar al menos a dos metros de la llama. Al finalizar la sesión de laboratorio, la mesa donde se trabajó se debe de limpiar con jabón y fibra para evitar la acumulación de sales y disolvente en la misma.

Manual de Prácticas Laboratorio de: Química Básica para Sistemas Automotrices y Aeronáutica Unidad Profesional Interdisciplinaria de Ingeniería Campus Guanajuato Página 12 1.5Cuestionario Postlaboratorio 1.Investigar a que se deben los espectros de emisión observados para cada uno de los diversos elementos químicos. 2.Investigue por qué razón las sales de los cationes metálicos ensayados son en su mayoría cloruros. Investigue cuál es el papel que juega el anión cloruro en este proceso. 3.Busque los espectros de emisión de los elementos a los que corresponden los cationes de las sales ensayadas, y haga un comparativo con lo observado durante la práctica. 4.Escriba una reflexión acerca de la diferencia entre el color percibido en el experimento para cada catión y el color real emitido por los correspondientes elementos metálicos. 5.Con relación a la pregunta anterior, ¿el color observado para el ácido bórico es realmente el que emite este compuesto al ser ensayado a la llama o se debe a un efecto fisiológico propio de la visión humana? Lleve a cabo esta misma reflexión para el color observado con el cloruro de cobre II, y diga por qué estamos hablando de fenómenos diferentes. 1.6 REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS. Brown, Theodore & col.; Química La Ciencia Central.Novena Edición.Pearson Educación 2004. México, D.F. Shakhashiri, Bassam Z.; Chemical Demonstrations, A Handbook for Teachers of Chemistry. Volume 1. 1st. Edition.Wisconsin University, 1983. EUA. Bretz, Stacey Lowery and Vasquez Murata Mayo, Ana. Development of the Flame Test Concept Inventory: Measuring Student Thinking about Atomic Emission.J. Chem. Educ.,2018, 95 (1), pp 17–27. DOI: 10.1021/acs.jchemed.7b00594.

Manual de Prácticas Laboratorio de: Química Básica para Sistemas Automotrices y Aeronáutica Unidad Profesional Interdisciplinaria de Ingeniería Campus Guanajuato Página 13 4.Propiedades Física del enlace Químico: ConductividadLugar de realización:Laboratorio de Química 1, Laboratorio Química 2 Duración:1.5 h1.1 Objetivo: Relacionar el tipo de enlace de una sustancia con su capacidad para conducir la corriente eléctrica.1.2 Fundamento teórico. Un enlace químico es el conjunto de fuerzas que mantiene unidos a los átomos de un compuesto químico. Para realizar la clasificación de los elementos que se encuentran en la naturaleza, han sido consideradas dos observaciones importantes: por un lado se ha advertido que la mayoría de los elementos, en lugar de estar puros, se hallan combinados con otros, formando una gran variedad de compuestos; y por el otro, se ha hecho notar que hay un grupo de elementos que difícilmente se combinan con los demás. La conclusión que podemos obtener de lo anterior es que los elementos que no suelen combinarse deben tener una configuración (acomodo de sus electrones) muy estable. Asimismo, que los elementos que, en general, se encuentran combinados es porque en sus átomos no tienen tal estabilidad y buscan una manera de tenerla, ya sea ganando, perdiendo o compartiendo electrones con otros átomos, formando así lo que conocemos como enlaces químicos. Se reconocen dos tipos principales de enlaces, el iónico y el covalente. ENLACE IÓNICO. Este tipo de enlace se forma cuando un átomo pierde electrones, y al quedar con carga positiva, forma un ion positivo o catión. Los electrones que pierde un átomo son ganados por otro átomo, que queda cargado negativamente, convirtiéndose en un ion negativo o anión. Como los iones que resultan tienen cargas opuestas se atraen entre sí, formando un compuesto con enlaces de tipo iónico que no forma moléculas simples sino un arreglo en el que se alternan los iones positivos y negativos, forman una red. Los compuestos de tipo iónico, a temperatura ambiente, son sólidos con puntos de fusión altos.ENLACE COVALENTE. En algunos casos, los átomos adquieren la estabilidad que buscan compartiendo pares de electrones, formándose así un enlace covalente, en donde pueden unirse átomos iguales o diferentes. Los compuestos con enlaces covalentes están formados por moléculas simples: a diferencia de los iónicos, que están formados por redes de iones. Los compuestos con enlaces covalentes son más comunes que los compuestos con enlace iónicos, y a temperatura ambiente pueden ser sólidos, líquidos o gaseosos. La capacidad para conducir la corriente eléctrica depende del tipo de enlace que presenta la sustancia en cuestión. Las sustancias que contienen átomos unidos por enlaces de tipo iónico serán capaces de conducir la corriente cuando éstos tengan libertad para moverse. En el estado sólido, estos

Manual de Prácticas Laboratorio de: Química Básica para Sistemas Automotrices y Aeronáutica Unidad Profesional Interdisciplinaria de Ingeniería Campus Guanajuato Página 14 iones mantienen un lugar fijo; en cambio, cuando las sustancias están en estado líquido o disueltas, los iones pueden moverse libremente, permitiendo así el paso de la corriente eléctrica. Tal es el caso de la mayoría de las sales, los ácidos y las bases, los cuales cuando están en solución o fundidas, tienen la capacidad para conducir la corriente eléctrica; a estas sustancias se les conoce como electrolitos Hay algunas sustancias que tienen la capacidad para formar iones en una proporción limitada, por lo que podrán conducir la corriente eléctrica de una manera mucho menos eficiente que las que tienen gran cantidad de iones. Por ello se les conoce como electrolitos débiles. Alas sustancias con enlaces covalentes que no son capaces de conducir la corriente eléctrica ni en solución ni fundidas, se les conoce como no electrolitos. 1.3 Cuestionario pre-laboratorio 1. Describe los principales tipos de enlace químico. 2. ¿A qué grupo de elementos (metales o no metales) pertenecen los átomos que se unen para formar compuestos iónicos? 3. ¿A qué grupo de elementos (metales o no metales) pertenecen los átomos que se unen para formar compuestos covalentes? 4. ¿Qué características presentan las sustancias que tienen enlaces de tipo iónico? 5. ¿Qué características presentan las sustancias que tienen enlaces de tipo covalente? 1.4 Desarrollo experimental a) Medidas de seguridad Utiliza bata, lentes de seguridad y cubre-bocas Manejar con cuidado el EQUIPO PARA MEDIR CONDUCTIVIDAD b) Materiales (3) Vaso de precipitados 150 mL (1)Vidrio de reloj (1) Agitador de vidrio (1) Propipeta (1) Espátula con mango de madera (1) Probeta graduada de 50 mL(1) Pipeta graduada de 5 mL c) Reactivos Ácido clorhídrico (HCl) Agua destilada (H2O)Ácido acético (CH3COOH) Cloruro de sodio (NaCl) Sacarosa (C12H22O11) Alcohol etílico (C2H5OH) d) Equipo Dispositivo para conductividad e) Materiales y reactivos que deben traer los alumnos por TODO EL GRUPO (1) Lija de agua No. 100 100 g de NaCl

Manual de Prácticas Laboratorio de: Química Básica para Sistemas Automotrices y Aeronáutica Unidad Profesional Interdisciplinaria de Ingeniería Campus Guanajuato Página 15 100 g de azúcar 250 mL de alcohol etílico (C2H5OH) 200 mL de vinagre blanco f) Procedimiento 1. Monta el equipo de conductividad tal y como se muestra en la Figura 1. 2. Con los compuestos proporcionados, prepara las soluciones que se indican en la Tabla I de la sección de resultados. Sólido.Llena parcialmente un vaso con cristales. Haz una prueba de conductividad (de acuerdo con el paso 3). Conserva una pequeña cantidad para usarla en otras pruebas. Solución acuosa diluida-Añade 5 gramos de sólido a 30 mL de agua destilada. Solución acuosa- Añade aproximadamente 10 gramos de sólido a 30 ml de agua destilada. Solución alcohólica- Añade aproximadamente 1 gramo de sólido a 30 mL de alcohol. PRECAUCIÓN:Los alcoholes pueden ser venenosos si se absorben por la piel o se inhalan. También se pueden encender con mucha facilidad. Evita el contacto con la piel, los ojos. Nota:etiqueta los vasos con el nombre de la sustancia y las características de la disolución. 3. Prueba si las diferentes sustancias –como se muestra en la Figura 1- conducen o no la corriente eléctrica, conectando el aparato a la fuente de poder de bajo voltaje y sumergiendo los electrodos en cada una de las muestras. Aquellas muestras con las que encienda el foco son los electrolitos. Después de cada una de las pruebas, LAVA los electrodos en un vaso con agua destilada para evitar contaminar las soluciones. Evalúa la conductividad de cada material probado, como bueno, malo o NDC (no se detecta conductividad). Anota tus observaciones. PRECAUCIÓN:NO TOQUES LOS ELECTRODOS (LAMINILLAS DE COBRE) CUANDO EL APARATO ESTÉ CONECTADO A LA FUENTE DE PODER. YA QUE CORRES EL RIESGO DE SUFRIR UN CHOQUE ELÉCTRICO. 4. Realiza una prueba de conductividad modificando el tamaño del área de los electrodos. Repite la prueba al menos con tres diferentes tamaños de las laminillas de cobre. Para esta prueba, utiliza una solución concentrada de NaCl. Anota tus observaciones en la Tabla IIde la sección de resultados. 5. Al terminar la práctica, coloca el alcohol puro y todos los sólidos en la mesa de reactivos. Todas las soluciones acuosas se pueden echar por la tarja, usando una cantidad considerable de agua.

Manual de Prácticas Laboratorio de: Química Básica para Sistemas Automotrices y Aeronáutica Unidad Profesional Interdisciplinaria de Ingeniería Campus Guanajuato Página 16 Figura 1. Equipo de conductividad. 1.5 Resultados Prepara tablas para anotar tus resultados. Tabla I. Material Conductividad Observaciones Tipo de enlace (iónico o covalente) Agua destilada Agua corriente Alcohol Ácido acético Ácido clorhídrico NaCl sólido NaCl disolución acuosa diluida NaCl disolución acuosa NaCl disolución alcohólica Azúcar sólida Azúcar disolución acuosa diluida Azúcar disolución acuosa Azúcar disolución alcohólica KNO3sólido KNO3solución acuosa Tabla II. Experimento Área de electrodos (cm2) Conductividad Observaciones 1 2 3 1.6 Conclusiones Como guía para que prepares el apartado de conclusiones obtenidas a partir del trabajo experimental realizado, considera los puntos siguientes: Explica las similitudes y las diferencias en los resultados obtenidos para las conductividades de los compuestos probados. Explica las diferencias en los resultados, usando agua destilada y agua corriente. ¿Cuál es la razón de usar tanto agua como alcohol como disolventes? Basándote en este experimento, ¿cuáles son las conclusiones a que puedes llegar en relación con los enlaces de los sólidos estudiados?

