LABORATORISTA QU MICO GA...

GuíaProfesional

Al personal Docente interesado en enriquecer el contenido del presente documento, le agradeceremos hacernos llegar sus comentarios o aportaciones

a los siguientes correos:

[email protected]@cecytebc.edu.mx

GESTIÓNDITORIAL

Clemente Mora González Jefe del Departamentode Fomento Editorial

Leticia Mejia GarcíaCoordinadora de Fomento Editorial

Ulises Ramírez HernándezCoordinador de Diseño Gráfico

Miguel Antonio González VidalesGestión Administrativa

Florita Domínguez VillarealGestión Editorial

Mayra Guzmán GallegoDiseño Gráfico

DIRECCIÓN GENERALAv. Panamá #199 Esquina con Buenos Aires.Col. Cuauhtémoc SurTels. 01 (686) 9 05 56 00 al 08

Correo Electrónico: [email protected]ágina Web: www.cecytebc.edu.mx

CICLO ESCOLAR 2012-2Prohibida la reproducción total o parcialde esta obra incluido el diseño tipográficoy de portada por cualquier medio,electrónico o mecánico, sin el consentimientopor escrito del editor.

José Guadalupe Osuna MillánGobernador del Estado

de Baja California

Javier Santillán PérezSecretario de Educación

y Bienestar Social del Estado

CECYTE BC

Adrián Flores Ledesma Director General del CECYTE BC

Jesús Gómez EspinozaDirector Académico

Ricardo Vargas RamírezDirector de Administración y Finanzas

Olga Patricia Romero CázaresDirectora de Planeación

Argentina López BuenoDirectora de Vinculación

Alberto Caro EspinoJefe del Departamento de Docencia

MUNICIPIO DE MEXICALI

Cristina de los Ángeles Cardona RamírezDirectora del Plantel Los Pinos

Laura Gómez RodríguezEncargada del Plantel San Felipe

Carlos Zamora SerranoDirector del Plantel Bella Vista

Jesús Ramón Salazar TrillasDirector del Plantel Xochimilco

Rodolfo Rodríguez GuillénDirector del Plantel Compuertas

Abraham Limón CampañaDirector del Plantel Misiones

Francisco Javier Cabanillas GarcíaDirector del Plantel Guadalupe Victoria

Román Reynoso CervantesDirector del Plantel Vicente Guerrero

MUNICIPIO DE TIJUANA

Martha Xóchitl López FélixDirectora del Plantel El Florido

María de los Ángeles Martínez VillegasDirectora del Plantel Las Águilas

Amelia Vélez MárquezDirectora del Plantel Villa del Sol

Bertha Alicia Sandoval FrancoDirectora del Plantel Cachanilla

Rigoberto Gerónimo González RamosDirector del Plantel Zona Río

Jorge Ernesto Torres MorenoDirector del Plantel El Niño

Mónica Olivia García BrunnDirectora del Plantel El Pacífico

Efraín Castillo SarabiaDirector del Plantel Playas de Tijuana

Benito Andrés Chagoya MorteraDirector del Plantel Altiplano

Juan Martín Alcibia MartínezDirector del Plantel La Presa

MUNICIPIO DE ENSENADA

Alejandro Mungarro JacintoDirector del Plantel Ensenada

Emilio Rios MaciasDirector del Plantel San Quintín

MUNICIPIO DE ROSARITO

Manuel Ignacio Cota MezaDirector del Plantel Primo Tapia

Héctor Rafael Castillo BarbaDirector del Plantel Rosarito Bicentenario

MUNICIPIO DE TECATE

Guadalupe Castro ValenzuelaEncargado del Plantel Tecate

Dir

ecto

rio

MENSAJE DEL GOBERNADOR DEL ESTADO

Jóvenes Estudiantes de CECYTE BC: La educación es un valuarte que deben apreciar durante su estancia en el Colegio de Estudios Científicos y Tecnológicos del Estado de Baja California, considerando la formación y calidad educativa que les ofrece la Institución y sus maestros.

Por ello, asuman el compromiso que el Gobierno del Estado hace para brindarles educación media superior, a fin de que en lo futuro tengan mejores satisfacciones de vida, y se conviertan en impulsores y promotores del crecimiento exitoso, con la visión que tiene nuestra entidad en el plano nacional.

Esta administración tiene como objetivo crear espacios y condiciones apropiadas para que en un futuro inmediato, el campo laboral tenga profesionistas técnicos de acuerdo al perfil de la industria que cada día arriba a nuestra entidad; por lo que los invito a ser mejores en sus estudios, en su familia y en su comunidad.

En ustedes se deposita la semilla del esfuerzo y dedicación que caracteriza a los bajacalifonianos. Son el estandarte generacional que habrá de marcar la pauta de nuestro desarrollo.Como Gobierno del Estado, compartimos el reto de ser formadores de los futuros profesionistas técnicos que saldrán del CECYTE BC.

Unamos esfuerzos, Gobierno, Sociedad, Maestros y Alumnos, para brindar y recibir una mejor educación en Baja California, ser punta de desarrollo humano, crecimiento industrial y económico, y factor importante del progreso de México.

MENSAJE DEL SECRETARIO DE EDUCACIÓN

Alumno de CECYTE BC:

La educación es una herramienta que aumenta tus oportunidades de desarrollo personal, y permite ampliar tu horizonte de posibilidades de progreso económico y social.

Bajo esa perspectiva, el Gobierno del Estado de Baja California asume con responsabilidad su compromiso con los jóvenes en la tarea de crear espacios educativos en el nivel medio superior, y ofrecerles programas de estudios tecnológicos que les permitan integrarse con competencia a fuentes de trabajo y/o continuar estudios superiores.

El Colegio de Estudios Científicos y Tecnológicos del Estado de Baja California, es un ejemplo de lo anterior. En las escuelas de esta Institución, los estudiantes pueden encontrar el camino de la superación, y el apoyo para alcanzar las metas que visualizan para forjar su futuro.

Entre esos apoyos se encuentran la publicación y entrega de este material educativo, que el CECYTE BC distribuye, con el objetivo de que lo utilices en beneficio de tus estudios.

La tarea que han desarrollado maestros, alumnos y autoridades aducativas en torno a CECYTE BC, han convertido a esta Institución en un modelo para la formación de generaciones de profesionistas técnicos que demanda el sector productivo que se asienta en la región.

Además de eso, el Colegio se ha destacado por alentar el acercamiento de los padres de familia con la escuela, como una acción tendiente a fortalecer los vínculos que deben existir entre ellos, los docentes y administrativos en el proceso educativo, por ser esta, una responsabilidad compartida.

Por todo esto, te felicito por realizar tus estudios en un plantel del CECYTE BC. Te exhorto a valorar este esfuerzo que hace la sociedad a través de la Administración Estatal, y a que utilices con pertinencia los materiales que se te otorgan para apoyar tu formación profesional.

Adrian Flores Ledesma DIRECTOR GENERAL DEL CECYTE BC

Atentamente

PRESENTACIÓN

El libro que tienes en tus manos representa un importante esfuerzo del Colegio de Estudios Científicos y Tecnológicos del Estado de Baja California, que a través de sus academias de profesores te proporciona material de calidad para el estudio de las distintas asignaturas que cursarás en tu preparación como Bachiller Técnico.

Los contenidos corresponden a los programas establecidos para cada una de las asignaturas de acuerdo a la reforma integral de la educación media superior, y enriquecidos por las competencias comunes del Sistema Nacional de Bachillerato.

Este ejemplar, encierra conocimientos, aprendizaje, análisis y habilidades que deberás de poner en práctica en tu vida diaria, convertida en una acción educativa más, que el Colegio te ofrece para obtener una mejor formación académica.

Te invitamos a que valores y obtengas el mayor provecho a esta obra, que fue diseñada especialmente para lo más preciado del Colegio: sus Alumnos.

Submódulo I••• MANEJA TÉCNICAS PARA LA SEPARACIÓN

DE MEZCLAS DE SUSTANCIAS •••

LaboratoristaQuímico

Profesores que elaboraron la guía didáctica del módulo profesional de la carrera de técnico: Laboratorista Químico

NOMBRE ESTADO

Guillermo M. Martínez García Baja California

José Gonzalo García Flores Tlaxcala

Marcelo García Resendez Coahuila

Blanca Patricia Vargas Razo Guanajuato

Coordinadores de Diseño:

NOMBRE ESTADO

Ismael Lee Cong Quintana Roo

Abimael H. Robles Jasso Coahuila

Coordinador del Componente de Formación Profesional:

NOMBRE

Espiridión Licea Pérez

Reforma Curricular del Bachillerato Tecnológico Guía del Alumno de la

Carrera de Técnico Laboratorista Químico

Objetivo General

En este submódulo obtendrás las habilidades y competencias necesarias para manejar las técnicas para la separación de mezclas en forma apropiada. En primera instancia, aprenderás a hacer uso de las técnicas de filtración, y posteriormente las de evaporación, sedimentación técnicas de extracción con solventes y técnicas cromatográficas necesarias para la separación de mezclas de sustancias utilizando el material los equipos y las normas de seguridad necesarios para efectuar en forma eficiente y confiable cada una de ellas. El aprendizaje de estas técnicas, te permitirá adquirir habilidades y destrezas aplicables en diversas áreas del análisis químico biológico. Además se promoverá la adquisición de actitudes de orden responsabilidad y limpieza que son preciadas en muchos ámbitos de trabajo. En esta guía podrás adquirir un nivel de competencia 2.

Índice

I. Mapa curricular

II. Introducción al curso

III. Desarrollo de competencias

I. Utilizar las técnicas de filtración para la separación de mezclas de sustancias químicas II. Emplear las técnicas de evaporación para la separación de mezclas de sustancias químicas III. Utilizar las técnicas de sedimentación para la separación de mezclas de sustancias químicas IV. Utilizar técnicas de extracción con disolventes para la separación de mezclas de sustancias químicas. V. Emplear técnicas cromatográficas para la separación de mezclas.

IV. Conclusiones de la guía de aprendizaje

V. Fuentes de información

VI. Glosario

VII. Anexos

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Mapa Curricular LABORATORISTA QUIMICO

Módulo II

Realizar técnicas de análisis cualitativo

Químico-Biológicas en el laboratorio.

Submódulo I

Manejar técnicas para la separacion

de mezclas de sustancias.

Competencia I

Utilizar las técnicas de

filtración para la separación

de mezclas de sustancias

químicas.

Competencia II

Emplear las técnicas de

evaporación para la

separación de mezclas de

sustancias químicas.

Competencia III

Utilizar las técnicas de

sedimentación para la

separación de mezclas

de sustancias químicas.

Competencia IV

Utilizar técnicas de

extracción con disolventes

para la separación de

mezclas de sustancias

químicas.

Competencia V

Emplear técnicas

cromatográficas para la

separación de mezclas.

Habilidades

Seleccionar la

técnica de filtración

adecuada al tipo de

muestra empleada.

Montar los

dispositivos de

filtración

Ejecutar el

procedimiento de

acuerdo al tipo de

filtración

seleccionada,

contemplando las

normas de seguridad

pertinentes

Habilidades

Seleccionar la

técnica de

evaporación

adecuada al tipo de

muestra empleada

Montar los

dispositivos para

realizar

evaporaciones

Ejecutar el

procedimiento

adecuado al método

de evaporación

seleccionado,

contemplando las

normas de seguridad

pertinentes.

Habilidades

Seleccionar el

método de

sedimentación

adecuado al tipo de

muestra empleada

Montar los

dispositivos para

realizar los procesos

de sedimentación

Manejar equipos

centrífugos de

acuerdo a su manual

de operación

Ejecutar el

procedimiento

correspondiente al

método de

sedimentación

seleccionado,

contemplando las

normas de seguridad

pertinentes.

Habilidades

Seleccionar los

disolventes

adecuados al tipo de

muestra empleada

Montar los

dispositivos para

realizar los procesos

de extracción

Ejecutar el

procedimiento

correspondiente al

proceso de

extracción, teniendo

en cuenta las

normas de

seguridad.

Habilidades

Seleccionar el

método

cromatográfico de

acuerdo al tipo de

muestra empleada

Montar el dispositivo

de separación

cromatográfica

Ejecutar el

procedimiento de

separación

cromatográfica,

contemplando las

normas de

seguridad.

Conocimientos

Fundamentos de la

precipitación

Reglas de

solubilidad

Tipos de medio

filtrante

Conocimientos

Cambio de fase

líquido-vapor y

viceversa

Puntos de

ebullición de

sustancias

químicas

Conocimientos

Densidad de

líquidos y sólidos

Fuerza centrífuga y

centrípeta

Conocimientos

Solubilidad

Coeficientes de

reparto

Propiedades de las

sustancias

químicas

Conocimientos

Procesos de

adsorción de

partículas

Fases móviles y

estacionarias

Actitudes

Responsabilidad,

limpieza

Actitudes

Orden,

Responsabilidad

Actitudes

Orden,

Responsabilidad

Actitudes

Orden,

Responsabilidad

Actitudes

Orden,

Responsabilidad

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Un mensaje para ti Te encuentras en el segundo módulo de tu carrera; ahora, cuentas con algunas habilidades, pero debes de continuar con tu aprendizaje y para conocer las técnicas que irán complementando tu formación profesional, para posterior aplicación de lo desarrollado en el manejo de las técnicas de identificación microbiológica así como la de realizar ensayos de identificación de sustancias ya que es importante que antes de iniciar, entiendas cuales son los contenidos, las expectativas, las competencias que vas a adquirir, así como las habilidades destrezas y actitudes que vas a desarrollar.

¡Ahora una breve explicación! Durante este módulo, aprenderás las técnicas básicas para separar las mezclas al utilizar los materiales y equipos necesarios y de esta forma desarrollarlas con precisión y exactitud, además de los principios de seguridad e higiene necesarios para no cometer errores cuando tengas que realizar un análisis en tu trabajo. Que además te servirán como base en las de ensayos confirmatorios de identificación de sustancias y de ensayo microbiológico. Cuando aprendas las técnicas de filtración, evaporación, sedimentación, extracción con disolventes y cromatografía, estas herramientas de trabajo te permitirán trabajar en una diversidad de laboratorios analíticos, como la industria alimenticia, farmacéutica, química y la investigación ambiental. Todas estas actividades son extremadamente importantes en nuestra existencia y dependemos de estas todos los días. Estás por iniciar el segundo módulo de tu carrera profesional técnica, debes de considerar que estás dentro de un proceso donde te iras desenvolviendo para adquirir la seguridad y confianza necesaria en tu etapa de estudiante y como trabajador en alguna empresa del ramo. Las sesiones se llevan a cabo en salones de clase a través de exposiciones orales, investigaciones especificas que vas a tener que realizar de manera individual y/o grupal, los principios fundamentales se destacarán por medio de proyección de materiales didácticos, sesiones plenarias de análisis, así como el desarrollo de prácticas de laboratorio para adquirir las competencias habilidades y destrezas. Con el propósito de conocer tus avances, dispones de instrumentos de evaluación (guías de observación, listas de cotejo), teniendo la certeza de demostrar las habilidades y destrezas adquiridas al realizar las técnicas de separación de mezclas de sustancias que realizaras durante el modulo.

