Muchos autores tales como Phil Bosmans, Félix H. Cortez, Pablo Claverie, la real academia española, hacen mención de la alegría, y ambos concuerdan que la alegría es un sentimiento agradable, virtud que puede ser desarrollada por cualquier persona que a PDF

Preview

Summary

Muchos autores tales como Phil Bosmans, Félix H. Cortez, Pablo Claverie, la real academia española, hacen mención de la alegría, y ambos concuerdan que la alegría es un sentimiento agradable, virtud que puede ser desarrollada por cualquier persona que así lo desee y esta brinda grandes beneficios ...

Description

2020 Manual de Laboratorio Virtual Química III 2do.ciclo 2020

Material recopilado y adaptado por: Ing. Francisco Gerardo Martínez

Área de Química Facultad de Ingeniería

1. INFORMACIÓN GENERAL

NOMBRE DEL CURSO CICLO LECTIVO PRERREQUISITO

Laboratorio de Química I Segundo ciclo 2019 Química II

2. DESCRIPCIÓN DEL LABORATORIO DE QUÍMICA III El laboratorio de química III, constituye el primer laboratorio especializado para ingenieros químicos. En éste, el estudiante aprenderá las técnicas básicas de laboratorio. Le servirá para perfeccionar la elaboración de reportes técnicos científicos y prepararse para los posteriores cursos prácticos. Las prácticas se realizan considerando en todo momento la seguridad en el laboratorio y además preparan al estudiante para enfrentar los retos que se le presentarán en su vida profesional, enfatizando el manejo adecuado del equipo de laboratorio y el uso racional de los recursos.

3. OBJETIVOS DEL CURSO Que el estudiante: Aplique los conocimientos teóricos de química inorgánica, en experimentos prácticos que refuercen lo estudiado en clase. Adquiera destrezas importantes para cursos posteriores en cuanto al uso adecuado de cristalería, equipo y reactivos de laboratorio. Perfeccione la elaboración de cuadernos de laboratorio e informes técnicos de laboratorio. Desarrolle una mentalidad científica y observadora.

1

4. CRONOGRAMA DE PRÁCTICAS

Número de práctica 0 1

Tipo de práctica

Nombre de la práctica

Laboratorio Laboratorio Virtual

Introducción al laboratorio Formas Moleculares

Semana a impartirse 17 al 21 de Agosto 24 al 28 de Agosto

2

Laboratorio Virtual

Cinética Química I

31 de Agosto al 4 de Septiembre

3

Laboratorio Virtual

Cinética Química II

7 al 9 de septiembre

4

Actividad

5

Actividad

6

Laboratorio Virtual

7

8 9 10 11

Semana de Retroalimentación Equilibrio Químico Equilibrio Químico: El principio de Le Chatelier

Laboratorio Virtual

Equilibrio Ácido-Base: Escala pH

Laboratorio

Soluciones ácido-base: Concentración y fuerza de ionización

Virtual

14 al 18 de Septiembre 21 al 25 de Septiembre 28 de septiembre al 2 de Octubre 5 al 9 de Octubre

El efecto del ion común Actividad Curvas de valoración ácido-base Laboratorio EXAMEN FINAL DE LABORATORIO

12 al 16 de Octubre

19 al 23 de Octubre 26 al 30 de Octubre 2 al 6 de Noviembre

2

5. REQUISITOS PARA EL LABORATORIO REQUISITOS PARA EL LABORATORIO El estudiante: a. Debe ser puntual. b. Al inicio de cada práctica de laboratorio debe entregarse el pre laboratorio, es requisitos indispensable para el ingreso a las prácticas. c. El pre laboratorio y pos laboratorio (Parte A, y Parte B, respectivamente) deberán ser entregados en la fecha y link indicados por su docente, escritos a computadora. El pre laboratorio en ninguna oportunidad podrán ser entregados tarde, pues es la herramienta de apoyo y consulta al estudiante para realizar eficazmente su práctica. En el caso del pos laboratorio, el tiempo máximo de atraso será de 3 días en no más de una entrega; y se penalizará su nota en 10 puntos menos por día de atraso. d. Al inicio de cada práctica se realizará un examen corto. En caso que el estudiante obtenga una nota de cero puntos no podrá realizar su práctica, y no se le repondrá la misma tampoco.