Manual de Prácticas Laboratorio de: Química Básica para Sistemas Automotrices y Aeronáutica Unidad Profesional Interdisciplinaria de Ingeniería Campus Guanajuato Página 17 ¿Qué efecto tiene la concentración de una solución sobre su conductividad? Para el caso de las sustancias conductoras de la electricidad, ¿qué efecto tiene el tamaño del área del electrodo en la conductividad observada? 1.7 Cuestionario(deberás incluirlo en el reporte de laboratorio) 1. Predice la conductividad de CaS y de KBr, usando tablas de electronegatividades y de solubilidades. 2. Según la tabla de diferencias entre las electronegatividades de los elementos (Tabla IV), escribe la mayor posibilidad de enlace (iónico o covalente) entre los átomos siguientes: Tabla III. Átomos Diferencia de electronegatividad Enlace Na y Cl Na y O C y H Cl y H (en el HCl) C y O C y Cl Tabla IV. Valores de electronegatividad[1,2]Átomo Electronegatividad Na 0.9 Cl 3.0 K 0.8 O 3.5 C 2.5 H 2.1 3. Investiga las Leyes de Faraday. ¿Existe alguna relación entre estos principios y el experimento realizado en el paso 4? Comenta tus observaciones. 4. ¿Cuál es la ventaja de conocer el tipo de enlace que presentan los átomos que constituyen un material de interés tecnológico, por ejemplo? 1.8 Referencias [1] Brown T., LeMay E., Burnsten B. Química La Ciencia Central. Novena Edición Prentice Hall, México 2004. [2] Chang, R. Química. Novena Edición. McGraw Hill, México 2005.

Manual de Prácticas Laboratorio de: Química Básica para Sistemas Automotrices y Aeronáutica Unidad Profesional Interdisciplinaria de Ingeniería Campus Guanajuato Página 18 5.Estado Sólido: Formación de CristalesLugar de realización:Laboratorio de Química 1, Laboratorio Química 2 Duración:1.5 h1.1 ObjetivoObtener sólidos cristalinos e identificar los diferentes sistemas de cristalización. 1.2 Fundamento teóricoDependiendo del acomodo que tengan sus partículas, los sólidos pueden clasificarse en dos tipos: cristalinos y amorfos. Los sólidos cristalinos tienen las partículas acomodadas siguiendo un orden geométrico, por lo que forman estructuras con formas bien definidas, en tanto que los amorfos (sin forma definida) no tienen ningún orden específico. Las diversas aplicaciones de los cristales han llevado a desarrollar una tecnología electrónica que ha traído consigo el desarrollo en diferentes campos, tales como: la medicina, la farmacéutica, la energética, etc. Así, monocristales de silicio que contienen trazas de ciertas sustancias se usan en baterías solares para la operación para la operación de instrumental en satélites; cristales de ciertos compuestos sirven para dar control de frecuencia y otros se usan en micrófonos, audífonos y en algunos tipos de relojes. En forma cotidiana utilizamos cristales que, debido a su tamaño, no nos es posible percibir la regularidad de su forma a simple vista, como la sal en polvo, el azúcar “glas”, el grafito de los lápices, los polvos para hornear, el polvo de sulfatiazol, el polvo de azufre para usos farmacéuticos, etc. Sin embargo, el acomodo regular de sus átomos da por resultado sólidos ordenados que, a pesar de su tamaño, son armónicos y perfectos. Para que un cristal se forme es necesario que las partículas de la sustancia se puedan acomodar siguiendo el patrón geométrico que es específico para cada sustancia. Cuando el sólido se disuelve en un solvente, forma una disolución y las partículas del sólido pueden moverse libremente, de manera que pueden encontrar el lugar que les corresponde al lado de otras partículas iguales. De este modo, al evaporarse el solvente se puede volver a formar el cristal. La mayoría de los cristales puede someterse a procesos de crecimiento y el tamaño que logren alcanzar dependerá del tiempo y de la técnica utilizada. Para poder obtener cristales a partir de una solución es necesario que esta solución esté saturada, es decir, que tenga la máxima cantidad posible de soluto (que en este caso será el sólido que se quiere cristalizar) en una determinada cantidad de solvente. De esta manera, si dejamos destapado el recipiente que contiene la disolución, el solvente se evaporará poco a poco, con lo que el sólido ya no tendrá lugar en la solución, y al quedar fuera de ella, volverá a formar cristales. Generalmente la solubilidad de los sólidos en los líquidos se incrementa al aumentar la temperatura, por lo que si el solvente se utiliza caliente podrá disolver una mayor cantidad de soluto. Al enfriarse la disolución, el soluto se cristalizará, ya que a menor temperatura el solvente no tendrá la capacidad de disolver esa cantidad de soluto. La cristalización de un sólido en solución se puede provocar, principalmente, de dos formas: 1) por evaporación del disolvente en una solución;

Manual de Prácticas Laboratorio de: Química Básica para Sistemas Automotrices y Aeronáutica Unidad Profesional Interdisciplinaria de Ingeniería Campus Guanajuato Página 19 2) por enfriamiento de soluciones que fueron saturadas en caliente. En este experimento utilizaremos ambos procedimientos para obtener cristales de sal, y también estudiaremos la formación de cristales por medio del fenómeno de sublimación. 1.3 Cuestionario pre-laboratorio 1. ¿Qué es un cristal? 2. ¿Cuáles son las técnicas más comúnmente utilizadas para el crecimiento de cristales? ¿Cuál es la base o principio para aplicar tales técnicas? 3. Menciona al menos 5 usos o aplicaciones de los cristales en el campo de la aeronáutica o Sistemas automotrices. 1.4 Desarrollo experimental a) Medidas de seguridad Utiliza bata Manejar con cuidado el material de vidrio al calentarlo b) Materiales (4) Vaso de precipitados 50 mL (2) Vaso de precipitados 150 mL (2) Vaso de precipitados 250 mL (2) Mechero bunsen (2) Agitador de vidrio (2) Piseta (2)Tela de alambre con asbesto (1) Tripié (1)Soporte universal con anillo de fierro (1) Recipiente para baño maría c) Reactivos Cloruro de sodio (NaCl) Alcanfor Yoduro de potasio (KI) Sulfato de cobre (CuSO4·5H2O) Permanganato de potasio (KMnO4) Dicromato de potasio (K2Cr2O7) Hielo d) Material que tienen que traer por TODO EL GRUPO. 25 clips 2 m de hilo para coser (cortado en fragmentos de 20 cm) 12 frascos de gerber (limpios y secos) 1 Marcador 1 Cinta masking tape 12 palos de madera de aprox. 10 cm e) Procedimiento Parte A. Cristalización a partir de una solución, por evaporación del solvente en una solución saturada. 1. Llena uno de los vasos con agua, hasta la mitad de su capacidad. 2. Mide una cucharadita rasa de cloruro de sodio (NaCl), y viértela en el vaso, sin agitar. Observa que la sal se deposita en el fondo del vaso.

Manual de Prácticas Laboratorio de: Química Básica para Sistemas Automotrices y Aeronáutica Unidad Profesional Interdisciplinaria de Ingeniería Campus Guanajuato Página 20 3. Mezcla todo con el agitador durante un par de minutos. Vas a observar que la sal desaparece completamente y, a la vista, el vaso aparenta tener agua completamente transparente y cristalina. Agrega otra cucharadita de sal, y agita con el agitador hasta que desaparezca. 4. Repite la operación, hasta que observes que la sal ya no se disuelve y queda depositada en el fondo del vaso. Agita un minuto más y deja reposar el vaso sobre la mesa. Cuando en una solución salina ya no se puede agregar más sal porque se sedimenta, se dice que está saturada. 5. Decanta la solución, vertiendo el líquido en otro vaso, cuidando de que no pase nada de la sal que está depositada en el fondo. 6. Ata un extremo de un hilo al lápiz y el otro al clip. Introduce el clip en el vaso con la solución, de manera que al apoyar el lápiz acostado sobre el borde del vaso, el clip quede colgando en medio del líquido. 7. Coloca el vaso en algún lugar, de modo que nadie lo mueva por ningún motivo. Espera unos días, hasta una o dos semanas, y observa lo que sucede. Seguramente verás que parte de la sal se ha depositado en el fondo del vaso, pero otra parte se habrá depositado formando cristales de sal. Es muy probable que algunos de esos cristales tengan la forma de un cubo perfecto. Trata de estimar cuánto miden y vuelve a observarlos al cabo de otra semana. Los cristales seguirán creciendo. También podrás observar que los cristales se forman incluso sobre la parte el hilo que se encuentra fuera del agua. Esto sucede porque el agua sube por el hilo, debido a un fenómeno conocido como capilaridad, y arrastra algo de sal. Al irse evaporando el agua del hilo, la sal que se queda en éste va formando pequeños cristales. Parte B. Cristalización por enfriamiento de una solución que fue saturada en caliente. 1. Llena un vaso, hasta la mitad de su capacidad, con agua hirviendo. 2. Agrega una cucharadita de sal, y agita hasta que la sal se disuelva completamente. Agrega más sal, cucharadita por cucharadita, hasta que la solución quede saturada, y viértela en otro vaso, cuidando que no se pasen los cristales que no se disolvieron y que están depositados en el fondo. 3. Deja enfriar la disolución a temperatura ambiente (unos 15 minutos) e introduce después el vaso en un baño de hielo. 4. Si no llegaras a observar la formación de cristales, hierve un momento tu disolución para lograr que se evapore un poco de agua. Deja enfriar a temperatura ambiente la disolución y, más tarde, pásala al baño de hielo. (CUIDADO: Algunos tipos de vidrio no resisten los cambios bruscos de temperatura y se rompen). Notarás que, al principio, se forma un sólido con aspecto de polvo en el borde de la solución: tus cristales están a punto de aparecer. Deja pasar un poco más de tiempo (podrán pasar hasta algunos días, lo que depende mucho de la concentración de tu solución, y también de las condiciones del clima). Observarás la formación de cristales blancos, con forma de pequeños cubos, en el centro del recipiente. Conforme el agua se evapore, aparecerán más cristales, algunos de ellos más grandes, en los que podrás observar perfectamente la forma que tienen. Si dejas que toda el agua se evapore, obtendrás de nuevo la sal pura, ya completamente separada del agua.

