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Practica #2: Conocimiento del material de laboratorio. Introducción al trabajo en el laboratorio de química
1. Objetivo
El alumno se familiarizará con el material básico en un laboratorio químico, para
utilizarlo y seleccionarlo adecuadamente a la actividad a efectuar.
Aprender a utilizarlo con precaución y seguridad.
Reconocer la importancia de mantenerlo en óptimas condiciones incluyendo su
limpieza.
2. Introducción Palabras claves: Laboratorio químico, prácticas de laboratorio, trabajo experimental, materiales de laboratorio, criterios de clasificación del material de laboratorio, que son los reactivos químicos, grados de pureza de los reactivos químicos, agua para laboratorio químico, tipos de agua para laboratorio, importancia de la limpieza del material de laboratorio 3. Materiales y reactivos Se dispondrán sobre las mesas de trabajo diferentes materiales para que los alumnos los reconozcan, nombren y expliquen su utilidad (figura 4).
Balanzas Existen varios tipos de balanzas. Están las electrónicas, tipo “top loaded”, que tienen una precisión entre ± 0.01 a 0.001g. Existen también, las balanzas manuales de tres brazos. Estas nos permiten pesar, con una precisión de ±0.01g. Para realizar pesadas más precisas, se utilizan las balanzas analíticas. (Vea figura 1) Estas balanzas electrónicas, tienen una precisión de ±0.0001g. Esta balanza se utiliza, en análisis cuantitativos. Existen balanzas mucho más precisas que las analíticas, pero son poco comunes. Las microbalanzas tienen una precisión de ± 10 -6^ g. Agitadores magnéticos El agitador magnético es un instrumento utilizado en el laboratorio, cuando se requiere que los componentes de una reacción, estén en continuo movimiento. Se utiliza también cuando hay componentes inmiscibles y se requieren que estén en contacto continuo. Lo utilizamos, cuando queremos ayudar a disolver compuestos que son poco solubles. Los agitadores magnéticos, se asemejan a las planchas de calentar en su forma, pero difieren en que en el centro, tienen un motor con un pedazo de metal que gira al aplicarle un voltaje. Para realizar la agitación de una mezcla, se coloca el matraz o el vaso sobre la superficie del agitador, se le añade una barra magnética dentro del envase y se mueve el botón para que comience a girar. Dependiendo del grado de agitación que se desee, se mueve el botón. Existen planchas que contienen también un agitador magnético, estas se utilizan cuando se requiere calentar y agitar a la misma vez. Centrífuga La centrífuga es otro instrumento, utilizado principalmente para la separación de componentes sólidos suspendidos en una mezcla líquida. Este instrumento consiste de un motor de alta velocidad, conectado a una base, donde se colocan tubos de ensayos en posición diagonal. Al aumentar el voltaje los tubos comienzan a girar rápidamente. Por la fuerza centrífuga que se genera, el sólido suspendido se deposita en el fondo del tubo. Si luego decantamos el líquido sobre nadante, podemos obtener el precipitado. Es importante, que al colocar los tubos en los espacios de la centrífuga, se coloquen simétricamente para que estén balanceados. Si tenemos un solo tubo o un número impar de tubos, al tubo que esté solo, se le coloca en el espacio opuesto a este un