¡Te damos la más cordial bienvenida al segundo módulo de tu carrera y te deseamos que todos tus objetivos y metas sean logrados plenamente!

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Simbología

PRÁCTICA

EJEMPLO

ERRORES TÍPICOS

EJERCICIO

CONCLUSIONES

INTRODUCCIÓN

CONTINGENCIA

OBJETIVO

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Competencias, habilidades y destrezas

Módulo II Realizar técnicas de análisis cualitativo Químico-Biológicas en el laboratorio.

Submódulo I Manejar técnicas para separación de mezclas de sustancias

Competencias a Desarrollar

I. Utilizar las técnicas de filtración para la separación de mezclas de sustancias químicas

II. Emplear las técnicas de evaporación para la separación de mezclas de sustancias químicas

III. Utilizar las técnicas de sedimentación para la separación de mezclas de sustancias químicas.

IV. Utilizar técnicas de extracción con disolventes para la separación de sustancias químicas.

V. Emplear técnicas cromatográficas para la separación de mezclas.

COMPETENCIA I. Utilizar las técnicas de filtración para la separación de mezclas de sustancias químicas.

Introducción

En esta competencia, irás adquiriendo en forma gradual, las

habilidades y destrezas para la filtrar los precipitados analíticos

como son la decantación, lavado y transferencia.

Los productos entregados en tus prácticas serán mejorados a través de la

ejecución por lo que debes ser eficiente en el laboratorio, demostrando la

aplicación de de la técnica adecuada de filtración con la limpieza necesaria. Y

el acomodo del material dándote una confiabilidad Todo esto será más sencillo

aplicando los instrumentos de evaluación. Que te darán la confiabilidad ante

una posible inserción laboral.

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Ya que durante el curso, tendrás oportunidad de manejar una gran variedad de

equipo y material de laboratorio que son específicos para la realización de los

procedimientos antes mencionados.

Para lograrlo, se llevaran a cabo prácticas de laboratorio, en donde tus

habilidades destrezas, conocimientos y actitudes serán observadas y

cotejadas, logrando la competencia.

HABILIDADES

1. Seleccionar la técnica de filtración adecuada al tipo de muestra empleada.

2. Montar los dispositivos de filtración.

3. Ejecutar el procedimiento de acuerdo al tipo de filtración seleccionada contemplando las normas de seguridad pertinentes.

RESULTADO DE

APRENDIZAJE

Al término estas habilidades serás capaz de desarrollar técnicas y procedimientos básicos de filtración bajo aspectos de seguridad.

Desarrollo El aprendizaje que término estas habilidades serás capaz de desarrollar técnicas y procedimientos básicos de filtración bajo aspectos de seguridad. Sabrás que en la decantación se pasa a través de un filtro la mayor cantidad de líquido sobrante que sea posible, mientras el sólido precipitado permanece en el vaso donde se formo prácticamente sin ser perturbado. Y que dependiendo del precipitado, pueden requerirse varios lavados. El conocimiento que adquirirás en las técnicas de filtración será como el saber que los filtros nunca deben llenarse a más de tres cuartos de su capacidad porque podría perderse parte del precipitado. Como también el que un precipitado gelatinoso se debe lavar completamente antes de dejarlo secar. La filtración consiste en retener partículas sólidas por medio de una barrera, la cual puede consistir en mallas, fibras, material poroso o un relleno sólido. Un

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ejemplo es hacer pasar una mezcla de arena con agua por una malla; en la malla queda atrapada la arena, mientras que en un recipiente recuperamos el agua. La filtración se fundamenta en que alguno de los componentes de la mezcla no es soluble en el otro, se encuentra uno sólido y otro líquido. Se hace pasar la mezcla a través de una placa porosa o un papel filtro, el sólido se quedará en la superficie y el otro componente pasará.

PRÁCTICA GUIADA

COMPETENCIA I. Utilizar las técnicas de filtración para la separación de mezclas de sustancias químicas.

HABILIDADES



3. Ejecutar el procedimiento de acuerdo al tipo de filtración seleccionada contemplando las normas de seguridad pertinentes.

Instrucciones al docente

En esta práctica de filtración se darán las habilidades destrezas y actitudes para

poder llevar a cabo este proceso. El docente proveerá los recursos materiales

para poder hacerlo, así como las instrucciones necesarias.

Instrucciones para el alumno

Pon atención a las instrucciones que te da el facilitador, y síguelas con cuidado y

esmero. Todo esto con el objetivo de que adquieras las competencias necesarias.

Filtración por gravedad

1) Seleccione y doble el papel filtro

Seleccione el tamaño del papel filtro, que al doblarse esté unos pocos milímetros

por debajo del límite del embudo. Doble el papel en forma cónica, primero

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doblándolo a la mitad y luego repita la operación como se muestra en la figura.

2) Filtrado de la solución

Coloque el embudo en un anillo o en el cuello de un matraz Erlenmeyer.

Humedezca el papel filtro con un poco de solvente que va a ser utilizado en el

procedimiento. Humedeciendo el papel se logrará que éste permanezca en su

posición dentro del embudo. Vacíe la mezcla que va a ser filtrada a través del

embudo, en porciones si es necesario.

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Nota: El papel filtro doblado da mejores resultados para la filtración por gravedad

con solventes orgánicos.

Procedimiento para doblar el papel filtro.

Filtración al vacío

La filtración al vacío es principalmente utilizada para recuperar un sólido deseado,

por ejemplo, la colección de cristales en un procedimiento de recristalización. La

filtración al vacío utiliza embudos Buchner o Hirsch, es más rápida que la filtración

por gravedad, debido a que el solvente o la solución y el aire es forzada a través

del papel filtro por la aplicación de presión reducida. La presión reducida requiere

que sea efectuada con un equipo especial:

• Embudos Buchner o Hirsch • Matraces tipo kitazato. • Un adaptador de hule o tapones para sellar el embudo al matraz cuando se

utilizan condiciones de vacío. • Bomba de vacío

Nota: No utilizar filtración al vacío para filtrar un sólido de un líquido si el líquido que se va analizar tiene bajos puntos de ebullición. Cualquier solvente que ebulla por debajo de los 60 grados centígrados se volatilizará bajo la presión reducida en el matraz del vacío.

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EJEMPLO 1

1) Armado del equipo:

Verifique cuidadosamente que el matraz no esté estrellado, ya que estas rupturas

pueden ocasionar que el matraz se rompa cuando se aplica el vacío.

Posteriormente fije el matraz a un soporte universal con una pinza. Asegúrese que

el matraz quede firmemente unido a este soporte. Ponga un adaptador y un filtro

Buchner. Coloque un papel filtro en el embudo que es de diámetro ligeramente

menor para permanecer plano, pero suficientemente grande para cubrir todas las

perforaciones del embudo.

1) Asegure un lado del matraz a un soporte con una pinza.

2) Colocar el adaptador de hule en la boca del matraz.

3) Colocar el embudo Buchner en el adaptador.

4) Tome una pieza de papel filtro.

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Nota sobre las bombas de vacío: Utilice los sistemas mecánicos de vacío cuando sea posible.

Si usted utiliza un aspirador de agua, lea lo siguiente:

La foto anterior muestra el sistema de filtración conectada a una “trampa de agua”.

La tubería negra de la trampa estará conectada a un aspirador de agua.

Cuando utilizas un aspirador de agua, corres el riesgo de aspirar agua hacia la

bomba de filtración, la trampa colocada en la línea atrapará toda el agua. Esto no

representa un problema, si lo que te interesa es la materia sólida colectada en el

embudo Buchner. En estos casos generalmente los estudiantes no necesitan una

5) Coloque la pieza de papel filtro en el embudo Buchner.

6) Conecte la manguera de vacío al matraz kitazato y evite usar manguera tipo tygon porque se colapsa.

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trampa para agua.

2) Humedezca el papel con una pequeña porción del solvente para ser utilizado

en la filtración. Encienda la bomba.

3) Filtrado de la solución

Vierta la mezcla a filtrar sobre el embudo como se muestra en la figura. El vacío

debe rápidamente extraer el líquido y pasarlo a través del embudo. Observe que

las partículas no pasen a través del perímetro del papel. Si esto sucediera, vuelva

a empezar y cuidadosamente agregue pequeñas porciones de la solución en el

centro del filtro.

Humedezca el papel filtro. Esto provoca que el filtro se adhiera a la placa y evita que los materiales pasen por debajo del papel durante la filtración. Asegúrese que el papel esté fijo sobre el embudo, esto es, que el aire pase a través del filtro y que todo su sistema esté bien asegurado. Si estás utilizando un adaptador para filtro de neopreno, puedes necesitar presionar sobre el embudo para que selle y luego puedas realizar la filtración. En este punto estás listo para iniciar.

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4) Enjuague los sólidos.

Enjuague el filtrado con pequeñas cantidades de solvente limpio y frío para

remover las impurezas que pudieran estar disueltas. Desconecte la manguera de

hule antes de apagar la bomba. Retirar el papel filtro del embudo y luego colecte

el sólido que está sobre él. Generalmente esto se hace sobre un vidrio de reloj y

se deja secar por unos minutos. En las siguientes fotografías se ilustra este

proceso.

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EJERCICIO 1

Realiza con cuidado y de acuerdo a los procedimientos aprendidos, las actividades siguientes:

1. Arma el equipo de filtración por gravedad y filtración al vacío. 2. Utiliza los dispositivos armados para filtrar las soluciones proporcionadas

por el profesor, por ejemplo: néctares, agua residual, jugos naturales, agua con arena, etc.

3. Elabora un cuadro de observaciones. 4. Muestre el papel filtro con los sólidos obtenidos y la solución filtrada.

PRÁCTICA 1

COMPETENCIA I. Utilizar las técnicas de filtración para la

separación de mezclas de sustancias químicas.

HABILIDADES



3. Ejecutar el procedimiento de acuerdo al tipo de filtración seleccionada, contemplando las normas de seguridad pertinentes.

Instrucciones para el docente El profesor preparará diferentes mezclas problema para que el alumno aplique los métodos de filtración aprendidos. Instrucciones para el alumno De las muestras entregadas por el profesor, identifique el método de filtración a utilizar y separe los componentes sólidos de las mezclas. Al finalizar la práctica deberás entregar al profesor una tabla de resultados como la siguiente: Señala con una X el método que utilizaste y en las observaciones registra las características que presentan cada uno de los sólidos obtenidos en el papel filtro y

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las soluciones filtradas. Es importante tener cuidado en identificar cada una de las muestras analizadas para evitar confusiones o errores. Muestra problema

Filtración por gravedad

Filtración al vacío

Observaciones

Muestra 1

Muestra 2

Muestra 3

Recursos materiales de apoyo

Bomba de vacío Matraz Kitazato Embudo Buchner Adaptador de hule para embudo Soporte universal Pinzas para matraz

Tapones horadados Mangueras para vacío Papel filtro Whatman # 40 Embudos de tallo largo Anillo metálico Matraz Erlenmeyer

CONTINGENCIAS

CONTINGENCIA SOLUCIÓN

Que se rompa el papel filtro

• Permitir el flujo normal del filtrado por gravedad.

• Regular la presión de la bomba de vacío.

Que se desprenda la manguera de los matraces o la bomba de vacío

• Verificar que las mangueras estén en posición adecuada en ambos casos.

Que el líquido filtrado se proyecte fuera del recipiente donde se colecta.

• Verificar que el cuello del embudo toque la pared del recipiente colector.

30

Que no filtre.

• Verificar que las mangueras no estén perforadas, que la manguera sea la adecuada para vacío y que no escape el vacío a través de los tapones y adaptadores de hule.

ERRORES TÍPICOS

• Tratar de favorecer la filtración introduciendo varilla de vidrio y se rompa el

papel filtro. • Que el papel filtro tenga un tamaño de poro inadecuado para realizar el

proceso. • Utilizar una manguera inapropiada para vacío. • Utilizar un matraz o embudo estrellados. • No fijar adecuadamente el papel filtro a las paredes del embudo. • No enjuagar las paredes del embudo al final del proceso.

Conclusiones de la Competencia

Como te habrás dado cuenta la filtración será algo básico en tus

posteriores análisis químicos, ya que a través de las actividades

adquiridas en esta competencia desarrollaste el como montar el

equipo con sus respectivos aspectos como el doblez y el como

humedecer el papel filtro, la colocación del embudo, el cuidado de no utilizar la

filtración al vacío para filtrar un sólido de un liquido, el de asegurar el lado del

matraz a un soporte con pinza y el de elaborar esquemas.

Las evaluaciones serán aplicar la técnica de filtración teniendo la responsabilidad

de la limpieza dentro de tu laboratorio ya que es parte de tu evaluación por lo que

deberás cuidar además los aspectos de seguridad. Como también el aplicar la

resolución de problemas (contingencias).

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COMPETENCIA II. Emplear las técnicas de evaporación para la separación de mezclas de sustancias químicas.

Introducción

Con esta competencia serás capaz de emplear las técnicas de evaporación para la separación de mezclas de sustancias.

Las habilidades adquiridas con esta competencia, te serán sumamente útiles, ya que se aplican en varias de las ramas de la química, como son; la química analítica, química orgánica, química de los alimentos, etc. Por lo tanto, estas habilidades, te permitirán ingresar con facilidad en cualquier laboratorio de análisis químico. Inicialmente, comenzaremos con un ejemplo general de evaporación aplicada a la determinación de sólidos totales de una muestra de agua. Posteriormente seguiremos con dos ejercicios, los cuales te permitirán poner en práctica la manera en como se ejecuta esta operación; y por último se lleva a cabo una práctica integradora con la que se engloban todas la habilidades que incluyen esta competencia.

HABILIDADES

1. Seleccionar la técnica de evaporación adecuada al tipo de muestra empleada.

2. Montar los dispositivos para realizar evaporaciones.

3. Ejecutar el procedimiento adecuado al método de evaporación seleccionado contemplando las normas de seguridad pertinentes.

RESULTADO DE

APRENDIZAJE

Al término de estas habilidades podrás ejecutar correctamente las técnicas de separación montando los equipos, con le método adecuado.

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Desarrollo El conocimiento de las técnicas de separación de mezclas es importante para poder analizar por separado sus componentes y en forma eventual practicar un análisis especifico sobre el material recolectado.