Manual de Prácticas Laboratorio de: Química Básica para Sistemas Automotrices y Aeronáutica Unidad Profesional Interdisciplinaria de Ingeniería Campus Guanajuato Página 21 Parte C. Cristalización por sublimación.1. Se pueden obtener cristales de una sustancia que se sublima (es decir, que pasa directamente de sólido a gas), y que cuando pasa de nuevo al estado sólido se cristaliza. Este es el caso del alcanfor, a la presión atmosférica, se sublima. 2. Coloca una muestra de alcanfor en uno de los vasos de precipitados de 50 mL 3. En el otro vaso coloca hielo o agua fría hasta la marca de 10 mL 4. Coloca el vaso que contiene el alcanfor en el baño María, y cúbrelo con el vaso que contiene el hielo (Figura 1). 5. Después de unos minutos, observarás en la base del vaso que contiene el hielo unos cristales blancos en forma de láminas. Figura 1. Dispositivo para la cristalización por sublimación.Parte D. Sistemas de cristalización. En vidrios de reloj colocar una pequeña muestra de las siguientes sustancias: cloruro de sodio, permanganato de potasio, sulfato de cobre, dicromato de potasio y yoduro de potasio. Observar cada una de las muestras con el microscopio o una lupa. 1.5 Análisis de resultados Discutir y analizar los resultados. Prepara tablas para concentrar la información y facilitar el análisis comparativo. De acuerdo a las observaciones realizadas, indica la forma de los cristales y el sistema de cristalización al que consideras que pertenecen. Consultando la bibliografía, indica los sistemas de cristalización a que pertenece cada sustancia. 1.6 Conclusiones Como guía para que prepares el apartado de conclusiones obtenidas a partir del trabajo experimental realizado, discute si se alcanzaron los objetivos propuestos. Compara los resultados experimentales con los teóricos Referencias

Manual de Prácticas Laboratorio de: Química Básica para Sistemas Automotrices y Aeronáutica Unidad Profesional Interdisciplinaria de Ingeniería Campus Guanajuato Página 22 [1] Brown T., LeMay E., Burnsten B. Química La Ciencia Central. Novena Edición Prentice Hall, México 2004. [2] Garritz, A., Chamizo, J.A. Química. Addison-Wesley Iberoamericana. USA 1994.

Manual de Prácticas Laboratorio de: Química Básica para Sistemas Automotrices y Aeronáutica Unidad Profesional Interdisciplinaria de Ingeniería Campus Guanajuato Página 23 6.Obtención de una resina fenólicaLugar de realización:Laboratorio de Química 1, Laboratorio Química 2 Duración:1.5 h 1.1 Objetivo: Obtener una resina mediante una reacción de policondensación. 1.2 Fundamento teórico: El término macromolécula, o polímero, se aplica a las sustancias de peso molecular elevado que están compuestas por un gran número de unidades de bajo peso molecular, llamadas monómeros, (normalmente mayor a 100) que se unen entre sí por medio de enlaces covalentes. Si los monómeros que forman la macromolécula están unidos por sus extremos formando una cadena larga sin que las distintas cadenas se encuentren unidas entre sí por enlaces covalentes, se denominan polímeroslineales. Dichos polímeros, salvo que su peso molecular sea muy alto (mayor a 1.000.000) suelen ser solubles en distintos disolventes y al calentarse se ablandan o se funden, por lo cual pueden extruirse en forma de fibras o moldearse, adoptando la forma que se desee. Por ello, se dice que son termoplásticos. Por el contrario, aquellos polímeros cuyas cadenas se encuentran entrecruzadas, uniéndose entre sí en diversos puntos mediante enlaces covalentes, se denominan polímeros entrecruzados otermoestables. Este tipo de polímero adopta la forma de grandes redes tridimensionales que hacen que sean insolubles e infusibles. (Arrazola y Martínez, 2001) La importancia de los polímeros en la industria y en la vida diaria es muy grande, cabe recordar que las unidades estructurales (polisacáridos y proteínas) y de información (ADN y ARN) de los seres vivos son polímeros. Así mismo, muchos de los materiales que manejamos habitualmente (bolsas y botellas de plástico, el nylon y muchos otros tejidos) están realizados empleando materiales poliméricos. El proceso por el que se unen distintos monómeros para formar una macromolécula se denomina reacción de polimerización y puede realizarse de dos formas distintas: a) polimerización por adición y b) polimerización por condensación. Ambos tipos de reacciones han de ser capaces de continuar indefinidamente. Siempre que reaccionen dos moléculas de monómero, el producto resultante debe ser capaz de reaccionar con otro monómero para que la cadena pueda alargarse. (Hernández, Martínez y Arrazola, 1996) 1.3 Trabajo Pre-laboratorio 1.Investigar qué es un polímero. 2.¿Qué es una reacción de polimerización? 3.¿Qué es una reacción de policondensación? 4.¿Qué es una resina? 5.¿Qué es la baquelita y cuáles son sus principales usos? 6.¿Cuáles son las propiedades de un polímero termoestable? 1.4 Desarrollo experimental a) Medidas de seguridad Utilizar bata, cubre bocas, guantes y lentes de seguridad Manipular con cuidado el mechero de bunsen, el material de vidrio caliente y los reactivos de acuerdo a las indicaciones del personal responsable de la práctica.

Manual de Prácticas Laboratorio de: Química Básica para Sistemas Automotrices y Aeronáutica Unidad Profesional Interdisciplinaria de Ingeniería Campus Guanajuato Página 24 b) Materiales Vaso de precipitados 600 mL (2) Vaso de precipitados 100 mL (2) Soporte universal (2) Termómetro -20ºC –110 ºC (2) Pinza para termómetro (2) Anillo de fierro (2) Mechero bunsen (2) Agitador de vidrio (2) Pipeta de 5 mL (2) Pipeta Pasteur de plástico (2) Tela de alambre con asbesto (2) Asa de alambre de cobre (2) Charola de aluminio (2) Espátula metálica (1) Propipeta (1) c) Reactivos Resorcinol C6H4(OH)2Ácido clorhídrico (HCl) Formaldehído (CH2O) Hidróxido de sodio (NaOH) Agua destilada d) Equipo Balanza analítica Multímetro d) Procedimiento PROCEDIMIENTO A. 1.Pesa 2 gramos de resorcinol y colócalos en un vaso de 100 mL. 2.Agrega 3 mL de formaldehído. 3.Coloca el vaso en un baño maría y calienta manteniendo la temperatura del baño a 50°C hasta que se hayan disuelto todos los cristales de resorcinol. 4.Agita la disolución mientras se están disolviendo los cristales. 5.Retira el agitador y en su lugar utiliza un asa de cobre. 6.Calienta el baño maría hasta 70°C (tener cuidado de no sobrecalentar). 7.Mantén esta temperatura durante 10 minutos. 8.Retira el vaso del baño maría y déjalo enfriar. 9.Cuando la mezcla se haya enfriado, agrega gota a gota hidróxido de sodio (6 M) lentamente hasta que se efectúe la reacción (usa el alambre para extraer el plástico del vaso y guantes). 10.Observa y registra las características del producto obtenido (determinar densidad, resistencia eléctrica, conductividad eléctrica, comportamiento al calor). PROCEDIMIENTO B. 1.Pesa 2 gramos de resorcinol y colócalos en un vaso de 100 mL. 2.Agrega 3 mL de formaldehído. 3.Coloca el vaso en un baño maría y calienta manteniendo la temperatura del baño a 50°C hasta que se hayan disuelto todos los cristales de resorcinol, como en el procedimiento A. 4.Retira el vaso de 100 mL del baño maría y coloca un asa de alambre de cobre. 5.Con precaución agrega ácido clorhídrico concentrado gota a gota hasta que se efectúe la reacción. Una vez concluida la reacción, usa el asa de alambre para extraer el plástico del vaso y cubre las manos con guantes al manipular la resina. 6.Observa y registra las características del producto obtenido.

Manual de Prácticas Laboratorio de: Química Básica para Sistemas Automotrices y Aeronáutica Unidad Profesional Interdisciplinaria de Ingeniería Campus Guanajuato Página 25 1.5 Guía para la construcción de la sección de análisis y discusión de resultados. Elabora un cuadro comparativo con las características de los productos obtenidos en los dos procedimientos Menciona qué tipo de plástico se formó en cada uno de los procedimientos y discute cuáles son las diferencias entre los dos productos obtenidos. Investiga y discute cuáles las diferencias entre los procedimientos de preparación de la resina fenólica. Discute si las propiedades de los productos obtenidos dependen del método de preparación. Escribe la reacción de polimerización efectuada. Indicar cuál es la función de cada uno de los reactivos utilizados en las reacciones efectuadas. Al final del reporte, deberás incluir una ficha con las propiedades físicas y químicas de cada uno de los reactivos utilizados, así como su toxicidad y precauciones para su manipulación. 1.6 REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS. Arrazola, D. Flor del Monte, Martínez, V, Elsa. Química y Propiedades de los Polímeros. IPN-ESIQIE. 5ª Edición. México 2001. Hernández, L. Heliodoro, Martínez, R. Víctor Manuel, Arrazola, D. Flor del Monte. Transformación de Termoplásticos, Termofijos y Reciclado. Instituto Politécnico Nacional. México 1996.