tubo de ensayo con agua para balancearlo. Colorímetro Este instrumento se utiliza principalmente, para medir la concentración de soluciones coloreadas. El instrumento se calibra, utilizando el largo de onda del color de la solución a ser analizada y luego se le determina su absorbancia. Utilizando una curva de concentración versus absorbancia, se puede determinar la concentración de la solución. Manta de calentar En adición a la plancha y el mechero, existen las mantas de calentamiento. Estas se utilizan para calentar matraces de fondo redondo. Las mantas se asemejan a las planchas, en que su fuente de calor es una resistencia, que se calienta por medio de una corriente eléctrica. Las mantas vienen de diferentes tamaños. Los tamaños más utilizados son: 25ml, 50ml, 100ml, 200ml, 250ml, 500ml, 1000ml y 2000ml. Las mantas se utilizan en destilaciones, reflujo y extracciones entre otras. Máquina de Punto de Fusión Otro de los instrumentos más utilizados en un laboratorio de química es, la máquina para determinar el punto de fusión de sólidos. Como el punto de fusión es una de las características que nos permite identificar sólidos, este instrumento es muy útil. El punto de fusión, representa la temperatura a la cual un sólido se convierte en líquido. El instrumento consiste de una resistencia, que al pasarle una corriente eléctrica se calienta. En la zona donde se calienta, se coloca un tubo capilar con una muestra pequeña de la sustancia. Inmediatamente al lado de la zona donde se está calentando, se coloca un termómetro, para determinar la temperatura del tubo capilar y el sólido. Para poder ver el punto de fusión, el área donde se encuentra el tubo capilar está iluminada, permitiendo medir la temperatura a la cual se comienza a fundir el sólido y la temperatura a la cual termina. A este rango de temperatura se le llama, su punto de fusión. Para regular el ritmo de calentamiento de la resistencia, el botón del voltaje se ajusta para que el ritmo de calentamiento de la resistencia, sea de aproximadamente un grado por minuto. A este ritmo de calentamiento, podemos determinar con buena precisión las dos temperaturas (cuando comienza y cuando termina). El instrumento tiene espacio para colocar tres tubos capilares y tomar tres puntos de fusiones a la misma vez. Para poder ver el punto de fusión, la zona
Agarradera de Bureta Agarradera de metal o plástico, que se coloca en forma vertical en un soporte de hierro. Tiene un tornillo para ajustar su altura y fijarlo al soporte de hierro. Tiene dos agarraderas dobles separadas cada una de la otra para sujetar las buretas verticalmente. Se utiliza principalmente en las titulaciones o análisis volumétricos. Rota Evaporador El rota evaporador, es un instrumento que se utiliza principalmente para remover cantidades de disolventes, utilizando una bomba de vacío y un motor para rotar el matraz. En algunas ocasiones, la mezcla se calienta para aumentar la rapidez a la cual se remueve el disolvente. Se utiliza comúnmente al finalizar una reacción para remover el disolvente utilizado y obtener el producto crudo. El instrumento consta de una plancha de calentar, un condensador y un motor. El instrumento se conecta a una bomba de vacío, para poder remover el disolvente. Para remover el disolvente, la mezcla se coloca en un matraz de fondo redondo con una unión esmerilada. La unión se engrasa y se conecta a la base del rotor. Luego se conecta el vacío y se enciende el motor para que comience a girar. Según el disolvente se va evaporando, este se condensa y se recoge en un matraz recibidor, que tiene el rota evaporador. Agarradera de Tubo de Ensayo La agarradera de tubo de ensayo, es un equipo que se utiliza para sostener los tubos de ensayos cuando están calientes o para sostenerlos mientras los estamos calentando