Hasta ahora hemos abordado diferentes tipos de mezclas y conocemos sus clases; pero también es importante poder reconocer los elementos que la integran, porque eso facilita su separación una vez que se han mezclado. Para este propósito, te mostraremos y explicaremos los distintos métodos de separación que existen y que se basan en las diferencias entre las propiedades físicas de los componentes de una mezcla. Algunas de estas propiedades son: punto de ebullición, densidad, punto de fusión, solubilidad, presión de vapor, etc.

Los métodos más conocidos de separación son: filtración, evaporación, sedimentación destilación, extracción con solventes. La evaporación consiste en separar moléculas a través de los distintos puntos de ebullición de los compuestos presentes en una mezcla.

EJEMPLO

CÁLCULOS PARA EL ANÁLISIS DE SÓLIDOS TOTALES

Suponga los datos siguientes:

Volumen de muestra = 75 ml Peso de la capsula de evaporación (tara) = 35.4323 g Peso de la capsula de evaporación mas sólidos = 35.4739 g

1. 35.4739 g - 35.4323 g = 0.0416 g 2. 0.0416 g x 1,000 mg/g = 41.6 mg 3. 41.6 mg/75 mL = 0.555 mg/mL 4. 0.555 mg/mL x 1,000 mL/L = 555 mg/L

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EJERCICIO 1

Instrucciones para el docente Hacer que el educando conteste las preguntas que a continuación se presentan para que reafirme los conocimientos adquiridos y observe la aplicación de la técnica en un procedimiento analítico conocido. Instrucciones para el alumno Contesta el siguiente cuestionario como realimentación de los conocimientos adquiridos

1. Que equipo o instrumentos se requieren para realizar el análisis de

sólidos totales? 2. Que puede interferir con el análisis de sólidos totales? 3. Con los datos siguientes, calcula los sólidos disueltos de las muestras: Muestra #1: Entrada al sistema Volumen de la muestra: 50 mL Tara y peso de sólidos: 37.2835 g Peso tarado: 37.259 g Muestra #2: Salida del sistema Volumen de la muestra: 75 mL Tara y peso de solidos: 38.4496 g Peso tarado: 38.4325 g

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EJERCICIO 2

Realiza las siguientes actividades:

1. Enciende el horno y fije la temperatura a 103°C. Verifica la temperatura con un termómetro.

2. Introduce la cápsula de evaporación conteniendo la mezcla proporcionada por el profesor, por ejemplo: agua residual, agua con sedimentos de un pozo, de un arroyo etc.

3. Elabora un cuadro de observaciones. 4. Muestre la cápsula de evaporación con los residuos obtenidos.

PRÁCTICA 1

COMPETENCIA II. Utilizar las técnicas de evaporación para la


HABILIDADES



3. Ejecutar el procedimiento de acuerdo al tipo de filtración seleccionada, contemplando las normas de seguridad pertinentes.

Instrucciones para el docente El profesor preparará diferentes mezclas para ser analizados con el propósito que el alumno aplique los métodos de evaporación aprendidos.

Instrucciones para el alumno De las muestras proporcionadas por el profesor, utilice la técnica de evaporación y separe los componentes sólidos de las mezclas.

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Al finalizar la práctica deberás entregar al profesor una tabla de resultados como la siguiente Señala con una X el método que utilizaste y en las observaciones registra las características que presentan cada uno de los sólidos obtenidos en la capsula de evaporación. Es importante tener cuidado en identificar cada una de las muestras analizadas para evitar confusiones o errores. Muestra problema

Peso cápsula

Peso cápsula más sólidos

Volumen de la muestra

Observaciones

Muestra 1

Muestra 2

Muestra 3

Recursos materiales de apoyo Horno con temperatura de operación a 98 ºC – 105 ºC Termómetro con escala de 0 º C - 150 º C Cápsulas de evaporación Probetas graduadas de 50 y 100 ml Pinzas para capsula de evaporación Guantes de asbesto Desecador con drierita, sílice gel Pinzas para cápsula de evaporación Reactivos Agua destilada

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PRÁCTICA GUIADA


HABILIDADES




DESCRIPCIÓN DEL ANÁLISIS

Una muestra de aguas negras es evaporada en una cápsula de evaporación y secada a peso constante a 103-105°C. El incremento en peso de la cápsula y los sólidos comparados con la cápsula vacía representan los sólidos totales (ST) PROCEDIMIENTO PARA EL ANALISIS DE SÓLIDOS DISUELTOS TOTALES Preparación de cápsulas de evaporación 1. Si los sólidos volátiles se van a determinar, calcine una cápsula de evaporación

limpia a 550 +/-50°C por 1 hora. Si los sólidos totales se van a determinar, caliente una cápsula de evaporación por 1 hora a 103-105°C.

2. Extraiga la cápsula de la mufla o séquela en el horno y colóquela en el

desecador hasta que sea necesario. 3. Pese y enfrié la capsula inmediatamente antes de ser usada.

PROCEDIMIENTO PARA ANÁLISIS DE LA MUESTRA 1. Seleccione un volumen de muestra que genere entre 2.5 y 200 mg. 2. Mezcle la muestra en forma homogénea y mida el volumen escogido en una

probeta graduada.

37

3. Vierta el volumen de muestra en la cápsula prepesada. 4. Enjuague cualquier residuo que quede en la probeta graduada y viértala hacia

la cápsula de evaporación con una pequeña cantidad de agua destilada. 5. Evaporar a sequedad en un horno a 98°C. Nota si el volumen escogido sobrepasa la capacidad de la cápsula de evaporación, repetir los pasos 2 a 5 en la misma cápsula hasta que el volumen seleccionado se haya evaporado. También cuando se evapora en el horno, la temperatura debe ser bajada hasta 98°C para prevenir que el agua se proyecte hacia fuera del recipiente. 6. Seque la cápsula de evaporación y el residuo por lo menos por 1 hora a

103-105° C. 7. Extraiga la cápsula de evaporación y enfrié en un desecador a temperatura

ambiente. 8. Pese la cápsula y registrar el peso. 9. Repita los pasos 6-8 hasta que se obtenga peso constante o que la perdida de

peso sea menos de 0.5 mg o 4 % del peso previo. NOTA: Para la mayor parte de las muestras de aguas negras, el secado a peso constante puede ser logrado en un paso. El ciclo de secado, el enfriamiento y el pesado debería ser evaluado por lo menos una vez para cada tipo de muestra para poder establecer el tiempo de secado para esa fuente. El tiempo de secado establecido debe ser registrado en las bitácoras del laboratorio.

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PRACTICA 2


HABILIDADES




Instrucciones al docente Debes de proporcionar una mezcla para que el alumno desarrolle la técnica de análisis para los sólidos. Instrucciones al alumno Para manejar las habilidades y destrezas se te propone realizar una práctica para evaluar la cantidad de sólidos presentes en una mezcla y reportar los resultados de acuerdo a la tabla que tienes a continuación Muestra problema

Peso cápsula

Peso cápsula mas sólidos

Volumen de la muestra

Observaciones

Muestra 1

Muestra 2

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CONTINGENCIAS


Peso y medición errónea • Medir el volumen de la muestra

en forma exacta, pesar con cuidado, secar y enfriar por completo.

Peso erróneo

• Verificar y regular las temperaturas del horno frecuentemente para mantener la temperatura constante.

Peso alterado por presencia de humedad

• Utilizar un indicador que cambie de color cuando no este trabajando en forma correcta.

Porcelana rayada o rota. • Revisar la cristalería y la porcelana que no tenga agujeros o perforaciones que pudieran retener sólidos.

El horno no llega a la temperatura necesaria

• Verificar funcionamiento • Revisar los controles de ajuste

de temperatura. Que se pierda volumen.

• Evitar derramar la mezcla

ERRORES TÍPICOS

• Falta de control de la temperatura en el horno. • Medición incorrecta de volúmenes. • Que se derrame el liquido contenido en las cápsulas de evaporación • La temperatura a la cual la muestra es secada, así como el período de

tiempo usado para el secado puede afectar los resultados de las determinaciones de los sólidos. Pérdidas de peso debido a la volatilización de material orgánico, agua atrapada, el agua de hidratación

• y gases producidos por la descomposición química durante el calentamiento, y las ganancias de peso debido a la oxidación, dependen de la temperatura y el tiempo de calentamiento.

• Los resultados de muestras que contengan altos contenidos de grasas y aceites pueden ser dudosos debido a la dificultad de secado a peso constante en un tiempo razonable.

• El muestreo para sólidos sedimentables y filtrables es difícil debido a la tendencia de los sólidos que caen por efecto de la gravedad precipitarse durante el momento de la colecta.

• El agente desecador no esta activado. • El desecador no esta herméticamente cerrado

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Con esta competencia has adquirido la habilidad de aplicar la operación de evaporación, como un método de separación de mezclas. Comenzaste conociendo la aplicación del método en análisis de aguas y posteriormente lo pusiste en práctica realizando algunas prácticas en el laboratorio.

Todas las actividades propuestas en la presente guía, serán evaluadas usando los instrumentos de evaluación: guías de observación para medir tu desempeño y las listas de cotejo para los productos logrados.

COMPETENCIA III. Utilizar las técnicas de sedimentación para la separación de mezclas de sustancias químicas.

Introducción

El conocimiento de las técnicas de separación de mezclas es importante para poder analizar por separado sus componentes y en forma eventual practicar un análisis especifico sobre el material

recolectado. Hasta ahora hemos abordado diferentes tipos de mezclas y conocemos sus clases; pero también es importante poder reconocer los elementos que la integran, porque eso facilita su separación una vez que se han mezclado. Para este propósito, te mostraremos y explicaremos los distintos métodos de separación que existen y que se basan en las diferencias entre las propiedades físicas de los componentes de una mezcla. Algunas de estas propiedades son: punto de ebullición, densidad, punto de fusión, solubilidad, presión de vapor, etc.

Los métodos más conocidos de separación son: filtración, evaporación, sedimentación, destilación, extracción con solventes. Con esta competencia serás capaz de llevar a cabo las técnicas de sedimentación, como un método de separación de mezclas de sustancias químicas Las habilidades adquiridas con esta competencia, son básicas para el Técnico laboratorista, ya que son utilizadas como recurso en muchos de los análisis que se llevan a cabo en un laboratorio de análisis químico-biológico. La importancia de

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dominar esta competencia radica en que, en la medida que vas aprendiendo y dominando los métodos de separación de mezclas correctamente, realizarás los métodos de análisis químico cuantitativo con márgenes muy pequeños de error. Esta cualidad es muy apreciada en un Técnico Laboratorista por parte de los laboratorios químicos. Inicialmente, comenzaremos con un ejemplo, posteriormente seguiremos con un ejercicio a realizar en el laboratorio, y por último se llevará a cabo una práctica con la que se engloban todas las habilidades que incluyen esta competencia.

HABILIDADES

1. Seleccionar el método de sedimentación adecuado al tipo de muestra empleada.

2. Montar los dispositivos para realizar los procesos de sedimentación.

3. Manejar equipos centrífugos de acuerdo a su manual de operación.

4. Ejecutar el procedimiento correspondiente al método de sedimentación seleccionado, contemplando las normas de seguridad pertinentes.

RESULTADO DE

APRENDIZAJE

Al término de estas habilidades serás capaz de manejar las técnicas para la separación de mezclas de sustancias mediante el método de sedimentación.

Desarrollo Una vez obtenido un precipitado durante una reacción de análisis cuantitativo se necesita separar. Una de las técnicas más empleadas es la centrifugación. Se basa en hacer girar el tubo a gran velocidad de forma que se produzca la acumulación en el fondo del mismo de las partículas que tienden a hundirse por tener una densidad mayor que la del medio en que se encuentran. Así, después de la centrifugación la muestra, homogénea, se habrá separado en dos fracciones: sobrenadante, fracción homogénea que no ha sedimentado, y el sedimento que ha quedado adherida al fondo del tubo.

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Centrífuga

Las centrífugas son instrumentos que permiten someter a las muestras a intensas fuerzas que producen la sedimentación en poco tiempo de las partículas que tienen una densidad mayor que la del medio que las rodea. En general se diferencian en función de los márgenes de aceleración a que someten a las muestras en: centrífugas (de pocas g a aprox. 3000 xg), súpercentrífugas (o centrífugas de alta velocidad, rango de 2000 xg a 20000 xg) y ultracentrífugas (de 15000 xg a 600000xg). En las centrífugas se suele controlar la temperatura de la cámara para evitar sobrecalentamiento de las muestras debido a la fricción. En las ultracentrífugas, la velocidad extrema (más de 100000 rpm), hace que sea necesario hacer un intenso vacío en la cámara de la centrífuga para evitar el calentamiento de rotor y muestra.

En una centrífuga el elemento determinante es el rotor, dispositivo que gira y en el que se colocan los tubos. Existen varios tipos:

• rotor basculante. Los tubos se colocan en unos dispositivos (cestilla) que, al girar el rotor, se coloca en dispocisión perpendicular al eje de giro. Así pues los tubos siempre giran situados perpendicularmente al eje de giro.

• rotor de ángulo fijo. Los tubos se insertan en orificios en el interior de rotores macizos. El caso extremo es el de los rotores verticales en los que el tubo se sitúa paralelo al eje de giro. Este tipo de rotores es típico de ultracentrífugas y se emplea en separaciones de moléculas en gradientes de densidad autogenerados (por ej. de cloruro de cesio).

Los parámetros a tener presentes en cualquier centrifugación, que determinarán las condiciones son:

• volumen de solución a centrifugar, que determinará el tipo de tubos y rotores a emplear.

• naturaleza química de la solución, que determinará la naturaleza del tubo a emplear

• diferencial de densidad entre la partícula a sedimentar y la densidad del medio en el que se encuentra. En general cuanto mayor sea esa diferencia antes (menor tiempo y menor fuerza de aceleración) sedimentará. Cuando el diferencial es muy pequeño se pueden aplicar centrifugaciones de cientos de miles de g durante horas.

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Todo rotor tiene unas propiedades que determinan las condiciones en que se podrá centrifugar la muestra. Son especialmente importantes el ángulo de giro, el radio mínimo

Disolución saturada de un compuesto es la que contiene la máxima cantidad de sustancia que puede disolverse a ésa temperatura en el volumen de disolvente que se esté utilizando. La precipitación consiste en la separación química de los componentes de una disolución; ésta separación se realiza de forma rápida al añadir a la disolución algún compuesto que forme con el ya existente una sustancia sólida que se separa y va al fondo. La cristalización es otra técnica de separar sustancias sólidas de otras líquidas pero se realiza de forma más lenta que la precipitación. Se logra generalmente preparando una disolución saturada que se deja después evaporar, formándose así los cristales de ésa sustancia Algunas sustancias como el Ioduro de Plomo (PbI2) son solubles en agua caliente e insolubles en agua fría. Si disolvemos Ioduro de Plomo en agua caliente y dejamos enfriar , se forman los cristales amarillos de la llamada lluvia de oro. Tanto la precipitación como la cristalización dependen de la temperatura ya que ésta afecta a la solubilidad de las sustancias La centrifugación es la separación de las dos fases (Sólida y líquida) de una mezcla mediante la fuerza centrífuga originada en la centrifugadora

EJEMPLO 1:

Separar el precipitado que se forma de la reacción entre una solución de cloruro de sodio y nitrato de plata, que asocia a la formación de un precipitado de cloruro de plata y una solución de nitrato de sodio.