Manual de Prácticas Laboratorio de: Química Básica para Sistemas Automotrices y Aeronáutica Unidad Profesional Interdisciplinaria de Ingeniería Campus Guanajuato Página 26 7a. Elaboración de un Plástico ReforzadoLugar de realización:Laboratorio de Química 1, Laboratorio Química 2 Duración:1.5 h 1.1 Objetivo: Conocer los diversos elementos utilizados para la fabricación de plásticos reforzados con fibra de vidrio, utilizando el método de laminado a baja presión, a través de la obtención de una lámina de fibra de vidrio de buena calidad. 1.2 Fundamento teórico.Dentro del amplio mundo de los plásticos, un lugar especial es ocupado por los polímeros reforzados debido a su amplia versatilidad, conferida por sus excelentes propiedades mecánicas y químicas, por lo que se utilizan en el área de la construcción, en un gran número de aplicaciones que anteriormente sólo eran cubiertas por materiales como el acero, madera, cemento, aluminio, etc. Los productos de resina poliéster poseen óptimas propiedades físicas, mecánicas y eléctricas, sin dejar de mencionar la buena resistencia química y a la intemperie; este tipo de materiales no están sujetos a la corrosión eléctrica ni a otro tipo de degradación, además su fabricación representa un costo moderado, por lo que presenta ventajas económicas ante materiales de uso tradicional. Se le llama “laminado” a sobreponer dos o más películas de algún material y unirse con un material adhesivo. Aunque esta denominación abarca a un gran número de materiales en la industria de los plásticos, el término laminado también se aplica a productos estructurales formados por la combinación de sustratos de fibra de vidrio y resinas poliéster. Los plásticos reforzados consisten de la siguiente combinación: Un sistema resinoso adhesivo que normalmente incluye distintos elementos además de la resina, los cuales pueden ser promotores, endurecedores, cargas, catalizadores, aceleradores, retardantes al fuego, flexibilizantes, pigmentos, etc. Estos elementos son los que proporcionan al material formado las características requeridas para su aplicación. Un refuerzo fibroso. Generalmente se emplea la fibra de vidrio, en sus distintas formas (colchoneta, hojas, cuerdas y trozos); el material fibroso también puede ser de asbesto, carbono o poliamidas principalmente, siendo la fibra de vidrio la que proporciona mejores propiedades y facilidad de manejo al menor costo. 1.3 Cuestionario pre-laboratorio 1. Investigar las formas comerciales en las que podemos encontrar la fibra de vidrio, indicando el uso más común para cada una de ellas. 2. ¿Qué es un plástico reforzado? 3. Investigar dos métodos de moldeo de plásticos reforzados. 4. Investigar tres resinas empleadas en la fabricación de plásticos reforzados, con sus respectivas características. 5. ¿Cuáles son las aplicaciones que tienen los plásticos reforzados con fibra de vidrio?

Manual de Prácticas Laboratorio de: Química Básica para Sistemas Automotrices y Aeronáutica Unidad Profesional Interdisciplinaria de Ingeniería Campus Guanajuato Página 27 1.4 Desarrollo experimental a) Medidas de seguridad Utiliza bata, lentes protectores y cubre bocas b) Materiales (proporcionados por cada equipo) 4 tablas de madera de 20 x 20 cm, recortadas simétricamente, lijadas y limpias (procurar que no tengan capas de pintura) 1 Tijeras 2 Brochas de 2 pulgadas 2 Lijas No. 100 2 recipientes de plástico (envase de crema o yogurt) de 1 L Nota:Todos los recipientes tienen que estar vacíos y limpios. c) Reactivos (proporcionados por cada equipo) Desmoldante (alcohol polivinílico) Resina poliéster Fibra de vidrio (colchoneta) Catalizador d) Procedimiento 1. Preparar las tablas aplicando en su superficie una capa de desmóldate (alcohol polivinílico). 2. Cortar la colchoneta de fibra de vidrio en cuadros de 20 cm2. 3. Mezclar 100 mL de resina y 25 gotas de catalizador. 4. Colocar una capa de resina ya preparada (paso 3) sobre una de las tablas, posteriormente colocar el cuadro de fibra de vidrio, una vez hecho esto colocar otra capa de resina sobre la de fibra de vidrio, evitando la formación de burbujas de aire. 5. Colocar un segundo cuadro de fibra de vidrio e impregnarla con resina. 6. Colocar la segunda tabla sobre el material y poner sobre ella un peso de alrededor de 10 Kg, para comprimir el laminado. 7. Determinar el tiempo en el que se inicia la gelación de la resina (observar el recipiente de mezclado de resina y catalizador). 8. Tomar la temperatura e indicar cuál es la temperatura máxima de polimerización. 9. Hacer una curva de temperatura contra tiempo.

Manual de Prácticas Laboratorio de: Química Básica para Sistemas Automotrices y Aeronáutica Unidad Profesional Interdisciplinaria de Ingeniería Campus Guanajuato Página 28 10. Después del curado, aproximadamente 8 horas, quitar los moldes (las tablas). 11. Limar y lijar las orillas. 12. Lavar y dejar secar. Bibliografía Hernández, L. Heliodoro, Martínez, R. Víctor Manuel, Arrazola, D. Flor del Monte. Transformación de Termoplásticos, Termofijos y Reciclado. Instituto Politécnico Nacional. México 1996.

Manual de Prácticas Laboratorio de: Química Básica para Sistemas Automotrices y Aeronáutica Unidad Profesional Interdisciplinaria de Ingeniería Campus Guanajuato Página 29 7b. Obtención de una Espuma Flexible (Poliuretano)Lugar de realización:Laboratorio de Química 1, Laboratorio Química 2 Duración:1.5 h 1.1 Objetivo: Conocer el procedimiento e identificar los componentes necesarios para la obtención de una espuma flexible (poliuretano). 1.2 Fundamento teórico. Al hacer reaccionar químicamente a un poliol y un isocianato se obtendrá un poliuretano, aunque su formulación requiere y admite múltiples variantes y aditivos. Una de las dos materias primas principales para la elaboración de un poliuretano son los isocianatos. De acuerdo a la estructura que presenta el isocianato es el uso y aplicación que se le va a dar, los más empleados son TDI (espumas flexibles), MDI (espumas elastómeras). TDI (Toluen Di-isocianato) comercialmente es un producto importante, debido a su utilización en la fabricación de espumas flexibles, no obstante su uso se ha estado restringiendo debido a su alta volatilidad y toxicidad. MDI (Metano Difenil Di isocianato). Este material resulta muy atractivo debido principalmente a su menor toxicidad y volatilidad por lo que a nivel mundial su uso se ha incrementado, principalmente en la fabricación de elastómeros de poliuretano y de espuma rígida además de adhesivos; es el segundo en uso a nivel comercial. En general, los isocianatos desprenden vapores, que resultan ser muy irritantes a los ojos y a las membranas mucosas, llegando a ocasionar ataques de asma y enfisema pulmonar. Cuando se tiene contacto con la piel y ojos si se realiza el lavado inmediato y vigoroso no existe ningún peligro. El otro componente indispensable para la obtención de poliuretanos, son los polioles un ejemplo de estos es el poliol poliéster, cuya utilidad su utilidad en la formación de espumas se reconoce desde 1957. Este material es parte clave en la elaboración de diversos poliuretanos, como espumas flexibles, espuma rígida, espuma piel integral y elastómeros. Además de las dos materias primas principales para obtener poliuretanos, también se pueden añadir aditivos, los cuales proporcionan ciertas propiedades específicas, aumentando la gama de productos; entre estos aditivos tenemos catalizadores, inhibidores, retardantes a la flama, pigmentos, etc. Este tipo de aditivos deben ser mezclados con el poliol, para posteriormente adicionarse al isocianato para que se lleve a cabo la reacción. Los poliuretanos del tipo espumas flexibles, como el que se obtendrá en la presente práctica, son materiales blandos acolchonados. Algunas de sus aplicaciones son las siguientes: fabricación de muebles (colchones, cojines, asientos y respaldos); empaque y embalaje (piezas de cristal,

Manual de Prácticas Laboratorio de: Química Básica para Sistemas Automotrices y Aeronáutica Unidad Profesional Interdisciplinaria de Ingeniería Campus Guanajuato Página 30 computadoras, televisores, etc.); fabricación de automóviles (asientos, respaldos y apoyos de cabeza) y consumo general (esponjas para baño y filtros), entre otros [1,2]. 1.3 Cuestionario pre-laboratorio 1. ¿Cuáles son los principales poliuretanos fabricados en la actualidad y sus principales aplicaciones? 2. Investigar dos procedimientos industriales para la obtención de poliuretanos (espumas flexibles). 3. Investigar la toxicidad de los poliuretanos. 1.4 Desarrollo experimental a) Medidas de seguridad Utiliza bata, lentes protectores, cubre-bocas y guantes. b) Materiales (proporcionados por cada equipo) 1 recipiente de plástico (envase de crema comestible con una capacidad de 1 kg) 1 abate lenguas 1 Frasco de vidrio (boca ancha) 2 Jeringas desechables de 10 mL Nota:Todos los recipientes tienen que estar vacíos y limpios c) Reactivos (proporcionados por cada equipo) Desmoldante (alcohol polivinílico) Componente “A” (poliol) Componente “B” (isocianato pre-polimerizado) d) Procedimiento 1. Lavar perfectamente el recipiente (molde) y secarlo. 2. Colocarle una capa de Desmoldante al molde. 3. Medir 10 mL del componente “A” 4. Medir 4.5 mL del componente “B” 5. Mezclar el componente “A” y “B” enun frasco de vidrio por 10 segundos. 6. Vaciar la mezcla en el recipiente (molde). 7. Dejar que se forme el poliuretano. 8. Retirar el poliuretano del molde. 1.5 Bibliografía

Manual de Prácticas Laboratorio de: Química Básica para Sistemas Automotrices y Aeronáutica Unidad Profesional Interdisciplinaria de Ingeniería Campus Guanajuato Página 31 [1] Arrazola, D. Flor del Monte, Martínez, V, Elsa. Química y Propiedades de los Polímeros. IPN-ESIQIE. 5ª Edición. México (2001). [2] Documentación elaborada por el Instituto Mexicano del Plástico Industrial.

