GUÍA DE TRABAJOS PRÁCTICOS DE QUÍMICA -Segunda Parte-

Docente: Dra. Bioq. Casarsa Brenda Solange Colegio: Instituto Tránsito de María Curso: 6° año Año: 2015

PRÁCTICO N°6: ÓXIDOS ÁCIDOS QUÍMICA - INSTITUTO TRÁNSITO DE MARÍA Marco teórico El oxígeno se combina con numerosos no metales para formar óxidos ácidos. Por ejemplo el carbono arde en oxígeno para formar monóxido de carbono o dióxido de carbono, dependiendo de las cantidades relativas de carbono y oxígeno. Por lo general son gases de carácter covalente que en presencia de agua producen “ácidos” por ello se los denomina “óxidos ácidos”. Estos compuestos binarios poseen un bajo punto de fusión y de ebullición. No Metal + Oxígeno Óxido Ácido En este práctico utilizaremos azufre en polvo y por combustión con oxígeno obtendremos óxido de azufre (IV). Este óxido, es un gas incoloro, irritante, tóxico y de olor asfixiante, y presenta un punto de fusión y de ebullición muy bajo. Posee propiedades desinfectantes, antioxidantes y conservantes. Objetivos  Obtención de óxidos ácidos a partir de no metales, aplicando conocimientos adquiridos.  Reconocer características básicas de estos compuestos. Materiales  Azufre en polvo  Cuchara de combustión  Mechero bunsen  Erlenmeyer de 250mL  Trapo Desarrollo  Colocar 1 g de azufre en polvo dentro de una cuchara de combustión.  Llevar la cuchara sobre el fuego del mechero hasta que en el azufre forme una llama azul-violácea.  Inmediatamente colocar la cuchara dentro del Erlenmeyer y tapar con el trapo la boca de entrada a fin que no se escapen gases del mismo.  Dentro del Erlenmeyer se observará un gas incoloro.  Observar la naturaleza y características del producto obtenido. Registrar.  Interpretar el proceso mediante la ecuación balanceada.  Reservar el óxido obtenido para realizar el práctico N°7. Cuestionario 1. Plantear la ecuación química balanceada que representa el experimento realizado. 2. Nombre el producto obtenido con las tres nomenclaturas. 3. ¿Qué clase de compuesto se formó por combustión del azufre? ¿Cómo se identifica? 4. ¿Cómo se podría demostrar que la combustión del azufre produjo un producto diferente al reactivo original? 5. Definir el concepto “carácter covalente”. 6. ¿Qué precauciones se deben tener en cuenta al manipular el producto formado? 7. Mencionar las alteraciones medioambientales que puede producir del dióxido de azufre (IV).

PRÁCTICO N°7: OXIÁCIDOS QUÍMICA - INSTITUTO TRÁNSITO DE MARÍA Marco teórico Los oxácidos son compuestos ternarios formados por la combinación de óxidos ácidos (salvo óxido de silicio y boro) y agua. Los oxácidos se formulan escribiendo el hidrógeno seguido del no metal y luego el oxígeno. Óxido Ácido + Agua

Oxácido

Los oxácidos presentan carácter ácido, debido a que pueden ceder protones (H+) o pueden aceptar un par solitario de electrones. Poseen sabor agrio, son irritantes al contacto con la piel, corrosivos, disuelven metales, neutralizan bases y presentan un pH menor a 7. Al disociarlos, se genera un protón más un anión binario. HXO

H+ + XO-

(siendo X un no metal y XO- un anión binario)