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EJERCICIO 1

Realiza las siguientes actividades para sedimentación:

I- Utilice una centrifuga. II- Pesa los tubos de centrifugación con la muestra proporcionada

por el profesor, por ejemplo: agua residual, agua con sedimentos de un pozo, soluciones químicas diversas.

III- Elabora un cuadro de observaciones. IV- Muestre los tubos de la centrifuga al profesor.

PRÁCTICA 1

COMPETENCIA III. Utilizar las técnicas de sedimentación para la separación de mezclas de sustancias químicas.

HABILIDADES




4. Ejecutar el procedimiento correspondiente al método de sedimentación seleccionado, contemplando las normas de seguridad pertinentes.

Instrucciones para el docente El facilitador preparará diferentes mezclas problema para que el alumno aplique los métodos de sedimentación aprendidos utilizando una centrifuga.

Instrucciones para el alumno De las muestras entregadas por el profesor, utilice la técnica de sedimentación y separe los componentes sólidos de las mezclas.

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Al finalizar tu práctica deberás entregar al profesor una tabla con los resultados generados con los datos que a continuación se te muestran: Muestra problema

Descripción del precipitado

Observaciones de los tubos de ensayo (sobrenadante)

Muestra 1

• Translucida • Opaca

Muestra 2


Muestra 3


Recursos materiales de apoyo Centrífuga Tubos para centrífuga Probetas graduadas Vasos de precipitado Tubos de ensayo Soluciones químicas

CONTINGENCIAS


Que la centrifuga no alcance las revoluciones solicitadas

• Verificar funcionamiento • Revisar los controles de ajuste

de velocidad.

Que se pierda volumen.


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ERRORES TÍPICOS

• No tener balanceados los tubos dentro de la centrifuga • Medición incorrecta de volúmenes. • Que se derrame el liquido contenido en los tubos • No aplicar la velocidad suficiente para lograr la separación de los

componentes.


Con esta competencia, adquiriste las habilidades y conocimientos

necesarios para aplicar las técnicas de sedimentación como método

de separación de mezclas de sustancias.

Además aprendiste los aspectos teóricos y prácticos acerca del uso y manejo de

la centrífuga y lo aplicaste en una práctica de laboratorio.

Las actividades propuestas te serán evaluadas con las guías de observación para

medir el desempeño tu desempeño y las listas de cotejo para los productos

logrados.

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COMPETENCIA IV. Utilizar técnicas de extracción con disolventes para la separación de mezclas de sustancias químicas.

Introducción



Los métodos más conocidos de separación son: filtración, evaporación, sedimentación, destilación, extracción con solventes.

Con esta competencia serás capaz de aplicar las técnicas de extracción con disolventes para separar mezclas de sustancias químicas.

Inicialmente comenzaremos con un ejemplo, posteriormente seguiremos con ejercicios; y por último se lleva a cabo una práctica con la que se engloban todas las habilidades que incluyen esta competencia.

HABILIDADES

1. Seleccionar los disolventes adecuados al tipo de muestra empleada.

2. Montar los dispositivos para realizar los procesos de extracción.

3. Ejecutar el procedimiento correspondiente al proceso de extracción, teniendo en cuenta las normas de seguridad.

RESULTADO DE

APRENDIZAJE

Al término de estas habilidades serás capaz de manejar las técnicas para la separación de mezclas, por el método de extracción por solventes.

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Desarrollo El extractor Soxhlet es un equipo de laboratorio inventado por Franz von Soxhlet en 1879. Originalmente fue diseñado para la extracción de lípidos de un material sólido. Sin embargo el extractor no está limitado a la extracción de lípidos, idealmente el extractor es solo utilizado donde el compuesto deseado tiene solamente una solubilidad limitada en el solvente, y la impureza es insoluble en el solvente. Si el compuesto deseado tiene una alta solubilidad en el solvente entonces una filtración simple puede ser para separar el compuesto de la sustancias insoluble.

Normalmente el material sólido que contiene el compuesto deseado es colocado dentro del dedal hecho de papel filtro en la cámara principal del extractor soxhlet. El extractor esta colocado dentro del matraz que contiene el solvente para la extracción. El soxhlet tiene un condensador.

El solvente es calentado a reflujo, el vapor del solvente viaja hasta un brazo de destilación y fluye hacia la cámara que contiene el dedal de extracción. El condensador asegura que cualquier vapor del solvente se enfrié y caiga en la cámara del material sólido.

La cámara que contiene el material sólido lentamente se va llenando con el solvente caliente, una parte del compuesto se disolverá en el solvente tibio. Cuando la cámara del soxhlet esta casi llena, se vacía en forma automática por un sifón que esta en un lado del aparato, reiniciando el proceso de destilación, este ciclo se puede repetir por varias horas.

Durante cada ciclo, una porción del compuesto no volátil se disuelve en el solvente. Después de varios ciclos, el compuesto deseado es concentrado en el matraz de destilación, la ventaja del sistema es que muchas porciones del solvente tibio pasen a través de la muestra, solo una parte del solvente es reciclado.

Después de la extracción con el solvente el aparato se desarma, y el solvente se recupera en un roto evaporador. La porción insoluble del sólido extraído permanece en el dedal y generalmente es desechado.

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EJEMPLO 1

A continuación se muestra el equipo de extracción Soxhlet, con todas la partes que lo conforman, el docente explicara el funcionamiento de cada una de ellas.

1: Barra de agitación magnética

2: pozo de extracción

3: trayectoria de la destilación

4: Dedal del Soxhlet

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5: Extracción del solido (residuo sólido)

6: Entrada al brazo del sifón

7: Salida del brazo del sifón

8: Adaptador

9: Condensador

10: Salida de enfriamiento

EJERCICIO 1

Arma el aparato de extracción Soxhlet, de acuerdo a las instrucciones y con todos los cuidados (la cristalería es muy cara y delicada), así como las normas de seguridad necesarias.

EJERCICIO 2

Cálculos para realizar con la fórmula después de efectuar un análisis con el equipo soxhlet

Para calcular las grasas y aceites recuperables (G y A) en la muestra se usa la siguiente ecuación: G y A (mg/L)= (A - B) / V Donde: A es el peso final del matraz de extracción (mg); B es el peso inicial del matraz de extracción (mg), y V es el volumen de la muestra, en litros. Restar al resultado obtenido de la muestra el valor del blanco de reactivo. Reportar los resultados del análisis en mg/L.

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PRÁCTICA GUIADA


HABILIDADES




INSTRUCCIONES AL DOCENTE Se le proporciona un equipo Soxhlet a cada equipo de trabajo, y se le solicitara que efectúe una extracción de grasas con el aparato de acuerdo a la norma oficial mexicana NMX-AA-005-SCFI-2000. INTRUCCIONES AL ALUMNO Realiza la determinación de grasas utilizando el equipo que se te proporcionará teniendo mucho cuidado durante su manipulación, y toma en cuenta las normas de seguridad adecuadas para su manipulación. Este método permite una estimación del contenido de grasas y aceites en aguas naturales, residuales y residuales tratadas al determinar gravimétricamente las sustancias que son extraídas con hexano de una muestra acuosa acidificada. La determinación de grasas y aceites es indicativa del grado de contaminación del agua por usos industriales y humanos. En la determinación de grasas y aceites no se mide una sustancia específica sino un grupo de sustancias con unas mismas características fisicoquímicas (solubilidad).

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Entonces la determinación de grasas y aceites incluye ácidos grasos, jabones, grasas, ceras, hidrocarburos, aceites y cualquier otra sustancia susceptible de ser extraída con hexano. Esta norma mexicana establece un método de análisis para la determinación de grasas y aceites recuperables en aguas naturales, residuales y residuales tratadas. Este método se basa en la adsorción de grasas y aceites en tierra de diatomeas, los cuales son extraídos en un Soxhlet empleando hexano como disolvente. Una vez terminada la extracción se evapora el hexano y se pesa el residuo que ha quedado en el recipiente; siendo este valor el contenido de grasas y aceites. Todos los productos químicos usados en este método deben ser grado reactivo, a menos que se indique otro grado. RECURSOS MATERIALES DE APOYO Cuando se indique agua debe entenderse agua que cumpla con las siguientes Características: a) Resistividad, megohm-cm a 25ºC: 0,2 mínimo b) Conductividad, µS/cm a 25ºC: 5,0 máximo c) pH: 5,0 a 8,0. - Ácido Clorhídrico concentrado (HCl) - Hexano (C6H14) - Ácido Sulfúrico concentrado (H2SO4) - Suspensión de tierra de diatomeas-sílice o tierra Sílice de aproximadamente 10 g/L de agua - Ácido Clorhídrico (1:1): Mezclar volúmenes iguales de Acido Clorhídrico concentrado y agua. - Acido Sulfúrico (1:1): Mezclar volúmenes iguales de Acido Sulfúrico concentrado y agua. - Aceite de referencia: Pesar aproximadamente y con precisión la cantidad requerida de una mezcla de aceite de referencia (mezcla de mineral SAE20 y vegetal mixto) acorde a la cantidad esperada de grasas y aceites en la muestra y agregar la mezcla a 1 L de agua. - Cartuchos de extracción de celulosa para Soxhlet - Papel filtro con tamaño de poro fino - Embudo Buchner - Desecador. - Equipo de extracción Soxhlet - Bomba de vacío u otra fuente de vacío

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- Estufa eléctrica capaz de mantener 103°C - Estufa eléctrica de vacío capaz de mantener 80°C - Balanza analítica con precisión de 0,1 mg. - Equipo de filtración a vacío. De la superficie del cuerpo de agua colectar un volumen de aproximadamente 1 L de muestra en un frasco de vidrio de boca ancha y tapa de cubierta de politetrafluoroetileno, poliamida, PVC polietileno o metálica. Ya que pueden ocurrir pérdidas de grasas y aceites por el equipo de muestreo, no se permite la colecta de una muestra compuesta. Dado que la muestra entera se ocupa en esta prueba, no se pueden tomar alícuotas de la muestra para realizar otro tipo de análisis. En caso de existir la presencia de aceites emulsionados en el agua a muestrear, la muestra se toma de 20 cm a 30 cm de profundidad, cuando no haya mucha turbulencia para asegurar una mayor representatividad. La muestra debe preservarse por acidificación con ácido clorhídrico 1:1 a un valor de pH menor a dos y refrigerarlas a 4°C. El tiempo máximo de almacenamiento previo al análisis es de 28 días. PROCEDIMIENTO Medir el pH de las muestras el cual debe ser menor de 2, si no tiene este valor acidifique con ácido clorhídrico 1:1 ó ácido sulfúrico 1:1. Para muestras con un pH menor de 8 unidades generalmente es suficiente con adicionar 5 ml de ácido clorhídrico 1:1 ó 2 mL de ácido sulfúrico 1:1. Preparar los matraces de extracción introduciéndolos a la estufa a una temperatura de 103°C - 105°C, enfriar en desecador y pesarlos, repetir el procedimiento hasta obtener el peso constante de cada uno de los matraces. Preparar el material filtrante colocando un papel filtro en el embudo Buchner, colocar el embudo en un matraz Kitazato y agregar 100 mL de la suspensión de tierra de diatomeas-sílice sobre el filtro, aplicar vacío y lavar con 100 mL de agua. Transferir el total de la muestra acidificada al embudo Buchner preparado aplicando vacío hasta que cese el paso de agua. Medir el volumen de la muestra. Con ayuda de unas pinzas, transferir el material filtrante a un cartucho de extracción. Limpiar las paredes internas del embudo y el frasco contenedor de la muestra, así como la parte interna de la tapa del frasco con trozos de papel filtro previamente impregnados de disolvente (hexano) tener cuidado en remover la película de grasa y los sólidos impregnados sobre las paredes; colocar los trozos de papel en el mismo cartucho. Secar el cartucho en una estufa a 103°C - 105°C por un período de 30 min. Transcurrido este período colocar en el equipo Soxhlet. Adicionar el volumen adecuado de hexano al matraz de extracción previamente puesto a peso constante y preparar el equipo Soxhlet. Evitar tocar con las manos el cartucho y el matraz de extracción, para ello utilizar pinzas ó guantes de látex. Colocar el equipo de extracción sobre la parrilla de calentamiento, controlar la temperatura del reflujo y extraer a una velocidad de 20 ciclos/hora durante un período de 4 h.

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Una vez terminada la extracción retirar el matraz del equipo Soxhlet, y evaporar el disolvente. El matraz de extracción libre de disolvente se coloca en el desecador hasta que alcance la temperatura ambiente. Pesar el matraz de extracción y determinar la concentración de grasas y aceites recuperables. Analizar un blanco de reactivo bajo las mismas condiciones de la muestra. CÁLCULOS Calcular las grasas y aceites recuperables (G y A) en la muestra usando la siguiente ecuación: G y A (mg/L)= (A - B) / V donde: A es el peso final del matraz de extracción (mg); B es el peso inicial del matraz de extracción (mg), y V es el volumen de la muestra, en litros. Restar al resultado obtenido de la muestra el valor del blanco de reactivo. Reportar los resultados del análisis en mg/L.

PRÁCTICA 1


HABILIDADES




Instrucciones para el docente El facilitador proveerá a cada equipo un equipo Soxhlet completo y propondrá realizar la extracción de grasas y aceites de una muestra dada.

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Instrucciones para el alumno Efectuar la determinación de grasas y aceites de una muestra proporcionada por el facilitador y lleva a cabo el protocolo hasta obtener resultados del análisis. CONTINGENCIAS


Explosión provocada por los solventes • Manipularlos de acuerdo a las

normas de seguridad de la hoja especifica de reactivos

• Controlar la temperatura de ebullición

• Verificar el paso del agua en el sistema de refrigeración.

. Las planchas de calentamiento no encienden

• Verificar la existencia de corriente eléctrica

No hay agua en las línea de enfriamiento del sistema

• Revisar el suministro de agua

Intoxicaciones por respirar solventes • Mantener la ventilación del área de trabajo

• Cotejar las hojas de seguridad de los solventes

ERRORES TÍPICOS

• Tocar con las manos el matraz bola • No utilizar el solvente adecuado • Ruptura de los dedales • No conectar en forma correcta las mangueras de conducción de agua al

equipo. • Sobrecalentar la plancha de calentamiento • Manipular los reactivos químicos sin los cuidados necesarios de seguridad

e higiene. • No utilizar las prendas de protección adecuadas. • No tener extintores el laboratorio

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En esta competencia has adquirido la habilidad de aplicar el método de separación por extracción con solventes. Iniciaste conociendo las generalidades del equipo de extracción Soxhlet y finalmente mediante una práctica aplicaste las habilidades de esta competencia.