Agarradera variable Agarradera de metal, que se coloca en un soporte de hierro. Esta agarradera se utiliza para sostener tubos de ensayos, matraces: cónicos, de filtración o de Florencia. Se utiliza también para sujetar matraces de fondo redondo, condensadores y para montar el equipo de reflujo o destilaciones. Es una agarradera que tiene usos múltiples. Esta agarradera tiene la capacidad de ajustarse a diferentes ángulos, según lo requiera el equipo. Agitador de vidrio Tubo de vidrio sólido, que se utiliza para agitar las mezclas. Se utiliza también, para deslizar los líquidos al ser transferidos de un envase a otro y evitar que se salpique. Aro de Hierro El aro de hierro se coloca en el soporte de hierro y se utiliza para colocar el embudo de separación. Sobre él, se coloca también un centro de amianto, para colocar vasos o matraces, a ser calentado con mechero. El aro se utiliza también, para colocar el triángulo con el crisol, antes de comenzar a calentar. Botella de Lavado Botella plástica, para añadir agua o cualquier otro disolvente. Se utiliza para enjuagar envases con precipitados, durante filtraciones. Se usa también, para transferir pequeñas cantidades de líquidos poco a poco. Se utiliza al preparar soluciones, utilizando los matraces aforados. Bureta Se da el nombre de bureta, a un cilindro calibrado que tiene una llave de vidrio o teflón en su parte inferior. Se utiliza para añadir diferentes cantidades de líquidos con una
Cristal de Reloj El cristal de reloj, es un equipo de cristal en forma cóncava de diferentes tamaños. Se utiliza para cubrir vasos o cápsulas de evaporación. También se utiliza cuando se quiere cristalizar pequeñas cantidades de sólidos evaporando su disolvente. Embudo Büchner El embudo Büchner, es un equipo de cerámica que se utiliza para realizar filtraciones al vacío. En la parte interior del embudo, tiene una superficie plana con perforaciones. Vienen de diferentes tamaños. El embudo se utiliza en conjunto con el matraz de filtración para recoger los cristales obtenidos en una recristalización o un sólido obtenido en una reacción de precipitación. Para realizar una filtración utilizando el embudo Büchner, al embudo se le coloca un papel de filtro que cubra todas las perforaciones y luego se filtra la solución utilizando una bomba de vacío. Los cristales se recogen en el papel de filtro y el filtrado en el matraz de filtración. Embudo de Campana El embudo de campana, es un equipo de vidrio o plástico que se utiliza principalmente para transferir líquidos a envases de boca pequeña como: buretas, matraces aforados, cónicos, de Florencia o de fondo redondo. También se utilizan, para añadir líquidos a tubos de ensayos, probetas y embudos de separación. En adición a utilizarse para añadir líquidos, se utiliza en conjunto con un papel de filtro, para separar sólidos insolubles en disolventes por gravedad. Para este tipo de filtración, el papel de filtro se coloca en forma de cono o plisado. La mezcla se añade, reteniéndose en el papel de filtro el precipitado. Los embudos de campana, vienen de diferentes tamaños y largo. Embudo de Separación
El embudo de separación, es un equipo de vidrio en forma de pera con un tapón de vidrio o teflón en la parte superior. Por esta parte se añade el líquido con el componente a ser extraído y el disolvente para realizar la extracción. En la parte de abajo del embudo, tiene una llave de vidrio o tef1ón por donde se remueve el disolvente más denso. El embudo también se utiliza para separar mezclas de disolvente inmiscibles. Al separar los dos disolventes, el de mayor densidad se remueve por la parte inferior, utilizando la llave de abajo. El disolvente de menor densidad, se remueve utilizando la parte superior. Esto evita que los disolventes se mezclen. Junto al embudo de separación, se utiliza un aro de hierro con el soporte de hierro y un vaso o matraz para recoger el disolvente de mayor densidad. Es una técnica correcta, colocar la parte inferior del embudo, aproximadamente a una pulgada dentro del envase donde se va a recoger el disolvente. Esto evita que el disolvente pueda salirse del envase al abrir la llave. Es importante recordar que antes de abrir la llave para remover el disolvente de mayor densidad se remueva el tapón. Esto permite la entrada de aire y no crea así un vacío dentro del embudo.