Manual de Prácticas Laboratorio de: Química Básica para Sistemas Automotrices y Aeronáutica Unidad Profesional Interdisciplinaria de Ingeniería Campus Guanajuato Página 32 7c. EncapsuladoLugar de realización:Laboratorio de Química 1, Laboratorio Química 2 Duración:1.5 h 1.1 Objetivo: Conocer el procedimiento de encapsulado en frío utilizando una resina termofija. 1.2 Fundamento teórico.El encapsulado es un método derivado del vaciado cuyo fin es envolver un material con un polímero sólido para fines de protección o de ornamento. Uno de los métodos más antiguos de moldeo es el vaciado, que se aplica tanto para termoplásticos como para termofijos, debido principalmente a la sencillez y economía de fabricación. Una de las ventajas del vaciado es que se pueden utilizar insertos en la pieza moldeada, los insertos son, generalmente, partes metálicas que van unidas a la pieza terminada siendo este uno de los principales usos del encapsulado. Este método consiste en colocar el objeto que se desee encapsular en el molde en la posición requerida y después se vacía la resina, la cual se deja endurecer. El encapsulado es utilizado en la fabricación de encendido electrónico automotriz, para proteger las partes eléctricas, de humedad, solventes calor y descargas eléctricas. El encapsulado también es utilizado en la fabricación de adornos y mangos termofijos de algunas herramientas, logotipos, llaveros y adornos varios. Los catalizadores (iniciadores) empleados en encapsulado son generalmente un peróxido orgánico o un hidroperóxido (peróxido de benzoilo, peróxido de metil-etil-cetona o MEK, peróxido de ciclohexanona) cuya descomposición inicia la formación de los enlaces cruzados en la resina, su presentación más común es en solución, la cual se mezcla en una proporción variable, usualmente el catalizador activo agregado oscila entre 0.3 % y el 0.4 % del peso total de la resina. 1.3 Cuestionario pre-laboratorio 1. Investigar la utilización de las resinas siguientes: a) Poliéster b) Ftalato de dialilo c) Fenólicas d) Epóxica e) Acrílicas 2. Investigar qué es una resina termofija y una resina termoplástica. 3. ¿Qué resina se utiliza para encapsular partes eléctricas y por qué? 4. ¿Qué diferencia existe entre catalizador e iniciador aplicado a una resina?

Manual de Prácticas Laboratorio de: Química Básica para Sistemas Automotrices y Aeronáutica Unidad Profesional Interdisciplinaria de Ingeniería Campus Guanajuato Página 33 1.4 Desarrollo experimental a) Medidas de seguridad Utilizar lentes de seguridad y cubre bocas. b) Materiales 1 probeta graduada de 20 mL 2 abate lenguas. 1 recipiente de crema o de yogurt (1L). 1 molde 1 objeto, de preferencia metálico, para encapsular (tamaño no mayor de 2.5 cm) 1 jeringa desechable de 10 mL Nota:Todos los recipientes tienen que estar vacíos y limpios c) Reactivos Resina poliéster (20 mL) Catalizador K-2000 (10 gotas) Pigmento líquido (2 a 5 gotas) d) Procedimiento 1. Limpiar y secar perfectamente el objeto a encapsular. 2. Medir 10 mL de resina poliéster. 3. Colocar en el recipiente los 10 mL de resina y agregar el pigmento liquido mezclar, añadir 5 gotas de catalizador y volver a mezclar, evitando la formación de burbujas. 4. Vaciar la resina catalizada en el molde cuidadosamente con una jeringa hasta alcanzar una altura de 5mm dejar que gele durante 15 minutos aproximadamente. 5. Colocar el objeto a encapsular sobre la superficie gelada, posteriormente adicionar una segunda porción de resina 10 mL, preparada con catalizador, utilizando preferentemente la jeringa para evitar la formación de burbujas. 6. En caso de que se formen burbujas, tronarlas con la aguja de la jeringa. 7. Dejar que el encapsulado se polimerice por espacio de 48 horas. 8. Sacar la pieza encapsulada del molde sin golpearla. 9. Lijar la superficie de encapsulado, lavar y dejar secar. 10. Pulir las superficies con pulimento hasta tener una transparencia deseada, posteriormente lavar con agua y jabón.

Manual de Prácticas Laboratorio de: Química Básica para Sistemas Automotrices y Aeronáutica Unidad Profesional Interdisciplinaria de Ingeniería Campus Guanajuato Página 34 1.5 Análisis de resultadosRevisar la calidad del encapsulado, evaluando los parámetros siguientes: 1) formación de burbujas;2) pegajosidad; 3) olor;4) transparencia;5) colocación de la pieza. 1.6 Bibliografía Hernández, L. Heliodoro, Martínez, R. Víctor Manuel, Arrazola, D. Flor del Monte. Transformación de Termoplásticos, Termofijos y Reciclado. Instituto Politécnico Nacional. México 1996.

Manual de Prácticas Laboratorio de: Química Básica para Sistemas Automotrices y Aeronáutica Unidad Profesional Interdisciplinaria de Ingeniería Campus Guanajuato Página 36 Termofijos. Estos materiales poseen la característica de ser rígidos, debido a su estructura compleja tipo red, una vez moldeados ya no se puede modificar su forma, es decir polimerizan irreversiblemente, por lo tanto no son reciclables. Debido a su composición química estos materiales no funden y al ser expuestos al fuego solo se carbonizan, lo que indica que el polímero se ha degradado. En la Tabla 2 se mencionan algunos ejemplos de este tipo de materiales. Tabla 1. Principales Termoplásticos utilizados en la industria a nivel mundial. Plásticos Nombres Comerciales Propiedades Aplicaciones Polietileno -De baja densidad(LDPE o PEBD) -De alta densidad(HDPE o PEAD) Lupolen Vestolen Bayolen Hostalen PEBD. Es traslucido cuyo punto de fusión es de 110 °C en promedio, resistencia al rasgado, aislamiento eléctrico, flexibles. PEAD. Resistencia mecánica (rigidez, dureza y resistencia a la tensión) y a productos químicos Películas, botellas, tuberías, láminas, artículos domésticos, bolsas Cloruro de polivinilo (PVC) Nipolan Regulan Skai Hostalit Vinoflex Vinol PVC blando: Material blando con alta resistencia al desgaste. PVC duro: Presenta fragilidad al frío. Ambos plásticos presentan inestabilidad a disoluciones orgánicas, resistencia a ácidos, álcalis y alcoholes. Resiste a las llamas Tubería, Conduit, Cintas enrolladas y adhesivas, botellas, tapicería, aislante de cables eléctricos Polipropileno Hostalen Novolen Luparen Resistencia a álcalis y ácidos. Baja absorción de humedad. Resistencia a la fatiga. Autopartes, recipientes, juguetes fibras, bolsas, pañales Poliestireno Fortareno Novodur Lustrex Estiron Poliestireno cristal: (PS) Buenas propiedades ópticas, mínima absorción al agua, resiste a ácidos orgánicos e inorgánicos, es vulnerable a ésteres, cetonas, hidrocarburos aromáticos. Poliestireno Expansible: Resiste temperaturas bajo cero, pero a temperaturas alrededor de 88 °C, pierde sus propiedades, posee poder de amortiguamiento, flota en el agua, resiste a la mayoría de los ácidos, soluciones alcalinas y saladas. Sin embargo no resiste PS es usado en la fabricación de envases para: productos alimenticios, farmacéuticos y cosméticos. EPS es empleado en la edificación, especialidades industriales, cuerpos moldeados y envases

Manual de Prácticas Laboratorio de: Química Básica para Sistemas Automotrices y Aeronáutica Unidad Profesional Interdisciplinaria de Ingeniería Campus Guanajuato Página 37 a los solventes orgánicos o aceites minerales. Polietilentereftalato (PET o PETE) Kerylen Trevira Versan Dacron Es altamente rígido e incoloro, presenta un elevado punto de fusión de 258 °C y excelentes propiedades mecánicas, así como buena resistencia química. Las botellas de PET no permiten el paso de CO2de ahí su aplicación en el embotellado de bebidas gaseosas. Se usa como fibra tanto industrial como textil. El PET es empleado en la fabricación de botellas para: Bebidas carbonatadas Agua purificada Conservas Cosméticos Detergentes y productos químicos Tabla 2. Propiedades generales de las principales resinas termoestables. [2] Propiedades Generales Principales Resinas Termoestables Fenólicas Poliésteres insaturados Aminos Epoxi QUÍMICAS Excelente resistencia a la humedad, ácidos y aceites, no resiste oxidantes fuertes Confiere baja humedad Muy buena resistencia a las grasas aceites y ceras Buena resistencia química ELÉCTRICAS Muy buenas propiedades eléctricas Muy buenas propiedades eléctricas Muy buenas propiedades eléctricas Muy buenas propiedades eléctricas FLAMABILIDAD Baja flamabilidad y baja generación de humos Bajo desempeño a altas temperaturas Baja flamabilidad PROCESAMIENTO Necesita calor y presión para el curado Muy versátil no hay compuestos Necesita calor y Muy versátil, no hay compuestos

Manual de Prácticas Laboratorio de: Química Básica para Sistemas Automotrices y Aeronáutica Unidad Profesional Interdisciplinaria de Ingeniería Campus Guanajuato Página 38 volátiles durante el curado presión para el curado volátiles durante el curado, excelente adhesión al relleno y fibras REFORZAMIENTOS COMUNES Madera, mica, hojuelas de vidrio, fibras. Fibra de vidrio Fibra de vidrio celulosa Fibra de carbono o de vidrio. RESISTENCIA AL CALOR (°C) 150 105-130 100-130 130 1.3 Cuestionario pre-laboratorio 1. Investigar las propiedades químicas y físicas de los siguientes materiales: a) Polietilen Tereftalato (PET) b) Polietileno de alta densidad (PEAD) c) Cloruro de Polivinilo (PVC) d) Polietileno de baja densidad (PEBD) e) Polipropileno (PP) f) Poliestireno (PS) 2. Escribir el nombre de los siguientes acrónimos. PS ____________________________________ PVC ___________________________________ PEHD __________________________________ ABS ____________________________________ 3. Investigar 3 códigos de identificación de envases plásticos para reciclaje, considerando producción y aplicaciones. 4. Indicar el nombre de los plásticos de acuerdo a los siguientes números de reciclado: 2_____________________________________ 4 _____________________________________ 5_____________________________________ 4. ¿Qué es un copolímero? Mencionar 3 ejemplos de este tipo de materiales. 5. ¿Cuáles serían las posibles modificaciones que se observarían en las propiedades de un material plástico cuando se introduzca en su estructura un sustituyente como el cloro? 1.4 Desarrollo experimental a) Medidas de seguridad Utiliza bata, cubre-bocas y lentes de seguridad. Manejar con cuidado el mechero de bunsen.