Todas las actividades propuestas en la presente guía, serán evaluadas usando los instrumentos de evaluación: guías de observación para medir el desempeño del alumno y las listas de cotejo para los productos logrados.

COMPETENCIA V. Emplear técnicas cromatográficas para la separación de mezclas.

Introducción



Los métodos más conocidos de separación son: filtración, evaporación, sedimentación destilación, extracción con solventes. Con esta competencia serás capaz de emplear técnicas cromatográficas para la separación de mezclas. Incluiremos los diferentes tipos de métodos cromatográficos y su aplicación para el análisis en laboratorios químico-biológicos. Las habilidades adquiridas con esta competencia, te permitirán tu inserción laboral a los laboratorios químico-biológicos, ya que, estas habilidades se aplican en casi todos los tipos de laboratorios de análisis.

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Inicialmente, comenzaremos con algunos aspectos teóricos, posteriormente, un ejemplo, un ejercicio y finalmente una práctica para aplicar las habilidades adquiridas.

HABILIDADES

1. Seleccionar el método cromatográfico de acuerdo al tipo de muestra empleada.

2. Montar el dispositivo de separación cromatográfico.

3. Ejecutar el procedimiento de separación cromatográfica contemplando las normas de seguridad.

RESULTADO DE

APRENDIZAJE

Al término de estas habilidades serás capaz de manejar las técnicas para la separación de mezclas por el método de cromatografía.

Desarrollo

La cromatografía es una técnica analítica y cuantitativa que ha alcanzado un alto grado de desarrollo -y modalidades- en los laboratorios de química y bioquímica. En sus diversas aplicaciones, la cromatografía sirve para separar compuestos químicos diferentes a partir de mezclas multicomponentes, las cuales pueden contener varios centenares de sustancias diferentes. Por ejemplo, es capaz de identificar y separar los 350 compuestos que dan su sabor y bouquet característicos al café. Existen distintos tipos de cromatografía como en papel, capa fina, de gases, en columna, y liquida de alta resolución. En este modulo haremos énfasis en dos de ellas, cromatografía en papel y capa fina.

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EJEMPLO 1

Cromatografía en papel.

Aquí te mostramos una aplicación rudimentaria, con la ayuda de artículos comunes y de fácil adquisición- esta técnica, en su modalidad de cromatografía en papel, a la separación de los pigmentos (moléculas) que se encuentran mezclados en los plumones a base de agua. Se descubrirá que un color determinado puede estar formado por la combinación de dos o más pigmentos, lo que da la oportunidad de abordar también algunos aspectos de la combinación de colores. Por otra parte, esta actividad permite al maestro, si lo desea, hablar a sus alumnos sobre la composición de colores, los tres colores primarios y las distintas combinaciones que se pueden hacer a partir de ellos.

En general, la cromatografía consiste en hacer pasar una fase móvil con un determinado disolvente (o eluyente), en este caso una mezcla de agua y etanol -misma que contiene disuelta la mezcla de moléculas que se desea separar-, a través de una fase fija que actuará como tamiz o filtro selectivo, en este caso algodón. A su paso, la separación de moléculas se produce debido a sus diferencias de tamaño, geometría y distribución de carga eléctrica.

Recursos materiales y de apoyo

Disolvente (etanol y agua 30:70)

Tapas de frasco (plástico) de a 7 cm de diámetro

Tramos de popote de plástico de 2 cm

Algodón

Tijeras

Papel filtro Whatman 40 recortado en círculo

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.

Por cada alumno que se integre, se necesita una tapa de plástico que contenga aproximadamente unos 15 mililitros de disolvente (la mezcla de etanol y agua). Se toma un tramo de popote y en uno de sus extremos se abre de diámetro (haciendo algunos cortes pequeños) de tal forma que sirva como base de sostén. Antes de colocarlo en el centro de la tapa dentro del disolvente se empaca o rellena con algodón. Es importante que la longitud del popote sea ligeramente superior a la altura de la tapa.

A continuación, se proporciona a cada participante un papel filtro recortado en círculo, se le pide que seleccione de 2 a 5 plumones de diferentes colores y que con ellos marque de 2 a 5 puntos grandes, cada uno de diferente color (se puede repetir algún color). Luego se le pide que con mucho cuidado coloque este papel sobre el tramo de popote que se encuentra ya en el centro de la tapa.

La punta del algodón que sobresale del tramo del popote ya debe estar humedecido y debe tocar el papel por el centro, cuidando que no se caiga. (Figura 3)

Al finalizar la práctica se observará que el disolvente empieza a desplazarse en forma radial a partir del lugar donde está la punta húmeda del popote. A partir de este momento habrá que esperar aproximadamente 15 minutos para que se complete el recorrido hasta las orillas del papel filtro. Entonces, los diferentes pigmentos que componen un color habrán quedado separados a lo largo del radio del papel, formando, sobre éste, figuras semejantes a pétalos multicolores. Este resultado experimental (el papel filtro con los pigmentos separados) recibe el nombre de cromatograma.

Por otra parte, este mismo taller permite al maestro, si lo desea, hablar a sus alumnos sobre la composición de colores, los tres colores primarios y las distintas combinaciones que se pueden hacer a partir de ellos.

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Todos los materiales y soluciones son reutilizables siempre y cuando no estén desgastados, maltratados o contaminados (para el caso del disolvente).

La solución etanol y agua es inflamable, aunque contenga agua. No debe exponerse a chispas ni cerillos prendidos. Aunque los plumones a base de agua no se consideran tóxicos, se debe evitar que los niños se los lleven a la boca.

Manejo de residuos

El único residuo de cuidado es el eluyente. Cuando éste haya sido reutilizado varias veces y esté visiblemente sucio, es conveniente favorecer la combustión del etanol acercando con cuidado un cerillo prendido. Finalmente, el agua residual se desecha por el drenaje.

EJERCICIO

Una vez conocidos los principios de la cromatografía en papel se solicita que el alumno realice una cromatografía de dulces confitados, puré de tomate y hojas de vegetales

PRACTICA 1

COMPETENCIA V. Emplear técnicas cromatográficas para la separación de mezclas.

HABILIDADES

1. Seleccionar el método cromatográfico de acuerdo al tipo de muestra empleada.

2. Montar el dispositivo de separación cromatográfico.

3. Ejecutar el procedimiento de separación cromatográfica contemplando las normas de seguridad.

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Instrucciones para el docente

El docente realizara una demostración práctica de la técnica de separación de pigmentos vegetales por medio de una cromatografía en papel.

Instrucciones para el alumno

Sigue con toda atención las indicaciones proporcionadas por tu profesor y pregunta cualquier duda que pudiera surgir durante el desarrollo de la misma.

Qué son los pigmentos

Si es posible encontrar en el reino vegetal todos los matices y combinaciones de colores del espectro, existe un predominio general de los colores primarios: verde, amarillo, rojo, azul. Estos colores son conferidos a los vegetales por determinados compuestos químicos definidos, llamados pigmentos. El color particular que presenta un determinado órgano vegetal depende generalmente del predominio de uno u otro o la combinación de ellos. Se debe tener claro que cuando un vegetal presenta un color blanco, es debido a la falta de tales pigmentos. La luz solar que incide sobre ellas no es absorbida selectivamente como ocurre en las partes coloreadas, sino que es transmitida o reflejada prácticamente sin sufrir modificación.

Las Clorofilas. El color verde tan uniformemente presente en los vegetales es debido a la presencia de dos pigmentos estrechamente emparentados llamados clorofila a y clorofila b. Se encuentran prácticamente en todas las plantas con semilla, helechos, musgos y algas. Pueden formarse en las raíces, tallos, hojas y frutos a condición de que estos órganos estén situados por encima del suelo y queden expuestos a la luz. También aunque aparentemente falten en algunas hojas de color rojo o amarillo, cuando se extraen las otras sustancias colorantes de estas, puede comprobarse incluso allí la presencia de las clorofilas, que estaban enmascaradas por los demás pigmentos.

¿Dónde están los pigmentos?

Estos pigmentos se encuentran en el interior de las células vegetales específicamente en una organela llamada cloroplasto. Los cloroplastos son simplemente plástidos que contienen pigmentos clorofílicos. Los compuestos clorofílicos están ligados químicamente con las estructuras internas del cloroplasto (membrana tilacoides) y se hallan retenidos en estado coloidal. Asociados con las clorofilas, existen también en los cloroplastos dos clases de pigmentos amarillos y amarillo-anaranjados que son las xantofilas y carotenoides.

¿Cómo se dividen los solventes?

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Los pigmentos clorofílicos son insolubles en el solvente universal llamado agua. Pero sí son solubles (afinidad química) en solventes orgánicos como por ejemplo alcohol etílico y acetona. A los solventes que extraen simultáneamente todos los pigmentos de la hoja se los suele llamar extractantes. Existen otros solventes que presentan afinidad por algunos pigmentos y se los llama separadores, como por ejemplo el tetracloruro de carbono y el éter de petróleo.

En el método de extracción simple, como se desarrolla más adelante se utilizará como extractante el alcohol etílico y como separador el tetracloruro de carbono. Estos dos solventes orgánicos responden en forma diferente a los pigmentos clorofílicos, como así también a sus diferencias físicas que hacen que sean dos líquidos no miscibles y con diferente peso específico.

En el segundo método por cromatografía se utilizará como extractante la acetona y como separador el éter de petróleo. Este método se trata de una separación más fina de los pigmentos, y se basa en la absorción y solubilidad diferenciales de varias sustancias entre las que se incluyen los pigmentos. Un soporte inerte como papel de filtro para la corrida y unos granos de carbonato de calcio para deshidratar la muestra, son los componentes necesarios para desarrollar la técnica.

¿Qué es la energía radiante o la luz?

Para el adecuado conocimiento de la fotosíntesis, de la síntesis y propiedades de la clorofila y de muchos otros procesos vegetales, es esencial un conocimiento elemental de las propiedades físicas de la luz y otros tipos de energía radiante. Ésta se propaga a través del espacio en forma de ondas. La luz del sol o la luz blanca procedente de cualquier fuente artificial aparece como homogénea al ojo humano, pero cuando se la pasa a través de un prisma, se descompone en un espectro de colores. El orden que aparecen los colores más importantes en el espectro de la luz blanca son: el rojo, anaranjado, amarillo, amarillo-verdoso, vede, verde-azulado, azul, índigo, violeta. Cada uno de estos colores responde a un rango diferente de longitud de onda de luz. La longitud de onda es la diferencia entre dos crestas de ondas sucesivas. Las longitudes de onda que producen la luz se hallan aproximadamente entre los 3900 Å en el violeta hasta 7600 Å en la zona más alejada al rojo. Por debajo de la región de la luz visible, en la escala de energía radiante, sigue la zona del ultravioleta (UV). Aquellos que están por encima de la luz visible responden al infrarrojo (IR.).

En la actualidad, todos estos fenómenos de la luz pueden ser explicados si se admite que la luz tiene naturaleza particulada (formada por partículas). Conforme a este concepto, un rayo de luz puede ser imaginado como una corriente de pequeñas partículas, cada una de las cuales se llama fotón. Cuando tales fotones

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chocan contra una sustancia adecuada, su energía puede ser transferida a los electrones sobre los que golpean, realizando así reacciones fotosintéticas.

La manifestación energética de un fotón se llama cuanto. El valor energético del cuanto varía inversamente con la longitud de onda.

Métodos de separación de pigmentos:

a) Separación de pigmentos vegetales por separación simple.

b) Separación de pigmentos vegetales por cromatografía sobre papel.

Separación de pigmentos vegetales por separación simple.

Recursos materiales de apoyo:

Mortero Alcohol Tubos de ensayo Tetracloruro de carbono Embudo cribado kitazato Hojas de espinaca o acelga Papel de filtro Bomba de vacío

Extraer los pigmentos fotosintéticos y separarlos mediante una técnica sencilla de fases.

1. Lavar las hojas de espinacas o acelga, retirar los nervios y ponerlas en un mortero, junto con el solvente extractante (acetona).

Triturar la mezcla hasta que las hojas se decoloren y el disolvente adquiera un color verde intenso. Fotografía 1.

Filtrar con un embudo, papel de filtro y bomba de vacío. Fotografía 2

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Fotografía 1

Fotografía 2

2. Pasar el filtrado en dos tubos de ensayo (a y b) en partes iguales. El tubo (a) se lo dejará para trabajar con el espectroscopio en un lugar oscuro

3. Al tubo (b), se le agregará tetracloruro de carbono y luego se agitará por unos segundos. Se deja reposar en una gradilla por 1minuto.(Fotografía 4)

4. Los pigmentos se irán separando según su absorción o afinidad con los solventes.(Fotografía 5)

Fotografía 4

Fotografía 5

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Al observar el tubo de ensayo donde se encuentran los dos solventes, vemos dos zonas (figura B), que corresponden a los distintos pigmentos fotosintéticos presentes en las hojas de espinaca o acelga. Según su grado de solubilidad con el alcohol y el tetracloruro de carbono se reconocen estas zonas heterogéneas y no miscibles en este orden:

1. clorofila a + b + Tetracloruro de C.

2. xantofilas y carotenoides + Alcohol

Figura B

b) Separación de pigmentos vegetales por cromatografía sobre papel.

Recursos materiales:

Mortero- Embudo cribado -Kitazato - Papel de filtro - Tubos de ensayo - Acetona - Éter de Petróleo - Hojas de espinaca o Acelga - Cloruro de Calcio- Bomba de vacío - Capilar o Pipeta Pasteur - Vaso de precipitado.

Extraer los pigmentos fotosintéticos y separarlos mediante una técnica compleja de cromatografía en papel.

Técnica:

1. Lavar las hojas de espinacas o acelga, retirar los nervios y ponerlas en un mortero, junto con el solvente extractante (acetona).

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Triturar la mezcla hasta que las hojas se decoloren y el disolvente adquiera un color verde intenso. Fotografía 1.

2. Filtrar con un embudo, papel de filtro y bomba de vacío. Fotografía 2

3. Pasar el filtrado en un tubo de ensayo, colocar 3 a 5 perlas de Cloruro de calcio. Dejar reposar de 5 a 10 min.

4. Tomar con un capilar o pipeta el sobrenadante del tubo anterior. Sobre un rectángulo de papel de filtro de unos 15 centímetros de ancho por 10 centímetros de alto doblado en V (para que se mantenga en pie) se traza con lápiz, una línea de siembra a 3 cm de la base. Sobre la línea se realizan de 5 a 8 pasadas con el capilar cargado de pigmento dejando entre cada pasada que se evapore acetona.