Embudo de Sólido El embudo de sólido, es un equipo de vidrio o plástico en forma cónica, que se utiliza para transferir sólidos a envases de boca pequeña. Vienen de diferentes tamaños. Se diferencian del embudo de campana en el tamaño de la apertura y el largo del tubo. El embudo de sólido tiene un tubo corto y una apertura ancha para facilitar el paso de los gránulos del sólido. Espátula La espátula es un equipo utilizado para sacar sólidos de los envases cuando realizamos pesadas o añadimos sólidos a matraces o vasos durante reacciones o al preparar soluciones. Vienen de metal con mango de madera, de plástico o cerámica y de diferentes tamaños. Se utilizan también, para remover el sólido obtenido en el embudo Büchner luego de una filtración al vacío. Gotero El gotero, es un equipo compuesto de un tubo de vidrio con una apertura fina en la parte inferior y un bulbo de goma en la parte superior. Viene de diferentes tamaños. Se utiliza para añadir pequeñas cantidades de líquidos, gota a gota. Se utiliza para completar el volumen de líquido en un matraz aforado una bureta o una probeta. Una gota se estima tiene un volumen aproximado de 0.05ml. Se estima que un mililitro contiene 20 gotas. Gradilla La gradilla es un equipo utilizado para sostener los tubos de ensayo. Están construidas de madera, metal o plástico. Se utilizan cuando realizamos varias pruebas o reacciones en pequeña escala. La gradilla nos permite organizar los tubos para poder observar mejor patrones en comportamiento de una serie de reacciones. Se utilizan también cuando realizamos pruebas de solubilidad de compuestos en diferentes disolventes. Matraz Aforado o Volumétrico
El matraz aforado, es un equipo de vidrio en forma de pera con una base en el fondo, un tubo largo en la parte superior y un tapón de vidrio o teflón. En el tubo largo está marcado el volumen del matraz con una precisión de ± 0.01 ml. Vienen de diferentes tamaños. Los más utilizados son: 50ml, 100ml, 250ml, 500ml, 1000ml y 2000ml. Se utilizan para preparar soluciones de concentraciones bien precisas. Estas soluciones se utilizan en análisis volumétricos y para preparar curvas de calibración. Los matraces aforados no se pueden calentar, por que pierden su precisión. Método de preparar soluciones de concentración específica
- Se añade el líquido a diluir, con una pipeta al matraz aforado.
- Se añade agua con el uso de un vaso, hasta completar aproximadamente ¾ partes del matraz.
- Se tapa el matraz aforado y se agita para diluir el soluto.
- Se añade agua hasta completar la marca con la ayuda de un gotero.
- Se tapa el matraz, se invierte y se agita para mezclar completamente.
El matraz de Florencia, es un equipo con forma de pera y fondo plano. Se diferencia del matraz aforado en que no tiene un tapón de vidrio o teflón ni esta calibrado. Se utiliza para calentar soluciones o recoger productos en una destilación. Se puede utilizar en sustitución de un matraz cónico. Matraz de Filtración El matraz de filtración, es un equipo que se utiliza junto al embudo Büchner para las filtraciones al vacío. Tiene la forma de un matraz cónico, pero tiene un tubo lateral en la parte superior. Se diferencia del matraz cónico, en el grueso del vidrio. El matraz de filtración, es más grueso, para poder resistir alto vacío sin implotar, en filtraciones al vacío. Equipo de Filtración al vacío Filtración al vacío Mechero
El mechero, es un equipo que se utiliza para calentar. Existen dos tipos de mecheros: el Bunsen y el Ficher. El Bunsen tiene un tubo de salida con un diámetro más pequeño y se utiliza para calentar a temperaturas menores que con el Fisher. El mechero Bunsen se utiliza junto a la mariposa para doblar tubos de vidrio, cuando tenemos que montar algún equipo especial. La mariposa es un objeto de metal en forma de abanico en su parte superior. Este se coloca sobre el tubo de salida del mechero Bunsen. Al encender el mechero la llama se distribuye sobre toda el área horizontal del abanico creando así un área superficial mayor de calentamiento. Otros usos del mechero son para pulir los extremos filosos de tubos de vidrio y para preparar goteros y tubos capilares. Al