Manual de Prácticas Laboratorio de: Química Básica para Sistemas Automotrices y Aeronáutica Unidad Profesional Interdisciplinaria de Ingeniería Campus Guanajuato Página 39 b) Materiales (1) Vasos de precipitados de 250 mL (1) Mechero Bunsen (1) Agitador de vidrio (3) Vasos de precipitados de 100 mL (1) Pinzas para crisol (1) Espátula mango de madera c) Reactivos NaCl (cloruro de sodio) H2O (agua destilada) d) Material que cada equipo debe aportar 1 Botella de agua o refresco (PET) 1 Recipiente de unicel 1 Envase de yogurt o jugo (plástico) 1 Tapa para botella (plástico) 1 Muestra de rafia 1 Muestra de PVC 1 Tijeras Nota:Todos los recipientes deben estar vacíos y limpios e) Procedimiento 1. De cada uno los objetos de plástico de muestra cortar un pequeño trozo de aproximadamente 2 cm2. 2. Observar si el material es traslúcido, transparente u opaco. 3. Analizar sus propiedades mecánicas, y a partir de ellas determinar si es rígido, semi-rígido o flexible. 4. Colocar en vasos de precipitados: (1) 30 mL de agua; (2) 30 mL solución concentrada de NaCl; y (3) 30 mL solución diluida de NaCl. 5. Analizar la densidad de cada uno de los materiales colocando una pequeña muestra del material en cada uno de los vasos y registrar sus observaciones. 6. Encender el mechero y realizar las siguientes pruebas: a) Prueba de combustibilidad (fácil o difícil de incendiar). b) Duración de la flama. c) Color de la flama. d) Color de los humos. e) Observar si el material fundido gotea o se auto extingue. f) Describir el olor que se produce durante la combustión del material. 7. Registrar todos los datos experimentales en tablas. 8. Realizar el conjunto anterior de pruebas a las muestras que el profesor te proporcione; tendrás que identificar el plástico que te fue proporcionada (utiliza la información de la Tabla 2).

Manual de Prácticas Laboratorio de: Química Básica para Sistemas Automotrices y Aeronáutica Unidad Profesional Interdisciplinaria de Ingeniería Campus Guanajuato Página 40 9.- Registrar los datos de su muestra en la tabla de datos experimentales. Tabla de resultados Plástico Mecánicas Ópticas Densidad relativa Combus-tibilidad Duración flama (s) Color flama Color humo Gotea Olor PET PEAD PVC PEAD PP PS Muestra 1.5 Bibliografía [1] Hernández, L. Heliodoro, Martínez, R. Víctor Manuel, Arrazola, D. Flor del Monte. Transformación de Termoplásticos, Termofijos y Reciclado. Instituto Politécnico Nacional. México 1996. [2] Arrazola, D. Flor del Monte, Martínez, V, Elsa. Química y Propiedades de los Polímeros. IPN-ESIQIE. 5ª Edición. México 2001.

Manual de Prácticas Laboratorio de: Química Básica para Sistemas Automotrices y Aeronáutica Unidad Profesional Interdisciplinaria de Ingeniería Campus Guanajuato Página 41 9. Óxido – Reducción Lugar de realización:Laboratorio de Química 1, Laboratorio Química 2 Duración:1.5 h1.1 ObjetivosComprender las reacciones de oxidación y reducción. Comprender las propiedades de las sustancias oxidantes y reductoras. Reconocer la tendencia relativa de las especies químicas para oxidarse o reducirse. Identificar al agente oxidante y reductor en una reacción redox. 1.2 Fundamento teórico: El alumno realizará una revisión bibliográfica para proponer el fundamento teórico que da sustento al trabajo experimental a realizar. 1.3 Cuestionario pre-laboratorio 1.Elabora un cuadro sinóptico para mostrar una clasificación de los diferentes tipos de reacciones químicas. 2.¿Qué son los potenciales estándar de reducción y cuál es su utilidad? 3.¿Cuál es la importancia, a nivel industrial de las reacciones de óxido –reducción? 1.4 Desarrollo experimental a) Medidas de seguridad Utilizar bata Utilizar cubre-bocas, lentes de seguridad y guantes Manejar ácidos en campana de extracción b) Materiales Espátula metálica Gradilla Pinzas para tubo de ensayo Tubos de ensayo 13x100 Pipeta Pasteur de plástico Piseta Probeta de 50 mL Matraz Erlenmeyer de 250 mL Vaso de precipitados de 100 mL. Embudo de vidrio talle corto Vaso de precipitados de 250 mL Charola de aluminio 1 1 2 10 2 1 1 2 2 1 1 2

Manual de Prácticas Laboratorio de: Química Básica para Sistemas Automotrices y Aeronáutica Unidad Profesional Interdisciplinaria de Ingeniería Campus Guanajuato Página 42 c) Reactivos Disolución de bicarbonato de sodio (25% p/p) Disolución de ácido sulfúrico (5% v/v) Alambre de cobre Zinc en polvo Ácido nítrico concentrado Magnesio (en tira) Aluminio (en hoja) Disolución de ácido clorhídrico 1 M Disolución de nitrato de plata 0.2 M Disolución de nitrato de magnesio 0.2 M Disolución de nitrato de cobre 0.2 M Papel filtro e) Procedimiento Parte I. Reacciones de desplazamiento de hidrógeno (opcional) 1.Numera y etiqueta tres tubos de ensayo. 2.Coloca en cada uno de ellos una pequeña pieza del metal indicado en la Tabla 1. 3.Añade a cada uno de los tubos de cinco a diez gotas de disolución de ácido clorhídrico 1M. 4.Agita los tubos en forma circular y advierte si ocurre alguna reacción. Cuando estas reacciones se llevan a cabo, se manifiestan cambios en el aspecto de la superficie de los metales y se observa desprendimiento de gas. 5.Anota tus observaciones y los resultados en la Tabla 2. Tabla 1. Tubo No. Metal Ion Disolución 1 Mg H+HCl 2 Zn H+HCl 3 Cu H+HCl Resultados Tabla 2. Tubo No. Observaciones Agente oxidante Agente reductor 1 2 3 Parte II. Reacciones de desplazamiento de un metal (opcional) 1.Numera y etiqueta tres tubos de ensayo. 2.Coloca en cada uno de ellos una pequeña pieza del metal que se indica en la Tabla 3. 3.Añade a cada uno de los tubos de cinco a diez gotas de la disolución indicada. 4.Agita los tubos en forma circular y advierte si ocurre alguna reacción. Cuando estas reacciones se llevan a cabo, se manifiestan cambios en el aspecto de la superficie de los metales, cambios en la coloración de las disoluciones y también se puede observar la formación de algún precipitado. 5.Anota tus observaciones y los resultados en la Tabla 4. 6.Al finalizar el experimento coloca las mezclas en el correspondiente frasco para residuos.

Manual de Prácticas Laboratorio de: Química Básica para Sistemas Automotrices y Aeronáutica Unidad Profesional Interdisciplinaria de Ingeniería Campus Guanajuato Página 43 Tabla 3. Tubo No. Metal Ion Disolución 1 Mg Cu2+Cu(NO3)22 Cu Ag+AgNO33 Zn Cu2+Cu(NO3)2Resultados Tabla 4. Tubo No. Observaciones Agente oxidante Agente reductor 1 2 3 Parte III. Serie de reacciones redox de un metal 1.Coloca de 0.1 a 0.2 g de cobre en un vaso de precipitado de 100 mL y agrega 2mL HNO3. Realiza este procedimiento en un lugar con buena ventilación.2.Agregar 25 mL de solución de bicarbonato de sodio al 25% en peso, hasta la formación de un precipitado de color azul.3.Filtrar la disolución anterior, conservando el precipitado y desechando la disolución.4.Al precipitado se le agregan 20 mL de solución de ácido sulfúrico al 5% en volumen, hasta que reaccione y se recibe en un vaso de 100 mL.5.A la solución obtenida se le agregan de 0.1 a 0.2 gramos de zinc en polvo y se agita continuamente hasta la formación de un precipitado de color rojo ladrillo o café.1.5 Resultados Anota todas tus observaciones con respecto a la siguiente serie de reacciones. a)Cu + HNO3→ Cu(NO3)2+ NO + H2O b)Cu(NO3)2+ NaHCO3→ CuCO3+ CO2+ NaNO3+ H20 c)CuCO3+ H2SO4→ CuSO4+ CO2+ H2O d)CuSO4+ Zn →Cu + ZnSO4Para cada una de las reacciones indica, ¿cuál es el elemento que se oxida y cuál es el elemento que se reduce? Balancear cada ecuación. 1.6 Conclusiones Como guía para que prepares el apartado de conclusiones obtenidas a partir del trabajo experimental realizado, discute si se alcanzaron los objetivos propuestos. Compara los resultados experimentales con los teóricos. 1.7 Referencias

Manual de Prácticas Laboratorio de: Química Básica para Sistemas Automotrices y Aeronáutica Unidad Profesional Interdisciplinaria de Ingeniería Campus Guanajuato Página 44 [1] Brown T., LeMay E., Burnsten B. Química La Ciencia Central. Novena Edición Prentice Hall, México 2004. [2] Garritz, A., Chamizo, J.A. Química. Addison-Wesley Iberoamericana. USA 1994.

Manual de Prácticas Laboratorio de: Química Básica para Sistemas Automotrices y Aeronáutica Unidad Profesional Interdisciplinaria de Ingeniería Campus Guanajuato Página 45 10. Celdas VoltaicasLugar de realización:Laboratorio de Química 1, Laboratorio Química 2 Duración:1.5 h1.1 ObjetivoReconocer un proceso redox a través de la construcción de una celda voltaica húmeda. 1.2 Fundamento teórico Las celdas voltaicas son dispositivos que manejan la energía liberada durante la reacción de óxido-reducción que se produce de manera espontánea, en el cual la transferencia de electrones tiene lugar a lo largo de un camino externo, y no directamente entre los reactivos [1]. Cualquiera que sea el medio que se utiliza para permitir la migración de iones entre las celdas, los aniones migran con dirección hacia el ánodo, y los cationes hacia el cátodo. No se presentará un flujo electrónico mensurable entre los electrodos a menos que se provea un medio para que los iones se desplacen a través de la disolución de un compartimiento de electrodo al otro, con lo cual se completa el circuito. Por lo tanto, en toda celda voltaica, los electrones fluyen desde el ánodo por el circuito externo hacia el cátodo. Debido a que los electrones con carga negativa fluyen del ánodo al cátodo, el ánodo de una celda voltaica se rotula con un sigo negativo, y el cátodo con un signo positivo [2,3]. Para generar una reacción de este tipo podemos colocar un trozo de zinc metálico (Zn°) en una solución de sulfato de cobre II (CuSO4); una capa de color rojo ladrillo y de aspecto esponjoso empezará a formarse sobre el trozo de Zn. Al mismo tiempo, el color azul de la solución de CuSO4comenzará a ser cada vez más tenue, tornándose de color celeste suave. La substancia rojiza es cobre metálico (Cu°) y las semi-reaciones que ocurren son: Se puede observar de estas semirreacciones que los iones Cu+2son removidos de la solución y son reemplazados por los iones Zn+2que son incoloros. Por consiguiente, el color azul desaparece de la solución y cada vez se forman más iones Zn+2. A medida que ocurre esta reacción espontánea no se puede aprovechar la energía liberada del flujo de electrones. La reacción simplemente genera calor. Sin embargo se puede aprovechar el flujo de electrones que acompaña a esta reacción de óxido-reducción si se separa la solución de ión Cu+2de la de Zn+2, colocándolas en celdas como la que se observa en la Figura 1.