5. Se coloca el papel ya sembrado en un vaso de precipitado que contendrá el solvente separador (éter de petróleo), dejándolo unos 5 a 10 min. Fotografía1

6. Los pigmentos se irán separando según su adsorción o afinidad con el solvente. Fotografía 2

Fotografía 1

Fotografía 2

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Al observar el papel donde hemos hecho la cromatografía, vemos cuatro bandas o zonas (figura A), que corresponden a los distintos pigmentos fotosintéticos presentes en las hojas de espinaca. Según su grado de solubilidad con el éter de petróleo se reconocen estas bandas y en este orden:

· clorofila b · clorofila a · xantofila · carotenos

Figura A

Este es el aspecto final de la cromatografía obtenida con las hojas de espinacas o acelga

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CONTINGENCIAS


Falta de suministro de gas Verificar si hay en existencia, si no hay preparar mecheros de alcohol

Falta de suministro de agua

Comprobar que no falte el suministro de la red municipal o bien comprobar que los garrafones del agua destilada estén llenos

Falta de energía eléctrica Comprobar que no falte el suministro en el laboratorio

Falta de reactivos y sustancias químicas

Verificar si hay en existencias, si no los hay buscar sus equivalentes

Falta de cristalería Conseguir toda la cristalería necesaria Equipos de medición no funcionen bien

Revisar funcionamiento y calibración de los aparatos

ERRORES TÍPICOS AL REALIZAR LA PRÁCTICA

• No pesar las cantidades necesarias de sustancias químicas • No medir volúmenes exactos de los reactivos • No utilizar los materiales de limpieza adecuados • Falta de identificación de los materiales limpios • No enjuagar en forma eficiente el material y tengan residuos del agente

limpiador y esto interfiera con los resultados • No tener los filtros adecuados • No controlar la temperatura de los aparatos • No tomar los pesos en condición de peso Constante • No utilizar desecadores con agentes desecadores • No respetar tiempos para llevar a cabo los procesos • No hacer bien los registros de peso

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En esta competencia has adquirido la habilidad de aplicar los métodos cromatográficos para la separación de mezclas, aprendiste a seleccionar el método cromatográfico adecuado, de acuerdo al tipo de muestra empleada, a montar el dispositivo de separación cromatográfica y e ejecutar el procedimiento cromatográfico según

normas oficiales. Todas las actividades propuestas en la presente guía, serán evaluadas usando los instrumentos de evaluación: guías de observación para medir el desempeño del alumno y las listas de cotejo para los productos logrados.

PRACTICA INTEGRADORA DEL SUBMODULO

Módulo II

Realizar técnicas de análisis cualitativo Químico-Biológicas en el laboratorio.

Submódulo I Manejar técnicas para separación de mezclas de sustancias


I. Utilizar las técnicas de filtración para la separación de mezclas de sustancias químicas.

II. Emplear las técnicas de evaporación para la


III. Utilizar las técnicas de sedimentación para la separación de mezclas de sustancias químicas.

IV. Utilizar técnicas de extracción con disolventes para la

separación de sustancias químicas.

V. Emplear técnicas cromatográficas para la separación de mezclas.

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Habilidades

1. Seleccionar la técnica de filtración adecuada al tipo de

muestra empleada. 2. Montar los dispositivos de filtración. 3. Ejecutar el procedimiento de acuerdo al tipo de filtración

seleccionada, contemplando las normas de seguridad pertinentes.



3. Ejecutar el procedimiento adecuado al método de evaporación seleccionado, contemplando las normas de seguridad pertinentes.




4. Ejecutar el procedimiento correspondiente al método de

sedimentación seleccionado, contemplando las normas de seguridad pertinentes.

1. Seleccionar los disolventes adecuado al tipo de muestra

empleada 2. Montar los dispositivos para realizar los procesos de

extracción 3. Ejecutar el procedimiento correspondiente al proceso de

extracción, teniendo en cuenta las normas de seguridad. 1. Seleccionar el método cromatográfico de acuerdo al tipo

de muestra empleada 2. Montar el dispositivo de separación cromatográfica 3. Ejecutar el procedimiento de separación cromatográfica,

contemplando las normas de seguridad.

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Instrucciones para el Docente Profesor en esta práctica, se conjuntan todas las competencias del submódulo, con sus respectivas habilidades, esta actividad se diseña para demostrar si el alumno alcanzó las competencias adquiridas durante el submódulo. El objetivo básico que se proporcionó a los educandos, fue una amplia gama de técnicas de gran utilidad en las actividades desarrolladas en un laboratorio químico. Se plantea que el alumno pueda llevar a cabo en forma conjunta todas la técnicas utilizando por ejemplo una muestra de agua residual a la cual se le puede practicar las técnicas de filtración, evaporación, sedimentación, extracción con solventes y utilizar de paso la normatividad que se emplea para su análisis en el ámbito laboral.. Instrucciones al alumno El profesor te va a proporcionar una muestra de agua residual, en la cual vas a practicar las técnicas de separación de mezclas vistas en el Submódulo que acabas de terminar. Todas ellas tienen un sustento tanto técnico analítico como de normatividad (NMX). Se te pide que determines los sólidos suspendidos, disueltos totales aplicando en específico técnicas de filtración, evaporación, sedimentación, y al final realices un análisis del contenido de grasas y aceites mediante una extracción con un equipo Soxhlet. Recursos Materiales de Apoyo Matraces kitazato Embudos Adaptadores para embudo Mangueras de vacío Bomba de presión vacío Filtros Whatman No 40 Horno Capsula de evaporación Crisol Gooch Termómetro Mechero de Bunsen Mufla Balanza analítica Probetas graduadas de 10 ml, 50 ml, 100 ml Equipos Soxhlet completos Mangueras de látex

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Planchas de calentamiento Agitador magnético Agentes limpiadores diversos Laboratorio con tarja Papel absorbente Prendas de protección Guantes Lentes de protección Batas Reactivos Hexano Agua destilada Agua corriente Nitrato de plata 0.1 N Cloruro de sodio 1 n

CONTINGENCIAS






Falta de reactivos y sustancias químicas

Verificar si hay en existencias, si no los hay buscar sus equivalentes

Falta de cristalería Conseguir toda la cristalería necesaria Equipos de medición no funcionen bien

Revisar funcionamiento y calibración de los aparatos

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• No pesar las cantidades necesarias de sustancias químicas • No medir volúmenes exactos de los reactivos • No utilizar los materiales de limpieza adecuados • Falta de identificación de los materiales limpios • No enjuagar en forma eficiente el material y tengan residuos del agente

limpiador y esto interfiera con los resultados • No tener los filtros adecuados • No controlar la temperatura de los aparatos • No tomar los pesos en condición de peso Constante • No utilizar desecadores con agentes desecadores • No respetar tiempos para llevar a cabo los procesos • No hacer bien los registros de peso

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Conclusiones de la Guía de Aprendizaje

En estas competencias como con la asesoría de tu docente has

desarrollado las habilidades, destrezas y conocimientos necesarios

para separar las mezclas a través de métodos físicos como lo son la

filtración, evaporación, sedimentación, extracción con solventes y

cromatografía en el laboratorio Químico Biológico. De tal forma que tengas la

confianza necesaria en tu trabajo y desempeño y que de esta forma cumpla con

los objetivos propuestos en este modulo. Estos conocimientos los utilizaras

durante la realización de otro tipo en otro tipo de análisis.

Todas las actividades propuestas en la presente guía, serán evaluadas usando los

instrumentos de evaluación: guías de observación para medir el desempeño del

alumno y las listas de cotejo para los productos logrados.

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Fuentes de Información

I.P.N. (1992). Técnicas instrumentales. México D.F. Ediciones I.P.N.

Orozco Fernando (1995). Análisis químico cuantitativo. México D.F. Editorial Porrúa.

S.A.

Strobel (1992). Instrumentación química. México D.F. Editorial Limusa.

Instituto Tecnológico y de Estudios Superiores de Monterrey. (2002). Laboratorio digital

interactivo. Tomo: Química inorgánica, México D.F. Grupo editorial Patria.

Hackett, W.J. y G.P. Rubbins. (1985). Manual de prevención de accidentes y primeros

auxilios. México Editorial Porrua.

Página electrónica de las Normas Oficiales Mexicanas (NOM) http://

www.innsz.mx/transp/juri/normas.html

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Glosario

Bureta: Son tubos largos, graduados, de diámetro interno uniforme, provistas con una llave en la parte inferior Capsula de porcelana: Equipo para calentar o fundir sustancias sólidas o evaporar liquidas Embudo: Transvasa líquidos de un recipiente a otro, evitando que se derrame liquido, también se utiliza en operaciones de filtración. Escobillón: cepillo con cerdas para limpiar la cristalería Mechero de Bunsen. Fuente de calor Pipeta: Dispositivo que sirve para colectar líquidos en volúmenes conocidos. Pipeta graduada. Mide volúmenes exactos de líquidos. Soporte universal. Dispositivo de sostén y soporte de la cristalería de amplio uso. Termómetro. Aparato que sirve para medir temperaturas. Tripé. Estructura que sirve para detener la tela de calentamiento. Agentes de limpieza. Sustancias químicas de diversa composición utilizadas para limpiar la cristalería

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Anexos

Nivel de competencia

Las normas de competencia laboral están elaboradas para reflejar condiciones

reales de trabajo que se presentan en diferentes grados de complejidad, variedad

y autonomía. Tales grados generan distintos niveles de competencia requeridos

para el desempeño.

Nivel 1: Competencia en la realización de una variada gama de actividades

laborales, en su mayoría rutinarias y predecibles.

Nivel 2: Competencia en una importante y variada gama de actividades laborales,

llevadas a cabo en diferentes contextos. Algunas de las actividades son complejas

o no rutinarias y existe cierta autonomía y responsabilidad individual. A menudo,

puede requerirse la colaboración con otras personas, quizás formando parte de un

grupo o equipo de trabajo.

Nivel 3: Competencia en una amplia gama de diferentes actividades laborales

llevadas a cabo en una gran variedad de contextos que, en su mayor parte, son

complejos y no rutinarios. Existe una considerable responsabilidad y autonomía y,

a menudo, se requiere el control y la provisión de orientación a otras personas.

Nivel 4: Competencia en una amplia gama de actividades laborales profesionales

o técnicamente complejas llevadas a cabo en una gran variedad de contextos y

con un grado considerable de autonomía y responsabilidad personal. A menudo,

requerirá responsabilizarse por el trabajo de otros y la distribución de recursos.

Nivel 5: Competencia que implica la aplicación de una importante gama de

principios fundamentales y técnicas complejas en una amplia y a veces

impredecible variedad de contextos. Se requiere una autonomía personal muy

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importante y, con frecuencia, gran responsabilidad respecto al trabajo de otros y a

la distribución de recursos sustanciales. Asimismo, requiere de responsabilidad

personal en materia de análisis y diagnósticos, diseño, planificación, ejecución y

evaluación.

Tabla resumen de las actitudes medibles

ACTITUDES. COMPORTAMIENTOS

1 Cooperación. Ayudar y apoyar a otros en la ejecución de una tarea. Trabajar de forma conjunta para realizar una función o tarea que implique un proceso laboral.

2 Iniciativa. Ofrecer alternativas de solución. Realizar acciones preventivas a una falla.

3 Limpieza. Realizar con pulcritud el trabajo. Observar un aseo personal.

4 Orden.

Establecer y/o respetar prioridades y secuencia en los procedimientos para efectuar una tarea. Presentar de forma clara y comprensible los resultados del trabajo.

5 Responsabilidad. Realizar el trabajo de acuerdo con los estándares de calidad requeridos. Ejecutar oportunamente las tareas.

6 Tolerancia. Disposición para comprender y atender las diferencias de los demás.

7 Amabilidad. Dar un trato cordial a las personas.

8 Perseverancia.

Demostrar un interés permanente por lograr lo propuesto.

Submódulo II•••MANEJA LAS TÉCNICAS DE IDENTIFICACIÓN MICROBIOLÓGICAS DE ACUERDO A LAS NOM •••



NOMBRE ESTADO






NOMBRE ESTADO


Abimael H. Robles Jasso Coahuila


NOMBRE




Objetivo General

En este submódulo obtendrás las habilidades destrezas y competencias necesarias para manejar las técnicas de identificación microbiológicas de acuerdo a las Normas Oficiales Mexicanas. Aprenderás a realizar pruebas de identificación presuntiva y confirmatoria de los microorganismos. ¿Por qué es importante la microbiología? La prosperidad del hombre y su bienestar, depende en gran parte del dominio que se tenga sobre las poblaciones microbianas, sea en el aspecto biotecnológico, médico, agrícola e industrial, para lo cual necesita del conocimiento de las condiciones físicas, fisiológicas, bioquímicas y su comportamiento tanto en el ámbito parasitario, como en la reproducción de los mismos, ya sea para el aprovechamiento industrial de subproductos metabólicos o bien como fuente de proteína unicelular, para lo cual debemos de conocer las características de su crecimiento, sus condiciones físicas favorables como son los siguientes parámetros: temperatura, pH y los medios apropiados en el cual se desarrollan tanto "in vivo" como "in Vitro". También es importante conocer las formas de inhibición y destrucción, así como la extirpación de muchos de ellos, como es el caso de microorganismos que actúan como contaminantes, por ejemplo: En la depuración del agua, pasteurización de la leche, refrigeración de alimentos, etc., que con dichas tecnologías se tiende al control de las poblaciones microbianas. El aprendizaje de estas técnicas, te permitirá adquirir habilidades y destrezas aplicables en diversas áreas del análisis químico biológico. Además se promoverá la adquisición de actitudes de orden, responsabilidad y limpieza que son preciadas en muchos ámbitos de trabajo. En esta guía podrás adquirir un nivel de competencia 2.

Índice

I. Mapa curricular



1. Realizar las pruebas de identificación presuntivas de los microorganismos

2. Realizar las pruebas de identificación

confirmatorias de los microorganismos.



VI. Glosario

VII. Anexos

Mapa Curricular

Un mensaje para ti Te encuentras en el módulo II, submódulo II de tu carrera, como tu mismo has podido experimentar, haz adquirido las competencias del submódulo l, las cuales son las técnicas de filtración, de evaporación, sedimentación, técnicas de extracción con solventes y técnicas cromatográficas necesarias para la separación de mezclas de sustancias; pero debes continuar con tu aprendizaje para conocer las técnicas que irán complementando tu formación profesional en este submódulo. Es importante que antes de iniciar, entiendas cuales son los contenidos, las expectativas, las competencias que vas a adquirir, así como las habilidades, destrezas y actitudes que vas a desarrollar en los submódulos subsecuentes.