En este práctico utilizaremos óxido de azufre (IV) (obtenido previamente en el práctico N°6), lo combinaremos con agua y obtendremos el ácido sulfuroso. El ácido sulfuroso es un agente reductor potente y suele utilizarse para blanquear manchas en materiales dañados por cloro. Objetivos  Obtención de oxácidos a partir de óxidos ácidos, aplicando conocimientos adquiridos.  Reconocer características básicas de estos compuestos.  Conocer el uso de distintos indicadores de pH.  Reconocer soluciones ácidas. Materiales  Óxido de azufre (IV)  Cuchara de combustión  Agua  Mechero bunsen  Erlenmeyer de 250mL  Trapo  Tiras reactivas de pH  Fenolftaleína  Indicador universal de pH Desarrollo  Repetir los primeros pasos del práctico N°6, pero recoger el gas de óxido de azufre (IV) en un Erlenmeyer con 100mL de agua (que la cuchara de combustión no toque directamente el agua).  Tapar con un trapo la boca de entrada del Erlenmeyer a fin que no se escapen gases del mismo.  Esperar 5 min. para que el gas reaccione con el agua.  Luego, retirarse a un lugar ventilado, destapar con cuidado el Erlenmeyer, retirar la cuchara y ventilar el contenido (el gas obtenido es tóxico e irritante, evitar la inhalación del mismo).  Una vez liberado todo el gas remanente en un lugar ventilado, mezclar cuidadosamente.

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El producto obtenido es un ácido corrosivo, evitar el contacto directo con la piel. Colocar 9mL de la solución obtenida en 3 tubos de ensayos. En uno de los tubos medir el pH con una tira reactiva de pH y anotar el valor obtenido. En otro tubo agregar una pizca de Fenolftaleína y registrar lo observado. En el tercer tubo agregar 3 gotas de indicador universal de pH, observar el viraje de color y registrar. Interpretar el proceso mediante la correspondiente ecuación balanceada.

Cuestionario 1. Plantear la ecuación química balanceada que representa el experimento realizado. 2. ¿Qué clase de compuesto se forma al combinar el óxido de azufre (IV) y agua? 3. ¿Por qué es necesario ventilar una vez destapado el Erlenmeyer? 4. ¿Qué valor de pH tenía la muestra? 5. ¿Qué color se obtuvo al agregarle fenolftaleína? ¿Por qué? 6. ¿Qué color se obtuvo al agregarle indicador universal de pH? ¿Qué pH representa ese color? 7. Mencionar las características principales y usos del indicador universal de pH. 8. Mencionar 3 ejemplos (distintos de química) donde es necesario determinar el pH de una solución o muestra. 9. Si se combinara el ácido sulfuroso con hidróxido de magnesio (II): a- ¿Qué productos se obtendría? b- Plantear la ecuación balanceada c- ¿Qué tipo de compuesto es el formado? d- Nombrar el producto obtenido e- Determinar las características del producto: estado de agregación y color f- ¿Qué utilidades y usos tiene el producto formado? g- ¿Cómo se denomina el tipo de reacción?

PRÁCTICO N°8: ALCOHOL EN GEL QUÍMICA - INSTITUTO TRÁNSITO DE MARÍA Marco teórico Alcohol Los alcoholes contienen como grupo funcional al grupo hidroxilo (-OH-), pueden considerarse derivados de los hidrocarburos saturados e insaturados al reemplazar al menos un átomo de H por un grupo hidroxilo. Los alcoholes primarios contiene un grupo R enlazado al átomo de carbono al que se une el grupo –OH. R-C-OH El alcohol primario más común es el Alcohol Etílico (C2H5OH) también conocido como Etanol. H H H

C C

O-H

H H El etanol es un líquido incoloro, soluble de agua y se obtiene en grandes cantidades, por fermentación de líquidos azucarados. Su obtención se basa en la fermentación de la glucosa (C6H12O6) por la acción de una enzima (producida por un grupo de hongos microscópicos -sacaromicetos-), obteniendo alcohol y dióxido de carbono.