Manual de Prácticas Laboratorio de: Química Básica para Sistemas Automotrices y Aeronáutica Unidad Profesional Interdisciplinaria de Ingeniería Campus Guanajuato Página 46 Figura 1. Diagrama de una celda voltaica [2]. En un sistema como el que se muestra en la Figura 1, los e-producidos por la oxidación de Zn° deben pasar a través del alambre conductor y llegar al electrodo que está en la solución de CuSO4. Los e-son captados por los iones Cu+2y se realiza la reducción a Cu°. El flujo de electrones que circula por el alambre externo provee de electricidad. Si bien Zn y Cu deben estar separados para obtener un flujo útil de e-, el aislamiento completo de las dos semiceldas del sistema conducirá a un desequilibrio de las cargas en cada uno de los electrodos y el flujo de e-cesaría pronto. Si las dos semiceldas estuviesen totalmente aisladas y las reacciones de oxidación y reducción siguieran ocurriendo, sucedería lo siguiente: • Los iones Zn+2provenientes de la disolución de la barra de Zn provocarían que la carga total de esta solución fuese de carga (+). Esta carga (+) de la solución evitaría una posterior formación de ión Zn+2. • En la otra semicelda encontraríamos que cuando Cu+2abandona la solución por transformarse en Cu°, los iones SO4-2provocarían que esta solución tuviese carga (-) lo que también evitaría la posterior transformación de ión Cu+2a Cu°. Un flujo continuo de corriente, acompañado con una actividad química continua se realizará sólo si se mantiene la neutralidad eléctrica en ambas semiceldas. Una forma de mantener la neutralidad eléctrica es permitir que los iones pasen de un compartimento a otro, pero el flujo de iones no sería tan rápido en comparación con la velocidad de las semirreacciones [1]. Un puente salino permite la mezcla de los iones en ambas soluciones. El puente salino es generalmente un tubo lleno con un electrolito fuerte tal como KCl o KNO3mezclado con un soporte inerte como gelatina o algun material poroso que permita el intercambio de los iones, como el algodón. Los cationes del puente salino se mueven a uno de los compartimentos para compensar el exceso de cargas negativas; mientras que los aniones del puente salino difunden al otro compartimento para neutralizar el exceso de cargas positivas. Con lo cual, se permite un flujo continuo, tanto de los electrones a través del alambre externo como de los iones en la solución, mientras transcurren las reacciones redox. Los signos de los electrodos en las celdas voltaicas. En el electrodo llamado ánodo es donde ocurre la oxidación y el electrodo donde se realiza la reducción se llama cátodo. En la celda de nuestro ejemplo, la oxidación se realiza en el compartimento de Zn. Por consiguiente, la barra de Zn es el ánodo y el electrodo de Cu será el cátodo, porque es donde ocurre la reducción. Ya que los electrones son liberados (oxidación) al ánodo y extraídos del cátodo de Cu (reducción), la barra de Zn posee un exceso de electrones comparado con la barra de

Manual de Prácticas Laboratorio de: Química Básica para Sistemas Automotrices y Aeronáutica Unidad Profesional Interdisciplinaria de Ingeniería Campus Guanajuato Página 47 Cu. Como resultado, tenemos que la barra de Zn es el electrodo negativo (−) y Cu es el electrodo positivo (+). Lo cual significa, que en las celdas voltaicas, el ánodo es (−) y el cátodo es (+). Todo lo contrario a la electrólisis. Potencial de la celda. La corriente eléctrica se obtiene como resultado del flujo de electrones por el alambre conductor desde el electrodo negativo al positivo. La fuerza con que se mueven estos electrones por el alambre se llama fuerza electromotriz o fem y se mide en Volts. Si la fem es de 1 Volt, el paso de 1 Coulomb de corriente eléctrica es capaz de realizar 1 Joule de trabajo: La fem de cualquier celda galvánica depende de la naturaleza de las especies químicas involucradas, de las concentraciones de las especies que se reducirán como de las que se oxidarán y la temperatura de la celda. A mayor tendencia o potencial de ambas semirreacciones para que ocurran espontaneamente, mayor será la fem de la celda. Así, la fem de la celda puede llamarse también potencial de la celda y se designa por el símbolo Ecelda. 1.3 Cuestionario pre-laboratorio 1. ¿Qué es una pila? 2. ¿Cuáles son los tipos de pilas que se pueden construir y cuál es la aplicación de cada uno? Utiliza diagramas para mostrar la composición de cada tipo de pila. 1.4 Desarrollo experimental a) Medidas de seguridad Utilizar bata, cubre-bocas, guantes y lentes de seguridad Manejar ácidos en campana de extracción y utilizar guantes b) Material 6 vasos de precipitados de 250 mL 4 vasos de precipitados de 100 mL 2 agitadores de vidrio 1 espátula 1 electrodo de zinc 1 tubo o placa de cobre para electrodo 1 tubo o placa de aluminio para electrodo 1 juego de caimanes 1 trozo de manguera de nivel, de 15 a 20 cm c) Reactivos Sulfato de cobre Cloruro de sodio

Manual de Prácticas Laboratorio de: Química Básica para Sistemas Automotrices y Aeronáutica Unidad Profesional Interdisciplinaria de Ingeniería Campus Guanajuato Página 48 Nitrato de potasio Ácido acético (vinagre comercial) Algodón d) Equipo 1 Multímetro e) Secuencia experimental Experiencia I 1. Elabora el puente salino necesario para comunicar las soluciones de los electrodos, para hacer esto, llena el trozo de manguera con una solución saturada de nitrato de potasio, tapando los extremos con algodón; procura que no queden burbujas de aire. 2. Conecta cada uno de los electrodos con los caimanes. 3. Para el cátodo, introduce el electrodo de cobre, en una solución de sulfato de cobre concentrado. 4. Para el ánodo, introduce el electrodo de aluminio en una solución de vinagre. 5. Introduce cada uno de los extremos del trozo de manguera que contiene la solución de nitrato de potasio, en las soluciones con los electrodos (Figura 1). 6. Conecta los extremos de los caimanes al multímetro y mide el voltaje. 7. ¿Consideras que el potencial producido puede encender una lámpara o led? Compruébalo. Experiencia II Repite la experiencia I realizando tu propia mezcla de soluciones y electrodos, para ello puedes basarte en la información proporcionada en la Tabla I. Tabla 1. Posible combinaciones de electrodos y soluciones para obtener celdas voltaicas [1].

Manual de Prácticas Laboratorio de: Química Básica para Sistemas Automotrices y Aeronáutica Unidad Profesional Interdisciplinaria de Ingeniería Campus Guanajuato Página 49 1.5 Resultados Reporta en el cuadro siguiente los resultados obtenidos con las diferentes celdas voltaicas construidas. cátodo ánodo solución cátodo solución ánodo EceldaCobre Aluminio Sulfato de cobre vinagre Comenta todas tus observaciones y discute los puntos siguientes: 1. ¿Cuál sería el potencial de celda sin la utilización del puente salino? 2. ¿Qué modificaciones realizarías a la celda voltaica que construiste para aumentar el potencial de celda? 3. ¿Cuál sería el tipo de electrodos más adecuados para construir una celda voltaica? 4. ¿Qué sucedería con el potencial de celda si se agregan soluciones de diferente concentración? Mg Ag

Manual de Prácticas Laboratorio de: Química Básica para Sistemas Automotrices y Aeronáutica Unidad Profesional Interdisciplinaria de Ingeniería Campus Guanajuato Página 50 5. ¿Qué sucedería con el potencial de celda si se agrega la misma solución a en el ánodo y el cátodo, por ejemplo, cloruro de sodio? 1.6 Conclusiones Las siguientes preguntas te ayudaran a realizar tus conclusiones: ¿Se cumplió el objetivo de la práctica? ¿Es importante el material del electrodo utilizado y el tipo de solución para el funcionamiento de la celda voltaica? ¿Todas las celdas construidas generan un voltaje semejante? 1.7 Bibliografía [1]. Santiago Heredia-Avalos, Experiencias divertidas de electroquímica casera, Rev. Eureka. Enseñ. Divul. Cien., 2007, 4(3), pp. 506-525. [2]. Brown, Química, la ciencia central, Novena edición, Pearson Prentice. 2004. [3]. Ebbing, Química General, Quinta edición McGraw Hill.

Manual de Prácticas Laboratorio de: Química Básica para Sistemas Automotrices y Aeronáutica Unidad Profesional Interdisciplinaria de Ingeniería Campus Guanajuato Página 51 11. Recubrimiento ElectrolíticoLugar de realización:Laboratorio de Química 1, Laboratorio Química 2 Duración:1.5 h1.1 ObjetivosConstruir una celda electrolítica y efectuar un electrodepósito de cobre. Comprender el funcionamiento de la celda. Reconocer la importancia de los procesos electroquímicos y sus aplicaciones. Comprender conceptos básicos de electroquímica. 1.2 Fundamento teóricoAl colocar un electrodo negativo en una cubeta electrolítica, éste se revestirá de capas de metal en solución. Este proceso denominado galvanoplastia (en homenaje a Galvani, físico italiano que estudió algunos fenómenos eléctricos), es utilizado para platear, cromar, niquelar, y cobrear diversos objetos. Recubrimiento de cobre El cobre forma la primera capa en un sistema de capas de recubrimiento, debido a que es fácil de depositar en metales, por su elevada conductividad; la capa de cobre es muy resistente, económica de aplicar y forma una buena base adhesiva para otros metales. En un baño ácido, el sulfato de cobre CuSO4representa la fuente de iones de cobre que se deposita en la superficie a recubrir. Para este proceso se recomienda sulfato de cobre químicamente puro. El baño de cobre típico contiene sulfato de cobre, ácido sulfúrico, iones de cloruro y aditivos de brillo. El ácido sulfúrico sirve paraaumentar la conductividad de la solución ypara facilitar en cierta medida la oxidación del ánodo de cobre; el ánodo proporciona los iones de cobre que se incorporan a la solución. El proceso de cobre ácido se realiza a una temperatura entre 20 y 30 ° C. En la Figura 1 se representa la disociación del sulfato de cobre en iones Cu++y SO4--. En la disociación del átomo de cobre transfiere dos electrones. En la electrólisis de esta sal, el ion cobre se dirige al electrodo negativo, pierde la carga y se deposita. El ion SO4--va al ánodo, y entonces reacciona con agua produciendo H2SO4 y desprendiendo oxígeno. Si se coloca como electrodo negativo un objeto cualquiera, éste se recubrirá de una capa de cobre, es decir quedará cobrizado.