Durante este submódulo, aprenderás las técnicas básicas para preparar medios de cultivo sólidos y líquidos, esterilizar materiales necesarios para el cultivo, aislamiento e identificación de microorganismos, las técnicas de tinción y distinguir características morfológicas, macroscópicas y microscópicas. Cuando aprendas las técnicas microbiológicas, estas herramientas de trabajo te permitirán trabajar en una diversidad de laboratorios analíticos, como la industria alimenticia, farmacéutica, y la investigación ambiental. Todas estas actividades son extremadamente importantes en nuestra existencia y dependemos de estas todos los días. Este segundo módulo de tu carrera profesional técnica es importante al igual que los demás, porque debes considerar que estás dentro de un proceso donde te iras desenvolviendo para adquirir la seguridad y confianza necesaria en tu etapa de estudiante y como trabajador en alguna empresa del ramo. Por las características propias de esta ciencia se requiere que trabajes más tiempo en el laboratorio, donde tendrás la oportunidad de manejar otras condiciones de trabajo así como equipos completamente distintos a los que se manejan en los análisis químicos, además de tener sesiones, en forma eventual en el aula, donde se explicaran los aspectos teóricos básicos. Con el propósito de conocer tus avances, tendrás la oportunidad de demostrar las habilidades y destrezas adquiridas al realizar las técnicas de identificación microbiológicas que realizaras durante este submódulo. Los instrumentos de evaluación estarán de acuerdo a criterios de tu desempeño, y productos entregados.

¡Te damos la más cordial bienvenida al segundo submódulo de tu carrera y te deseamos que todos tus objetivos y metas sean logrados plenamente!

Simbología

PRÁCTICA

EJEMPLO

ERRORES TÍPICOS

EJERCICIO

CONCLUSIONES

INTRODUCCIÓN

CONTINGENCIA

OBJETIVO



Submódulo II Manejar las técnicas de identificación microbiológicas de acuerdo a las NOM


1. Realizar las pruebas de identificación presuntivas de los microorganismos.

2. Realizar las pruebas de identificación confirmatorias

de los microorganismos.

Introducción

En esta guía encontrarás información suficiente que te ayudará a introducirte en el fascinante universo de la vida microscópica, la Microbiología. Al incursionar en estos temas, desarrollarás habilidades que te harán competente en el terreno de la ciencia y la tecnología

microbiológica, cuando lo logres, podrás desempeñarte en el sector salud, industrial, en agricultura y ganadería. El profesor te indicará las actividades que debes realizar como es la esterilización de materiales y la preparación de medios de crecimiento; utilizarás las técnicas de cultivo, aislamiento y tinción de acuerdo a las normas oficiales, y también podrás distinguir la morfología de los microorganismos, esto lo realizarás mediante ejemplos, ejercicios y practicas. Cuando hayas obtenido los conocimientos, habilidades y destrezas, el profesor te pondrá a que realices pruebas de identificación presuntiva de los microorganismos, además observará que tu actitud cambie, ya que serás más responsable, ordenado y limpio en el trabajo microbiológico. Todo esto será considerado para que te reconozcan la nueva competencia que has adquirido.

COMPETENCIA I. Realizar las pruebas de identificación

presuntivas de los organismos

HABILIDADES

1. Preparar medios de cultivo sólidos y líquidos de acuerdo a los estándares de calidad

2. Esterilizar materiales empleados en el cultivo de microorganismos.

3. Efectuar las técnicas de cultivo y aislamiento de microorganismos, de acuerdo a las Normas Oficiales.

4. Ejecutar las técnicas de tinción de microorganismos empleando las Normas Oficiales.

5. Distinguir las características morfológicas macroscópicas y microscópicas de los microorganismos.

RESULTADO

DE

APRENDIZAJE

Al término estas habilidades serás capaz de preparar medios de cultivo, esterilizarlos, desarrollar las técnicas de cultivo, realizar técnicas de tinción así como las características morfológicas de los microorganismos para la identificación microbiológica de acuerdo a las Normas Oficiales Mexicanas.

Desarrollo El manejo apropiado y responsable de los materiales, equipos y espacios del laboratorio, te permitirán demostrar que se ha logrado manejar las técnicas y procedimientos microbiológicos. Es importante que tomes en cuenta con mucha atención las indicaciones que te da el profesor, la guía y las que se encuentren en el laboratorio. Para cultivar los microorganismos en el laboratorio es necesario conocer los requerimientos nutricionales de cada cepa en particular y controlar factores físicos como temperatura y potencial Hidrógeno (pH) (la mayoría de las bacterias pueden crecer a una temperatura de 30 °C o más aunque algunas cepas se alejan mucho de este rango); el rango normal del pH tolerado es de 5 a 8. Para controlar el pH, se usan generalmente medios de cultivo regulados.

Los microorganismos como las plantas requieren nutrientes en solución para poderlos asimilar. Por ello se debe seleccionar el medio de cultivo de tal manera que contenga los elementos necesarios para el adecuado crecimiento de la cepa que se desea. Los medios de cultivo se han clasificado de acuerdo con su composición química y el uso a que se destinan en: enriquecidos, selectivos, diferenciales principalmente. O bien considerando su consistencia se clasifican en: sólidos, semisólidos y líquidos. En la preparación de medios de cultivo existen algunos materiales de uso muy común como son las peptonas, el extracto de carne, extracto de levadura y el Agar. Estos materiales, nutrientes para la célula, hacen posible el desarrollo de una gran cantidad de microorganismos. El caldo nutritivo y el Agar nutritivo son ejemplos de medios de cultivo líquido y sólido que permiten el desarrollo de muchos tipos de microorganismos heterótrofos. La esterilización es la eliminación completa de cualquier forma de vida y existen varios métodos para llevarla a cabo. La elección del método depende de la naturaleza física del material al que se va esterilizar y del uso que se le piensa dar. Entre los métodos utilizados tenemos: El calor al rojo que se utiliza para las asas de platino empleadas en la siembra o inoculación, para las bocas de los tubos de cultivo y frascos, portaobjetos y cubreobjetos. Se esteriliza suspendiéndolos en la flama del mechero. La esterilización por vapor esteriliza por coagulación de las proteínas. El vapor a presión es un agente esterilizante debido a que se alcanzan temperaturas superiores a las alcanzadas por ebullición. El aparato de laboratorio diseñado para esterilizar por éste método se llama autoclave. Consiste en una doble cámara que puede saturarse de vapor y mantenerse a una determinada presión y temperatura durante un tiempo largo. Es importante que el aire de la cámara sea reemplazado por completo por vapor saturado. Si hay aire presente se alcanzará una temperatura inferior. Este método es empleado para esterilizar medios de cultivo, soluciones, cantidades medidas de agua en tubos o botellas, etc. Generalmente se opera a una presión de 15 lb/pul2 (121 °C). El tiempo de operación depende de la naturaleza del material por esterilizar, del tipo de recipiente y del volumen. La esterilización por calor seco, a diferencia del calor húmedo, deshidrata las células y oxida sus proteínas. Es recomendable exponer el material por lo menos una hora 30 minutos a una temperatura de 180 a 220°C, que se controla por medio de un termostato. Este método de esterilización se emplea para material de vidrio. Para obtener un buen frotis, debe "extenderse" el material, con objeto de formar una película delgada, y obtener así una sola capa de bacterias, perfectamente separadas sobre el portaobjetos. Con esta preparación previa pueden observarse perfectamente células aisladas, ya que de otra forma, los microorganismos se aglomeran en masas sólidas impenetrables a la luz.

Es necesaria la tinción, ya que la diminuta célula bacteriana en su estado natural permitirá el paso de cantidad excesiva de luz y no se puede tener una buena observación. Las células toman la tinción total o parcialmente de acuerdo con una relación química entre alguna sustancia celular y el colorante o bien, su superficie queda teñida por un mecanismo de atracción. En otras palabras las propiedades tintoriales de una célula dependen de su composición química y las diferencias en sus reacciones de coloración, constituyen índices importantes para distinguir unas bacterias de otras. Existen dos grandes métodos de tinción para diferenciar a las bacterias: la tinción al GRAM que separa a las bacterias en GRAM positivas y GRAM negativas, dependiendo esto de la coloración que tome la célula. La otra tinción es la de ZIEHL-NEELSEN o de ácido-resistencia que se emplea para identificar algunos grupos de bacterias con alto contenido de lípidos. Las bacterias, junto con los protozoarios, las algas y los hongos incluyendo a los microscópicos (levaduras), constituyen los llamados microorganismos. El término microorganismo no tiene un significado taxonómico preciso sino que agrupa a todos los organismos de dimensiones microscópicas (< 0.1mm) aunque presenten grandes diferencias entre si. Así por ejemplo incluye organismos procariotas (bacterias), eucariotas (hongos, protozoarios, algas). Los virus constituyen un grupo especial ya que no presentan las propiedades fundamentales de la célula, se les denomina entidades biológicas. También difieren notablemente en el tamaño aunque sean todos microscópicos; en una escala comparativa tenemos: Hongos filamentosos > Protozoarios > levaduras > bacterias > virus Todas las células requieren para su crecimiento normal de: agua, una fuente de carbono, de nitrógeno, azufre, fósforo, energía y sales minerales en pequeñas cantidades como: sodio, potasio, calcio, magnesio. Los medios de cultivo se han clasificado de acuerdo con su composición química y el uso a que se destinan en: enriquecidos, selectivos, diferenciales principalmente. O bien considerando su consistencia se clasifican en: sólidos, semisólidos y líquidos. En la preparación de medios de cultivo existen algunos materiales de uso muy común como son las peptonas, el extracto de carne, extracto de levadura y el Agar. Estos materiales, nutrientes para la célula, hacen posible el desarrollo de una gran cantidad de microorganismos. El caldo nutritivo y el Agar nutritivo son ejemplos de medios de cultivo líquido y sólido que permiten el desarrollo de muchos tipos de microorganismos heterótrofos.

PRÁCTICA GUIADA



HABILIDADES

1. Preparar medios de cultivo sólidos y líquidos de acuerdo a los estándares de calidad.


Instrucciones al docente El instructor indicará los medios de cultivo que se van a preparar y el procedimiento para esterilizarlos durante esta sesión Instrucciones al alumno Mediante esta práctica conocerás y aprenderás a preparar y esterilizar, los medios de cultivo que frecuentemente se utilizan para favorecer el crecimiento de microorganismos, así como su composición y forma de elaboración. Por este motivo, se pide tu colaboración entusiasmo, dedicación y atención a todas las indicaciones. PREPARARACIÓN Y ESTERILIZACIÓN DE MEDIOS DE CULTIVO Seguir las instrucciones de cada uno de los medios de cultivo, tomar la parte proporcional de éste y disolverlos en agua destilada, mezclar hasta obtener una suspensión uniforme, calentar agitando frecuentemente, hervir durante un minuto.

Tapar el recipiente que contiene el medio con algodón, de tal manera que quede firme, cubrirlo con papel aluminio. Esterilizar en autoclave a una temperatura de 121°C, o sea 15 libras de presión por pulgada cuadrada por 15 minutos (o la temperatura indicada para el medio). Sacar el medio de la autoclave, enfriar a una temperatura aproximada de 45°C (temperatura soportable al dorso de la mano).

Autoclave Cinta testigo Esporas para control de de la esterilización Vaciar en placas hasta la altura indicada en las mismas (aproximadamente de 15 a 20 ml), tapar y dejar solidificar con la tapa hacia arriba como se muestra en la fotografía siguiente.

Medio en tubo inclinado: Una parte del medio preparado en las instrucciones anteriores y después de que hierva, pasarlo a los tubos de cultivo y taparlos con algodón, o en su caso con tapón de rosca; colóquelos en posición vertical en un recipiente y esterilice en el autoclave. Después de la esterilización, colóquelos en la posición inclinada levantando la parte donde se encuentra el tapón. Dejando el "botón" lo suficientemente grande par que se conserve mayor tiempo el medio. Medios de cultivo para picadura: Siga el mismo procedimiento anterior, sólo que en lugar de inclinar los tubos, déjelos en posición vertical. Medios de cultivo líquidos: Siga las instrucciones del medio deshidratado y después de esterilizar, dejar los tubos en posición vertical.

Tubos con medios de cultivo

EJERCICIO

Contesta las preguntas siguientes de forma clara y precisa

1. Explique concretamente a qué se llama medio de cultivo

2. Diga a qué se llama medio sintético y a qué medio no sintético. Dar tres ejemplos de cada uno 3. ¿Cuáles son las ventajas y desventajas de emplear medios de cultivos sintéticos y no sintéticos? 4. Cite algunas propiedades de Agar. 5. Indique un método para ajustar el pH de un medio de cultivo 6. ¿Cuáles son los ingredientes del Agar nutritivo y qué tipo de nutrientes proporcionan para el desarrollo de los microorganismos? 7. Indique las diferencias entre un medio de cultivo enriquecido y selectivo para pruebas bioquímicas. 8. ¿Qué precauciones se deben considerar en la preparación y esterilización de los medios de cultivo?

PRÁCTICA 1



HABILIDADES



Instrucciones al docente El instructor proveerá un medio de cultivo deshidratado, por ejemplo Agar nutritivo, solicitará que el alumno lo prepare y esterilice durante esta sesión Instrucciones al alumno Mediante esta práctica vas a preparar un medio de cultivo y las técnicas para esterilizarlos. Y al final entregaras al docente los cálculos realizados, así como los tubos, las cajas con agar que obtuviste durante esta práctica.

CONTINGENCIAS


Falta de gas en el laboratorio • Solicitar su compra antes de

realizar la practica.

Energía eléctrica • Verificar voltajes apropiados.

Autoclave presenta fallas • Verificar mantenimiento. • Utilizar una olla de presión.

Falta de agua destilada • Solicitar su compra.

Balanza con pesos erróneos

• Verificar funcionamiento • Revisar calibración.

Que se pierda volumen. • Evitar derramar la mezcla ERRORES TÍPICOS

• Falta de control de la temperatura por sobrecalentamiento del medio. • Medición incorrecta de volúmenes. • Cálculos erróneos en la estimación de pesos en los medios • Fallas en el control de las condiciones de esterilización, temperatura,

presión y tiempo. • Vertido en placa sin control de condiciones estériles



HABILIDADES 3. Efectuar las técnicas de cultivo y aislamiento de

microorganismos, de acuerdo a las Normas Oficiales.

RESULTADO

DE

APRENDIZAJE

Al término de estas habilidades serás capaz de manejar las técnicas de cultivo y el aislamiento para la identificación microbiológicas de acuerdo a las Normas Oficiales Mexicanas.