6. MATERIAL DE LABORATORIO Consultar la Guía para la elaboración de reportes científicos y técnicos.

3

7. DISTRIBUCIÓN DE NOTA DE LABORATORIO a. Distribución de nota de laboratorio práctico Contenido Examen individual al inicio de cada práctica Reporte Trabajo de Laboratorio Capacidad de seguir instrucciones Puntualidad Interés Orden Limpieza

% de la práctica 20

Distribución del %

70

Parte A 20% Parte B 70%

10

b. Distribución de nota del reporte de laboratorio1 Parte A (se entrega antes de la práctica) Contenido Puntos Índice 0 Introducción 3 Fundamento teórico 18 Objetivos 4 Metodología 3 Bibliografía 2 TOTAL 20

1

Parte B (se entrega después de la práctica) Contenido Puntos Abstract 10 Resultados 10 Discusión de resultados 32 Conclusiones 15 Bibliografía 1 Apéndice 12 (incluye desde 8.1 a 8.5) TOTAL 80

Consultar Guía para realización de reportes técnico-científicos de la Facultad de Ingeniería

4

Contenido Práctica Virtual 01 Formas Moleculares……………………………………………………………………………………………………………..pag. 6

Práctica Virtual 02 Cinética Química I………………………….. ……………………………………………………………………………………pag. 13

Práctica Virtual 03 Cinética Química II……..…………………………………………………………………………………………………………pag. 17

Práctica Virtual 04 Equilibrio y Principio de LeChatelier…………………………………………………………………………………….pag. 20

Práctica Virtual 05 Equilibrio Acido-Base: Escala pH……………………………………………………………………………………………pag. 28

Práctica Virtual 06 Soluciones Ácido-Base, Concentración y fuerza de ionización….……………………………………………pag. 36

Práctica Virtual 07 Curvas de Valoración……………………..…………………………………………………………………………………….pag. 50 Anexos…………………………………………… ……………………………………………………………………………………pag. 57

5

PRÁCTICA VIRTUAL No. 01

Formas Moleculares Adaptado Por: Ing. Francisco Gerardo Martínez T.

INFORMACIÓN La forma de una molécula está determinada por sus ángulos de enlace, formados por las líneas que unen los núcleos de sus átomos. Estos, junto con la longitud de enlace, definen la forma y el tamaño de la molécula.

Fuente: Brown T., Lemay E., Bursten B., Química la Ciencia Central. (2014) 12ª. Edición. Pearson Educación, México

Fuente: Brown T., Lemay E., Bursten B., Química la Ciencia Central. (2014) 12ª. Edición. Pearson Educación, México

6

El modelo RPECV se basa en la idea de que los dominios de electrones tienen carga negativa y, por lo tanto, se repelen entre sí. Un par enlazante de electrones define una región en la que es más probable encontrar a los electrones. Nos referiremos a estas regiones como el dominio de electrones. Un par de no enlace (o no enlazante o par solitario) de electrones define un dominio de electrones que se localiza principalmente en un átomo. El arreglo de los dominios de electrones alrededor del átomo central de una molécula o ion ABn se conoce como geometría de los dominios de electrones. La geometría molecular es el arreglo solamente de los átomos en una molécula o ion. Como un par de no enlace experimenta menos atracción nuclear, su dominio de electrones se difunde más en el espacio que el dominio de electrones de un par de enlace.