C6H12O6

Fermentación

2 C2H5OH + 2 CO2

Alcohol en gel Los productos de higiene personal y doméstica, comenzando por el más clásico de todos, el jabón, desempeñan un importante papel en la prevención de enfermedades, hasta el punto de que su introducción y popularización, allá por el siglo XVIII, ayudaron a disminuir notablemente las epidemias y mortandad que regularmente asolaban a la población mundial. Actualmente se dispone de una gran variedad de estos productos: detergentes domésticos para ropa y vajillas, geles, champús, desodorantes, cremas y lociones cosméticas, etc. Cada uno de estos productos se compone de numerosos ingredientes, entre los que se encuentra el principio activo, que aporta la función deseada y otra serie de sustancias (adyuvantes) que permiten que el producto final tenga las propiedades deseadas (color, olor, textura). Como ejemplo de la misma se preparará un producto que se encuentra en el comercio, el alcohol gel. Se trata de un desinfectante y antiséptico utilizado para detener la propagación de microorganismos (hongos, bacterias y virus). Estos geles al 70%, eliminan el 99,9% de las bacterias de las manos en 30 segundos. Cuando las manos no están visiblemente sucias el Centro para el Control y Prevención de Enfermedades de los EE.UU (CCPEEU) recomiendan el uso del gel antiséptico a base de alcohol para eliminar la mayoría de bacterias y hongos presentes en ellas, siguiendo los siguientes pasos:  Aplicar el producto en la palma de la mano.  Frotar las manos entre sí.  Desparramar el producto sobre toda la superficie de las manos y dedos hasta que se sequen.

Objetivos  Elaboración de alcohol en gel al 70%.  Distribuir el antiséptico a los alumnos, docentes y colocarlos en baños de la institución.  Elaborar etiquetas para los envases con toda la información del producto.  Concientizar a los integrantes del colegio la importancia de la desinfección en la salud humana.  Aplicar conocimientos previos sobre prácticas de manufactura de productos químicos.  Remarcar el valor de la química en procesos de producción. Materiales  Alcohol etílico al 96%.  Agua destilada  Glicerol (glicerina)  Carbopol  Trietanolamina (TEA) al 85%  Colorante  Aromatizante  Vaso de precipitado de 400mL  Varilla de vidrio  Probeta  Colador de malla fina  Recipiente de plástico de 10cm de diámetro  Eppendorf de 1,5mL  Goteros  Envases de plástico con tapa cosmética  Dispenser para alcohol en gel  Etiquetas Desarrollo  Colocar 219mL de alcohol etílico en un vaso de precipitado de 400mL.  Agregar 81mL de agua destilada y mezclar.  Verter 2 gotas de colorante a gusto y homogeneizar.  Tamizar 6g de carbopol en un recipiente de plástico mediante colador.  Añadir el carbopol tamizado a la mezcla de alcohol y agua, de manera lenta y mezclando constantemente (el carbopol es difícil de solubilizar en este medio).  Colar la mezcla.  Agregar 3mL de glicerina y 5 gotas de esencia a gusto, mezclar.  Añadir 1 gota de TEA y homogeneizar por 5min.  Trasvasar el contenido a los envases correspondientes y colocar las etiquetas.  Colocar los dispenser en los baños de los profesores.  Realizar una campaña de concientización de higiene personal, imágenes alusivas y presentación del producto con sus ventajas en la Exposición de fin de año del Instituto.

Cuestionario 1. Explicar la función del carbopol, glicerina y TEA en la realización del alcohol en gel. 2. Si se realizara un cultivo de microorganismos con muestra tomadas de manos desinfectadas con el alcohol en gel producido ¿qué se esperaría observar luego de una incubación de 7 días a temperatura ambiente? 3. ¿Qué otras utilidades tiene el alcohol etílico? Desarrolle.

ANEXO: pH y Neutralización QUÍMICA - INSTITUTO TRÁNSITO DE MARÍA

pH Ácidos, Bases y pH Los ácidos y bases son los dos tipos de sustancias más comunes en el laboratorio y en el mundo cotidiano. A finales del siglo XIX, Arrhenius formuló la primera definición:  ÁCIDO: Toda sustancia capaz de ceder protones (H+).  BASE: Toda sustancia capaz de ceder oxhidrilos (OH-). En 1923 Brönsted-Lowry, propusieron una definición más amplia:  ÁCIDO: Toda sustancia capaz de ceder protones (H+).  BASE: Toda sustancia capaz de aceptar protones (H+). En 1923 un tercer concepto fue propuesto por el físicoquímico Lewis:  ÁCIDO: Especie que acepta un par de electrones (e-).  BASE: Especie que dona un par de electrones. Considerando que el agua, H2O es el solvente por excelencia y puede actuar como aceptor o dador de + H . La reacción de autoionización correspondiente es: H2O + H2O