cortar un tubo de vidrio los extremos quedan filosos y pueden producir cortaduras. Para evitar esto, calentamos el extremo del tubo en forma diagonal y rotando sobre la llama todo el extremo del tubo hasta que este se torne suave al tacto. El mechero Fisher, por tener un área superficial mayor que el Bunsen, se utiliza para calentar crisoles y otros objetos que requieren altas temperaturas. Los mecheros se utilizan también, para sellar los tubos capilares que se utilizan con la máquina de punto de fusión. Los mecheros tienen como ventaja sobre las planchas de calentar y las mantas, el que se puede controlar mejor la temperatura de calentamiento. Como desventaja, los mecheros no se pueden utilizar para calentar líquidos inflamables como: éter, benceno, alcohol, acetona, bencina y otros. Uso del mechero para doblar tubos de vidrio
Pipeta La pipeta, es un equipo de vidrio que se utiliza para medir y transferir volúmenes precisos de soluciones o líquidos. Las pipetas, tienen una calibración al igual que los matraces aforados. Al igual que la bureta y el matraz aforado, tienen una precisión de ± 0.01 ml y descargan lo que miden. Existen algunas pipetas, que tienen más de una calibración. Las pipetas Mohr tienen una calibración similar a las de las buretas. Por tal razón, se pueden utilizar para descargar diferentes cantidades de volúmenes. Al igual que las buretas y matraces aforados, estas no se pueden calentar ni secar en el horno a temperatura alta, ya que pierden su calibración. La pipeta se utiliza en combinación con el bulbo de goma para llenarse. Al descargar la pipeta queda un volumen de líquido en las paredes y en la punta de la pipeta. Este volumen de líquido está considerado al calibrar la pipeta. Nunca sople la pipeta para añadir esta cantidad de líquido. Las pipetas vienen de diferentes tamaños desde micro pipetas, que se utilizan para medir volúmenes bien pequeños hasta las que miden 100 o más mililitros. Las pipetas más utilizadas son las de 5.00, 10.00, 25.00 y 50.00 ml. Uso correcto de la pipeta
- Succione con el bulbo, el líquido que se va a transferir por encima de la marca.
- Remueva el bulbo y coloque rápidamente el dedo índice en la apertura de la pipeta.
- Lleve el líquido hasta la marca de la pipeta.
- Seque las gotas de líquido que quedan por fuera de la pipeta.
- Transfiera el líquido al envase deseado.
- Deje drenar todo el líquido.
- Espere 20 segundos después que termine de drenar.
- Toque la punta de la pipeta con el envase, para remover la gota de líquido que quede por fuera.
- No sople el líquido que queda dentro de la punta de la pipeta. Probeta La probeta o cilindro graduado, es un equipo de vidrio o plástico que se utiliza para medir volumen. A diferencia de las buretas y pipetas no descargan lo que miden. Descargan menos de lo que miden. Tienen una precisión de ± 0.1 o 0.2 ml. Algunas probetas vienen con tapa pero la mayoría no. Vienen de diferentes tamaños, desde 1.0ml hasta 2000ml. Las más utilizadas son las de 10, 25, 50 y 100 ml. Es uno de los equipos más utilizados para medir volúmenes que no requieran una alta precisión. Soporte de Hierro El soporte de hierro, es uno de los equipos más utilizados en el laboratorio. En él se colocan los diferentes equipos para poder realizar las reacciones. El soporte de hierro se utiliza para montar el equipo de: destilación, extracción, reflujo, filtraciones y otros. Tenaza de Crisol y de Objetos Calientes La tenaza, es un equipo de metal que se utiliza para sujetas objetos calientes o para coger objetos que no se deben tocar con las manos, para evitar contaminarlos. Las tenazas vienen de diferentes tamaños. Pequeñas para sujetar crisoles y grandes para sujetar vasos o matraces grandes de 250 hasta 1000ml. Las tenazas, tienen en la parte del frente, una punta curva para permitir coger objetos pequeños, como las tapas de crisol o tubos de ensayos y una parte redondeada que nos permite coger vasos o matraces. En adición a las tenazas, existen los guantes de amiantos que nos permiten coger objetos calientes. Los guantes se utilizan para sacar objetos calientes del horno o cuando necesitamos coger objetos pesados calientes.