ACTIVIDADES Por medio de los siguientes ejercicios se pretende que Usted logre la compresión de los conceptos relacionados con Geometría Molecular Para ello, lea detenidamente el texto y responda a las preguntas. Puede apoyarse en su libro de texto (Brown T., Lemay E., Bursten B., Química la Ciencia Central. (2014) 12ª. Edición. Pearson Educación, México )

Formas Moleculares Ir al sitio Phet a buscar la simulación "Formas Moleculares Phet". Ejecutar el simulador pulsando el botón de play. Aqui esta el link: https://phet.colorado.edu/sims/html/molecule-shapes/latest/molecule-shapes_es.html Una vez iniciada la simulación, corrobore que se encuentra en la pestaña Macro.

Model Screen En esta pantalla los estudiantes pueden construir modelos de moléculas mediante la adición de enlaces simple, doble o triple y pares de electrones solitarios o enlazados a un átomo central.

7

Agrega o remueve átomos para ver su efecto en la forma Mueve los atomos o rota la molécula para ver el efecto en la forma

Añade o remueve pares solitarios de electrones

molecular

Visualiza u oculta las geometrías mleculares y de dominio

Visualiza u oculta pares solitarios de electrones y ángulos d l

8

2. Construya moléculas usando sólo enlaces sencillos en Model screen, y complete la siguiente tabla. No utilice pares solitarios Número de Enlaces

Geometría Molecular

Geometría de Dominios de electrones

Ángulos de Enlace

Diagrama

1

2

3

4

5

9

3. Ahora se van a utilizar algunos pares solitarios para ver cómo afectan a la forma molecular. Construir en la pantalla modelos con el número de enlaces y pares solitarios que se indican en la tabla siguiente y complétela. Dominio de Enlace

Dominios de no enlace

1

0

2

0

3

0

2

1

4

0

5

0

4

1

3

2

2

3

6

0

5

1

4

2

Geometría Molecular

Geometría de dominios de electrones

Ángulos de Enlace

Diagrama

10

4. Regrese a la pregunta anterior. ¿Alguno de los nombres de la geometría cambiara si se utiliza enlaces dobles o triples? Dé al menos un ejemplo si hay cambios

5. ¿Cuál es la relación entre el número de dominios de electrones y la geometría de dominio de electrones?

6. Relacione el número de dominios de electrones a las geometrías de dominio de electrones: No. De dominios

Geometría de dominios de electrones

1

2

3

4

5

6

7. Describa cómo cambia la geometría de dominio de electrones, si se sustituye un enlace por un par solitario.

8. Describa cómo los cambia la geometría molecular si se sustituye un enlace por un par solitario 9. ¿Por qué CH4 es tetraédrica pero XeF4 es cuadrada plana? 10. Dibujar los diagramas de Lewis de las siguientes moléculas. Predecir su forma tridimensional en base a lo que ha aprendido a hacer durante esta actividad. Construir un modelo de cada compuesto

11

el simulador (o encontrarla en la pantalla de moléculas reales). Confirmar o corregir cada uno de sus predicciones. H2, BeCl2, CO2, HF, H2CO, SO2, CH3Br, NH3, H2O, PCl5, SF4, ClF3, SF6, BrF5, XeF4 Escriba el nombre de cada compuesto dibujado.

Pantalla de Moléculas Reales Compara la forma y los ángulos de enlace forma de las moléculas reales a los valores predichos al utilizar la teoría RPECV

Visualiza las moléculas reales seleccionadas

Visualiza moléculas reales o moléculas usando el modelo RPECV

FUENTES BIBLIOGRÁFICAS    

Brown T.,Le May E., Bursten B. y Burdge J. [2014] Química: La Ciencia Central. Decimosegunda edición. México, D.F, México: Editorial Pearson Educación. Petrucci R., Harwood W., Herring F. [2011] Química General. Décima Edición. Madrid, España: Editorial Pearson Educación, S.A. Chang, Raymond [2013] Química. Undécima edición. México: Editorial McGraw-Hill. Whitten, K., Raymond, D., Peck, Larry. [2008] Química. Octava edición. México: Cengage Learning. México. Simulación:

https://phet.colorado.edu/sims/html/molecule-shapes/latest/molecule-shapes_es.html

12

PRÁCTICA VIRTUAL No. 02

Cinética Química I Adaptado Por: Ing. Francisco Gerardo Martínez T.