H3O+ + OH-

Una manera de evaluar la acidez de una sustancia es por el conocimiento de la concentración de protones ([H ]), pero suelen ser cantidades muy pequeñas y poco cómodas de manejar, una medida más práctica, es la basada en la definición de pH del químico Danés Soren Sorensen en 1909, cuando realizaba un trabajo para el control de calidad de la elaboración de la cerveza y es usada actualmente en todos los ámbitos de la ciencia, medicina e ingeniería. pH = -log [H+] +

Se establece una escala de acidez o escala de pH, en base al producto iónico del H2O a 25 °C, (Kw=1x 1014 ), que varía en el intervalo 0 y 14. Soluciones ácidas tienen más H+, por ello pH< 7. Las soluciones básicas tienen más OH-, el pH >7 y en las soluciones neutras [H+] = [OH-], pH = 7. En cualquier solución: pH + pOH=14. Medición de pH 

La forma más rápida, económica y sencilla es utilizar un indicador ácido-base: sustancia que en un valor de pH determinado cambia súbitamente de color. Es una sustancia ácida o básica, que presenta diferente estructura electrónica dándole un color característico. Existen muchas sustancias que pueden ser usadas como indicadores ácido-base y todas tienen un valor particular de pH en el que cambian de color o viran. El indicador universal, es una mezcla de sustancias colorantes que viran de color en diferentes valores de pH y es el mismo en el que están impregnadas las tiras de papel de pH. Cambia de color con acidez creciente desde el violeta, pasando por el verde (neutra), el amarillo hasta el rojo. Las mediciones son sencillas y rápidas, pero con baja precisión, normalmente ± 1 y cambia de color según la siguiente escala:

pH Color 

10 violeta

Peachímetro: aparato empleado para mediciones de pH más precisas. Consta de dos electrodos conectados a un voltímetro. Uno de los electrodos (de referencia) tiene un valor de potencial constante, mientras que en el otro el potencial varía en proporción directa a la [H+].

Reacción de Neutralización La reacción mediante la cual una base neutraliza las propiedades de un ácido recibe el nombre de neutralización porque en ella se neutralizan propiedades características del ácido y de la base y se ajusta, en términos generales, a una ecuación química del tipo: Ácido + Base

Sal + Agua

Si el ácido y la base considerados son fuertes, en disolución acuosa están completamente ionizados, la ecuación iónica de esta reacción es: H+ + OH-

H2O

Por lo tanto, el cambio químico que se produce en una reacción de este tipo es la formación de agua a expensas de los iones H+ y OH-.

BIBLIOGRAFÍA QUÍMICA - INSTITUTO TRÁNSITO DE MARÍA    

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Manual de Bioseguridad, Comisión de Bioseguridad, Facultad de Bioquímica, Química y Farmacia, Universidad Nacional de Tucumán, 2010. Manual de Bioseguridad en Laboratorios de Microbiología y Biomedicina. Centro de Control y Prevención de Enfermedades (CDC) e Institutos Nacionales de la Salud de EE.UU (NIH), 4th edición. Libro de Química General, Whitten, quinta edición. Guía de Trabajos Prácticos de Laboratorio para la Aproximación Didáctica hacia la Enseñanza de la Aplicabilidad de la Química, Facultad de Ciencias, Maestría en Enseñanza de las Ciencias Exactas y Naturales, Universidad de Colombia. Carlos Fonseca, 2012. Guía de Trabajos Prácticos de Química General, Inorgánica y Orgánica. Facultad de Ciencias Químicas. UCC (2015). Centros para el Control y Prevención de Enfermedades: http://www.cdc.gov/spanish/especialesCDC/lavarManos/ Hand washing and hand disinfection, Hospital epidemiology and infection control 87. Rotter M., 1999. Cuadernillo FIRP S-300ª, Laboratorio de Formulación, Interfaces y Formulación, Facultad de Ingeniería, Universidad de los Andes, Venezuela. Louis Salager, 2002. Guía de Prácticas Docentes, Facultad de Ciencias, Universidad de Granada: http://fciencias.ugr.es/practicasdocentes/wp-content/uploads/guiones/FabricacionAlcohol-gel.pdf