Manual de Prácticas Laboratorio de: Química Básica para Sistemas Automotrices y Aeronáutica Unidad Profesional Interdisciplinaria de Ingeniería Campus Guanajuato Página 52 Figura 1Celda de electrólisis. Las reacciones para este tipo de recubrimiento son del tipo óxido-reducción y se muestran a continuación. Primero el sulfato de cobre se disocia: 2424SOCuCuSOLa oxidación de Cu° a Cu2+se efectúa en el ánodo: eCuCu22Posteriormente los iones Cu2+se desplazan en la solución para finalmente llegar al cátodo donde se reducen en la superficie catódica en Cu° metálico. CueCu22Antes de realizar el cobreado hay que darle algun tratamientos al material a recubrir con la finalidad de tener un recubrimiento de buena calidad. Los métodos mecánicos incluyen principalmente el esmerilado y pulido. Estos pasos de trabajo eliminan asperezas o deformaciones superficiales de la pieza. El método para eliminar el aceite y la grasa de una superficie es el desengrasado a vapor. Consiste en calentar un solvente limpiador, generalmente hidrocarburos clorados, para obtener una fase de vapor caliente, en la que se introducen las piezas. El contacto entre la atmósfera y las piezas metálicas provoca la formación de capas de óxido, que tienen que ser eliminadas antes del recubrimiento electrolítico. El decapadocon ácidose utiliza para

Manual de Prácticas Laboratorio de: Química Básica para Sistemas Automotrices y Aeronáutica Unidad Profesional Interdisciplinaria de Ingeniería Campus Guanajuato Página 53 eliminar impurezas y óxidos a través de un ataque químico, el cual frecuentemente se aplica después de un lavado alcalino. Se utilizan diferentes ácidos, solos o mezclados, entre ellos se encuentran el ácido nítrico, ácido sulfúrico, ácido clorhídrico, ácido fluorhídrico y ácido fosfórico con concentraciones de aproximadamente 2 % en volumen. El proceso de activado, también llamado neutralizado e inclusive decapado suave, se utiliza para eliminar la pequeña capa de óxido que se ha formado sobre la superficie del metal una vez que la superficie ha sido tratada o lavada en sucesivas etapas. Esa pequeña capa de óxido hace que la superficie sea pasiva y por lo tanto mal conductora. Las soluciones empleadas son por lo general ácidos muy diluidos. 1.3 Cuestionario pre-laboratorio 1.¿Qué es una celda electrolítica? 2.Describir cada uno de los componentes de una celda electrolítica. 3.Describir cada una de las leyes de Faraday. 4.Investigar los principales procesos de recubrimiento utilizados en la industria y mencionar un par de aplicaciones de cada uno de ellos. 1.4 Desarrollo experimental a) Medidas de seguridad Utilizar bata, cubre-bocas, lentes y guantes de seguridad Manejar ácidos en campana de extracción b) Materiales Vaso de precipitados de 250 mL (1) Piseta (1) Caimanes (2) Pila de 9 volts (1) Tubo de cobre (10 cm) de 1/2 pulgada (1) Hierro galvanizado (clavo de 2 ½ pulgadas) (1) Pinzas para crisol (1) Charola de aluminio (1) Papel filtro Lija c) Reactivos Disolución de ácido clorhídrico al 5% Disolución de sulfato de cobre al 5% Etilenglicol Disolución de HCl 1 M Agua destilada d) Equipo Balanza analítica Multímetro Horno (estufa)

Manual de Prácticas Laboratorio de: Química Básica para Sistemas Automotrices y Aeronáutica Unidad Profesional Interdisciplinaria de Ingeniería Campus Guanajuato Página 54 e) Procedimiento 1.Lija el tubo de cobre de aproximadamente 10 cm de longitud para quitar cualquier impureza presente en su superficie. Este tubo será el ánodo de la celda electroquímica. 2.Prepara la superficie del electrodo de hierro (clavo) lijando ligeramente la superficie a cobrear. Limpia perfectamente el clavo, colócalo en una charola de aluminio, determina y registra su peso. 3.Coloca por un periodo de tiempo de 10 minutos el clavo limpio en disolución de HCl al 5% (proceso de decapado), para eliminar residuos de óxidos. 4.Una vez transcurridos los 10 minutos, retira el clavo y enjuágalo con agua destilada. 5.Transfiere de 10 a 15 mL de disolución de sulfato de cobre al 5% al vaso de precipitados (esta disolución será el electrolito de la celda). Añade una gota de ácido sulfúrico 1M a la disolución para aumentar su conductividad eléctrica. Por último agrega 3 gotas de etilenglicol a la disolución, para dar un poco de brillo al recubrimiento metálico. 6.Monta la celda de electrólisis de acuerdo a la guía proporcionada por la Figura 1. El clavo de hierro es el cátodo y el tubo de cobre es el ánodo. Los electrodos no se deben tocar. 7.Por medio de los caimanes, conecta los electrodos a una pila de 9 V o a un eliminador de baterías. El tubo de cobre, por ser el ánodo de la celda, se conecta al polo positivo de la pila y el clavo, por ser el cátodo de la celda, se conecta al polo negativo. 8.Deja conectada la pila entre 2 y 5 minutos para permitir el paso de la corriente eléctrica (electrólisis) hasta que el clavo tenga un recubrimiento fino de cobre. Con el multímetro, mide la intensidad de la corriente eléctrica transmitida. Registra el tiempo exacto que la corriente pasó a través de la celda. 9.Desconecta la pila. Sujetando el clavo con el caimán, colócalo en la charola de aluminio (evita tocarlo). Con unas pinzas para crisol, introduce la charola de aluminio con el clavo en un horno a 100ºC para secarlo durante 5 minutos. 10.Con las pinzas para crisol, retira la charola de aluminio del horno, déjala sobre la mesa de trabajo y permite que se enfríe a temperatura ambiente. 11.Pesa la charola con el clavo y registra el dato. 12.Lava con agua el electrodo de cobre antes de entregarlo. 13.Coloca el residuo de la disolución de sulfato de cobre en el recipiente indicado.

Manual de Prácticas Laboratorio de: Química Básica para Sistemas Automotrices y Aeronáutica Unidad Profesional Interdisciplinaria de Ingeniería Campus Guanajuato Página 55 14.Después de 24 horas se puede pulir el cobreado, frotando la pieza suavemente con papel filtro. 1.5 Resultados: Peso de la charola de aluminio con el clavo: ____________________________________________ Peso de la charola de aluminio con el clavo recubierto de cobre: ____________________________ Peso del cobre depositado sobre el clavo: ______________________________________________ Intensidad de la corriente eléctrica transferida: _________________________________________ Tiempo que la corriente eléctrica pasó a través de la celda: ________________________________ Análisis de resultados (DEBERÁ INCLUIRSE EN EL REPORTE): 1.Aplica la ley de Faraday para calcular la cantidad teórica de cobre que se puede depositar durante este proceso de electrólisis. a)Determinación del número de faradays que se deben transferir en el proceso de electrólisis para obtener un mol de cobre: Semirreacción de reducción: Cu2+(ac)+ 2e-→ Cu(s)Al transferir 2 moles de electrones se reduce 1 mol de iones Cu2+ y se produce 1 mol de Cu. Al transferir 2 faradays se deposita 1 mol de Cu. b)Determinación del número de faradays (F) que fueron transferidos durante el proceso de electrólisis: Fórmula: F = A x t x (1F/96 500 C) F = número de faradays transferidos durante el proceso. A = intensidad de la corriente eléctrica (amperes). t = tiempo (segundos) que la corriente eléctrica pasó a través de la celda. Factor de conversión: 1 ampere (A) = 1 coulumb (C) / segundo (s) Datos experimentales: Intensidad de la corriente eléctrica transferida: ________________________________ Tiempo en segundos que la corriente eléctrica pasó a través de la celda: ___________ Cálculos:

Manual de Prácticas Laboratorio de: Química Básica para Sistemas Automotrices y Aeronáutica Unidad Profesional Interdisciplinaria de Ingeniería Campus Guanajuato Página 56 Resultado: F= _______________________ c)Determinación de la cantidad teórica de cobre que se debía depositar durante este proceso de electrólisis. Recordar que al transferir 2 faradays se deposita 1 mol de cobre. Considerar el número de faradays que fueron transferidos durante este proceso de electrólisis y determinar cuántos moles y cuántos gramos de cobre se debían depositar. Resultado: ____________________________________ mol de Cu(s). ____________________________________ g de Cu(s). 2.Compara la cantidad de cobre depositada sobre el clavo con la cantidad teórica calculada; ¿coinciden? Si existe alguna variación, ¿a qué factores lo atribuyes? 3.¿En qué momento se inicia el proceso de electrólisis? 4.Indica cuáles son las reacciones (balanceadas) que se efectuaron en la celda electroquímica durante el proceso. Ánodo (oxidación): __________________________________________________________ Cátodo (reducción): _________________________________________________________ Reacción global: ____________________________________________________________ 1.6 Referencias [1] Brown, T., LeMay E., Burnsten B., Química La Ciencia Central, 9ª. ed., Prentice Hall, México, 2004. [2] Cervantes, B., y Ballinger, J., Chemical Technicians Reference Handbook, 1ª. ed., Trillas, México, 2011. [3] Chang, R., Chemistry, 9ª. ed., McGraw-Hill, Nueva York, 2007. [4] Gershon, J., Loredo, J., Manual de prácticas de química general en microescala,3ª. Ed., McGraw-Hill, Nueva York, 1990. [5] Moore, J., Stanitski, C., Kotz, J., Joesten, M. y Wood, J., El mundo de la química. Conceptos y aplicaciones, Prentice Hall, México, 2000.