 Información Cuatro cosas importantes afectan la velocidad de una reacción: Concentración: Más moléculas = más colisiones Las colisiones son necesarias para las reacciones. Estado físico: Capacidad para mezclar reactivos: Los sólidos se pueden moler para aumentar el área de superficie. Los líquidos se pueden agitar. Temperatura: Aumenta la energía cinética de las moléculas. Necesita suficiente energía para reaccionar (Energía de activación) Catalizadores: Típicamente baja la energía de activación de las reacciones

 Actividad Ingrese al sitio https://phet.colorado.edu/es/simulation/legacy/reactions-and-rates

 Consideraciones sobre la simulación • Asegúrate de probar todas las pestañas diferentes en la parte superior de la simulación. Los conceptos aumentan en dificultad a medida que te mueves a las pestañas en la derecha. • Puedes Pausarla simulación y luego usar Paso para analizar de forma incremental. • Si estás haciendo una demostración proyectando la simulación frente a un auditorio, configura la resolución de la pantalla en 1024x768 para que la simulación llene la pantalla y se vea fácilmente. • Esta simulación está diseñada para ayudar a los estudiantes a visualizar reacciones reversibles, pero el número de partículas es pequeño, por lo que los datos cuantitativos no son a una expectativa razonable.

13

• Cuando usas el lanzador en el modo de disparo directo, solo el disparo es directo. Las p artículas no siguen un camino lineal estrictamente. • La energía total que se muestra representa la suma del potencial cinético positivo. Si dos partículas chocan, pero con un ángulos o una detrás de la otra, no toda la energía cinética está disponible para entrar en la reacción, por lo que puede no haber suficiente para una reacción a pesar de que la energía total es mayor que la altura de la barrera. • El modelo de colisión se simplifica para ser una colisión elástica básica con el cambio en la energía potencial explicado inmediatamente después de la colisión ajustando adecuadamente la energía cinética. • Cuando agregas/eliminas energía usando el calentador/enfriador PhET, el cambio de energía se ve instantáneamente en las partículas. En la vida real, el contenedor cambiaría la temperatura y luego las partículas cambiarían la energía a través de colisiones, radiación y convección. En esta simulación, la simplificación se realiza porque los objetivos de aprendizaje se centran en las reacciones y las tasas y no en la transferencia de energía. • El tamaño de la partícula no es parte de los cálculos. Se utilizaron diferentes colores y tamaños para ayudar a la visualización de los estudiantes.

Desarrollo de la Práctica Reacciones y velocidad Colisión individual

Figura 2.1

1. Tire hacia atrás la perilla. ¿Que pasó? (Discuta)

14

2. Haga clic en el botón "Actualizar cargador" y expanda las dos ventanas en el lado derecho del programa haciendo clic en el botón "+" para la Vista de separación y la Vista de energía. Ahora suelte la perilla desde varias distancias. 3. Indique en el diagrama de energía potencial cuando la reacción avance.

Figura 2.2

4. Ahora haga clic en la opción Disparo angulado en la esquina superior derecha. Intenta lanzar desde un ángulo diferente o dos. ¿La reacción continuó como antes?

5. ¿Por qué cree que este fue el resultado a pesar de tener suficiente energía para que la reacción continúe?

15

6. Establezca la opción Elegir una reacción en la última reacción química preestablecida que no sea la suya. Ahora cambie las opciones del iniciador nuevamente a Disparo recto y suelte la perilla. ¿Qué sucede con la velocidad de traslación de las moléculas a medida que la reacción avanza y retrocede? (Sugerencia: el efecto será más fácil de observar con poca energía) explique por qué ocurre esto.

FUENTES BIBLIOGRÁFICAS •

Chang, Raymond [2017] Química. Decimosegunda edición. México: Editorial McGraw-Hill.



Brown T.,Le May E., Bursten B. y Burdge J. [2014] Química: La Ciencia Central. Decimosegunda edición. México, D.F, México: Editorial Pearson Educación.



Petrucci R., Harwood W., Herring F. [2011] Química General. Décima Edición. Madrid, España: Editorial Pearson Educación, S.A.



Whitten, K., Raymond, D., Peck, Larry. [2008] Química. Octava edición. México: Cengage Learning. México.

Simulacion: https://phet.colorado.edu/es/simulation/legacy/reactions-and-rates

16

PRÁCTICA VIRTUAL No. 03

Cinética Química II Adaptado Por: Ing. Francisco Gerardo Martínez T.

 Información Objetivo de aprendizaje: Debe determinar cómo la temperatura, la concentración y la energía de activación cambian la velocidad de una reacción.

Procedimiento: • Abra el navegador de Internet e ingrese la dirección: https://phet.colorado.edu/es/simulation/legacy/reactions-and-rates Investigación y análisis: 1. Explore la simulación de "colisión simple" y complete la tabla a continuación ¿Qué variables cambiaron?

Registro de Variables

Explique el cambio

17

2. Ha aprendido que la temperatura, la concentración y la energía de activación cambiarán la velocidad de una reacción. Complete la tabla a continuación comparando sus predicciones con sus observaciones: a. Predecir lo que sucederá con la velocidad de la reacción para cada variable enumerada a continuación. b. Pruebe su predicción con la simulación y registre observaciones. c. Explica tus observaciones. ¿Fueron correctas todas tus predicciones? ¿Qué pruebas cambiaron tu forma de pensar sobre las tasas de reacción? ¿Cómo cambió la simulación tu predicción? Variable

Predicción

Test

Explicación

Incremento de temperatura

Disminución de temperatura

Incremento de la concentración de los reactivos

Disminución de la concentración de los reactivos.

3. Revise sus observaciones de las preguntas 1 y 2. Escriba un párrafo de resumen, que incluya gráficos , que demuestren su comprensión del tema

4. Segundo panel, muchas colisiones Describa las reacciones en términos de modelos moleculares con ilustraciones. • La descripción debe incluir: Una reacción química dada en la forma

18

A + BC↔ AB + C o AB + CD ↔ AD + CB representa una gran cantidad de partículas que colisionan y se reorganizan para producir nuevas sustancias; No todas las colisiones provocan una reacción; Las reacciones son reversibles. Use el modelo molecular para explicar por qué las reacciones no son instantáneas. Las reacciones son el resultado de colisiones y eso lleva tiempo. Puede observar que las velocidades varían abra la coordenada Reacción, es posible que no tenga una explicación para las observaciones. Use el modelo molecular para explicar por qué las reacciones tienen rendimientos inferiores al 100%. Dado que las reacciones son reversibles, a pesar de que se están formando productos, están reaccionando para producir reactivos, por lo que puede no haber un rendimiento del 100%. Los estudiantes podrán determinar el número de reactivos o productos a partir del gráfico del experimento. Convertir número de moleculas a concentración Estime el tamaño del contenedor a partir del número de átomos en un lado. Haga una suposición de la profundidad del contenedor, el único parámetro del volumen que no es visible. A partir de su estimación del volumen y el número de átomos o moléculas presentes, calcule la concentración. Relacionara los cambios observados en la velocidad de reacción de un sistema de muchas moléculas con los cambios a nivel molecular, como los cambios en la energía de las moléculas o en la energía potencial a lo largo de la coordenada de reacción. Así como el calentamiento y el enfriamiento cambiarán la probabilidad de que ocurra una reacción única, el calentamiento y el enfriamiento cambiarán la velocidad a la que las moléculas reactivas múltiples proceden para formar productos. Bibliografía •

Chang, Raymond [2017] Química. Decimosegunda edición. México: Editorial McGraw-Hill.
<...