Desarrollo La inoculación de medios para cultivo e identificación de microorganismos es un procedimiento fundamental e importante en toda investigación microbiológica, es por eso que se debe tener cuidado con esta técnica con el objeto de evitar la contaminación de los cultivos; las medidas de precaución que se aplican para prevenir la contaminación comprenden el procedimiento denominado técnica aséptica. Es de suma importancia tomar en cuenta que los ingredientes y los utensilios de vidrio que se usan en la preparación de los medios pueden contener microorganismos indeseables, por tal motivo los medios recién preparados se deben esterilizar inmediatamente, los tubos que contienen medio se tapan con tapón de algodón o tapas metálicas o plásticas con el fin de evitar la penetración de microorganismos extraños. Otras precauciones que se deben tener en los procedimientos de aislamiento y cultivo de microorganismos es flamear el borde de los tubos y el calentamiento al rojo del asa o agujas de inoculación. La práctica que se propone está destinada a que el estudiante se familiarice con las técnicas fundamentales de siembra empleadas para aislar y desarrollar cultivos microbianos; además de observar las diferentes características de crecimiento como son: turbidez, formación de sedimento, crecimiento en la superficie en el caso de medios líquidos. En medios sólidos, se observa la formación de colonias en su extensión, color, opacidad, consistencia y modificación que sufre el medio por el metabolismo bacteriano.

PRÁCTICA GUIADA



HABILIDADES 3. Efectuar las técnicas de cultivo y aislamiento de

microorganismos, de acuerdo a las Normas Oficiales.

Instrucciones al docente El instructor explicará las diferentes técnicas de cultivo, haciendo énfasis en los diferentes medios de cultivo, sólidos y líquidos, y posteriormente hablara sobre los procedimientos establecidos para aislar microorganismos.

Instrucciones al alumno Mediante esta práctica adquirirás habilidades y destrezas para sembrar y aislar microorganismos en un medio de cultivo. Por este motivo, se pide tu colaboración entusiasmo y dedicación y atención a todas las indicaciones. TECNICAS PARA SEMBRAR EN MEDIOS DE CULTIVO

Asa de Platino Esterilización del asa Cultivos en medios sólidos Puede efectuarse en tubos de ensayo o en cajas o placas de Petri.

a) Placas de Petri

La siembra puede realizarse en superficie de la placa. La técnica más común para la siembra de bacterias aerobias es la de las estrías en superficie, ésta es una técnica cualitativa muy sencilla y requiere poco material; nos permite conocer el tipo de microorganismos en una muestra. A continuación se esquematiza la técnica de siembra para el desarrollo masivo de microorganismos o para la obtención de cultivos puros.

Procedimiento

1. Siembra en superficie

Al inocular la placa de Petri, siémbrala y mantenga la tapa inclinada por encima del agar para proteger la superficie contra contaminación durante cada paso de la operación de sembrado. Se toma la muestra con asa la que se esteriliza por flameado (incineración) previamente y se enfría cerca del mechero. Se trazan las estrías en diferentes secciones de acuerdo a la técnica seleccionada (se recomienda flamear el asa entre cada sección. Trabajar en área estéril y al lado de un mechero. Otro método de sembrar microorganismos requiere el uso de una varilla de vidrio doblada en ángulo (técnica de siembra por bañado). Se deposita en la superficie del medio de cultivo 100 µL de la muestra líquida concentrada o previamente diluida y con la varilla de vidrio previamente esterilizada (con alcohol 70% e incinerado y enfriado) se extiende el cultivo en diferentes direcciones. Procedimiento para sembrado en superficie en placa. A) flamear el asa B) obtener asépticamente una azada de inóculo, C) sembrado del material sobre el medio de cultivo estéril siguiendo los patrones elegido. El aislamiento de las colonias en cultivos en placas de Petri se realiza luego de invertir las mismas y de incubarlas de acuerdo a las exigencias de cada género en estudio.

2- Siembra en inclusión (incorporado) Se coloca un volumen conocido (1mL) de distintas diluciones de la muestra si se desea sembrar para efectuar recuentos de células viables, en el fondo de una caja de Petri estéril. Sobre el inóculo se agregan 20 ml de medio de cultivo fundido y termostatizado a 45°C. Se agita la placa, moviéndola 4 veces en sentido horario, 4 en sentido antihorario, una vez de arriba a abajo, una vez hacia los costados y una vez en sentido antihorario. Las placas se incuban invertidas, ya que la alta concentración de agua en el medio puede provocar condensación durante la incubación y si cae sobre la superficie del agar, se extiende dando un crecimiento confluente. En medio sólido cada célula viable dará origen a una colonia y por lo tanto la siembra en placas se puede utilizar, no solo para cultivar microorganismos, sino además para contar y aislar. En general cuando se quieren tener colonias aisladas a partir de un material determinado, es necesario diluir la muestra en tubos con suero fisiológico estéril. b) Tubos de ensayo 1) Tubos con agar inclinado. La inoculación se realiza a partir de colonias aisladas y se mueve el asa o la punta suavemente sobre la superficie del agar con un movimiento en zig-zag desde el fondo hasta la parte superior, cuidando de no dañar el agar. 2) Tubos con medio sólido horizontal. Se siembran introduciendo una punta en el centro del agar. También se llama siembra por picadura evitando tocar el fondo.

3) Tubos con medios semisólidos. Se inoculan por picadura y se emplean para estudios de motilidad o bioquímicos y para enriquecimiento de microorganismos microaerofílicos. Método de inoculación en tubo con agar inclinado. A) flamear el asa B) obtener un inóculo, C y D) sembrar en estrías en la superficie del pico de flauta (zig-zag).

Aislamiento El aislamiento de microorganismos consiste en obtener un solo tipo de los mismos a partir de una población mixta. En la naturaleza, los microorganismos se encuentran asociados, por lo que se recurre a la técnica de aislamiento para separarlos. Estas técnicas nos conducen a la obtención de un cultivo puro o axénico, que es aquel que contiene una sola especie microbiana. Los cultivos puros son útiles para identificar y estudiar las características de un microorganismo dado. Cuando el microorganismo que se desea aislar e identificar se encuentra en baja proporción en la muestra, o interesa un solo tipo de microorganismo, se realiza un procedimiento previo, llamado enriquecimiento, que involucra una primera etapa de aumento del número de microorganismos del tipo deseado en relación al resto de la población. Luego se aisla por el método de estrías o por dilución en la superficie de medio sólido y se identifica. Para aislar se utiliza alguno de los siguientes procedimientos: a) aislamiento por estrías b) aislamiento por dilución Aislamiento en placa por estrías Existen distintas técnicas, el objeto es obtener colonias aisladas. Técnica (a)

Consiste en cargar el asa con la muestra y hacer estrías paralelas en la cuarta parte de la superficie de la placa; se quema el asa, se enfría, se gira la placa 90º y se vuelve a estriar tocando 3 o 4 veces el área sembrada inicialmente y cubriendo otro cuarto de placa. Por último, sin quemar el asa, se estría el resto de la superficie sin sembrar. Técnica (b) Con el asa cargada se hacen 3 o 4 estrías; se quema el asa, se hacen 3 o 4 estrías perpendiculares a las anteriores, se quema el asa y se repite el procedimiento hasta agotar la superficie de la placa.

Técnica (a) Técnica (b) Aislamiento por dilución en medio sólido Se emplean tanto el método de siembra incorporada como el de siembra en superficie. Suele ser necesario diluir la muestra. Para ello se puede preparar las diluciones decimales en condiciones asépticas usando suero fisiológico o algún otro diluyente. La siembra incorporada se realiza tal como se describió anteriormente. También se pueden preparar las diluciones directamente en tubos de agar fundido y termostatizado (20 mL); se agita por rotación entre las manos y se vierte en placas de Petri estériles. Cultivo puro A partir de colonias aisladas en medio no selectivo se realiza un examen microscópico que debe mostrar células razonablemente semejantes respecto al Gram y a la morfología. En el caso de medios selectivos las colonias aisladas deben aislarse nuevamente en medio no selectivo por el método de estrías. Esto se conoce como reaislamiento.

Una vez desarrolladas (próxima clase) se describen las características de las colonias y otros caracteres de los cultivos, que ayudan en la taxonomía de los cultivos bacterianos 1.- Observando las características y cantidad de relativa de cada tipo de colonia aislada en el agar. Las características consideradas para la descripción de la morfología colonial de las bacterias son: color, forma, tamaño, borde, elevación, superficie, pigmentos, etc. 2.- Determinando la pureza por la tinción de Gram de cada tipo de colonia. 3.- Observando los cambios en el medio que rodea a las colonias, que reflejan la actividad metabólica específica de las bacterias recuperadas.

EJERCICIO

Contesta el cuestionario siguiente 1. ¿Qué es un cultivo microbiológico? 2. ¿Qué es una colonia bacteriana? 3. ¿A qué se le denomina cepa en microbiología? 4. ¿Qué información proporciona el desarrollo de bacterias en medios líquidos? 6. ¿Qué características de los microorganismos se aprovechan para su aislamiento? 7. Concepto de cultivo puro 8. Explique que métodos de aislamiento emplearía en el caso de poblaciones microbianas presentes en: i) el agua ii) la leche

PRÁCTICA 1

COMPETENCIA I. Realizar las pruebas de identificación presuntivas de

los organismos

HABILIDADES 3. Efectuar las técnicas de cultivo y aislamiento de microorganismos, de acuerdo a las Normas Oficiales.

Instrucciones al docente El instructor explicará las diferentes técnicas de cultivo, haciendo énfasis en los diferentes medios de cultivo, sólidos y líquidos, y posteriormente hablará sobre los procedimientos establecidos para aislar microorganismos. Instrucciones al alumno Mediante esta práctica adquirirás habilidades y destrezas para sembrar y aislar microorganismos en un medio de cultivo. Por este motivo, se pide tu colaboración entusiasmo y dedicación y atención a todas las indicaciones. 1) Con las precauciones de trabajo en asepsia realice algunas de los procedimientos de siembra i) de líquido a líquido: usando asas o pipetas ii) de líquido a sólido: por extensión o por estrías en inclusión en el agar iii) de sólido a sólido: con asa con suspensión previa en gota de agua iv) de sólido a líquido: con asa con suspensión previa en gota de agua Aislamiento Aísle alguna de las colonias de la caja de Petri: Cada equipo iniciará el aislamiento de microorganismos en medio fresco sólido (de medio líquido a sólido) i) Microorganismos presentes en el agua de consumo humano ii) Microorganismos de la leche o el agua fresca que consumes

CONTINGENCIAS





Falta de autoclave

• Verificar mantenimiento. • Utilizar una olla de presión.

Falta de agua destilada

• Solicitar su compra.





ERRORES TÍPICOS

• Medición incorrecta de volúmenes. • Técnica de siembra incorrecta. • Ruptura del agar. • Contaminación de la placa por presencia de hongos. • Falta de asepsia en el laboratorio • Vertido en placa sin control de condiciones estériles

COMPETENCIA I. Realizar las pruebas de identificación presuntivas de

los organismos

HABILIDADES



RESULTADO DE

APRENDIZAJE

Al término de estas habilidades serás capaz de ejecutar técnicas de tinción además de distinguir las características macroscópicas y microscópicas para la identificación de microorganismos de acuerdo a las Normas Oficiales Mexicanas.

Desarrollo Para la identificación de los microorganismos: se deben tomar en cuenta las características de cultivo morfológicas y tintoriales de los microorganismos. Bacterias Las características empleadas en la clasificación de las bacterias son: • De Cultivo: en medio sólido (colonias) o en medio líquido • Morfológicas y tintoriales: forma, tamaño, forma de agruparse y respuesta a coloraciones • Patológicas y/o simbióticas: producción de enfermedades, asociaciones con vegetales, animales. • Serológicas: reconocimiento por medio de antisueros preparados por inoculación a conejo, cobayo, con el organismo en estudio • Genéticos: análisis de los ácidos nucleícos Las bacterias, junto con los protozoarios, las algas y los hongos incluyendo a los microscópicos (levaduras), constituyen los llamados microorganismos. El término microorganismo no tiene un significado taxonómico preciso sino que agrupa a todos los organismos de dimensiones microscópicas (< 0.1mm) aunque presenten grandes diferencias entre si. Así por ejemplo incluye organismos procariotas (bacterias), eucariotas (hongos, protozoarios, algas). Los virus constituyen un grupo especial ya que no presentan las propiedades fundamentales de la célula, se les denomina entidades biológicas. También difieren notablemente en el tamaño aunque sean todos microscópicos; en una escala comparativa tenemos: Hongos filamentosos > Protozoarios > levaduras > bacterias > virus

TAMAÑO. Esta dada en milímetros. COLOR. Se reporta la coloración de la colonia que aparece en el cultivo. ASPECTO. Puede ser húmeda o seca, se debe tocar con el asa de platino SUPERFICIE. Esta es lisa o rugosa. LUZ RELEJADA. Se lee en la caja de Petri. LUZ TRASMITIDA. Se lee en la caja de Petri. CONSISTENCIA. Se debe tocar con el asa de platino. La coloración de las bacterias tiene como fines:

Los colorantes utilizados son sales en las que el anión o el catión es el responsable del color; en algunos casos se trata de un colorante ácido o aniónico y en otros, básico o catiónico. La célula bacteriana tiene una débil carga negativa cuando el medio externo tiene un pH cercano a la neutralidad. Como la diferencia de carga eléctrica es lo que determina la afinidad entre el colorante y la célula, las bacterias tendrán afinidad por los colorantes básicos (ej.: cristal violeta y azul de metileno). Cuando se utiliza un solo colorante básico el método se denomina coloración simple, mientras que se llama coloración compuesta cuando se usan dos o más; la coloración diferencial es un caso particular de coloración compuesta, ejemplo la de Gram. Agrupación morfológica microscópica y tintorial de las bacterias Aunque existe gran diversidad en la morfología de las bacterias, los organismos individuales presentan alguna de las tres formas generales siguientes: - elipsoidal o esférica (cocos), se presentan en pares, de a cuatro, en cadena, en racimo - cilíndrica o en forma de bastón (bacilos o bastones), se presentan de a dos, en cadena, en empalizada o sin arreglo en especial. - espiral o helicoidal (espirilos), se presentan en general como células individuales, independientes; pero las células de las distintas especies presentan notables diferencias de longitud, número y amplitud de las espiras y rigidez de la pared.

EJEMPLO

Preparación de un frotis Comprende las siguientes etapas: 1) extendido del material en un portaobjeto limpio 2) secado 3) fijación La fijación tiene por objetivo matar los microorganismos, coagular el protoplasma de la célula y adherir la preparación al portaobjeto. Las células se lavan si no están fijadas, durante el proceso de tinción. El agente fijador ideal preserva las estructuras de la célula con su forma y posición sin que aparezcan estructuras que no existían en la célula original. El calor es el método de fijación más utilizado. Cuando además de los microorganismos interesa la observación de células animales o vegetales, se realiza la fijación con metanol o formol, que altera menos que el calor la morfología de las células eucariotas.

Coloración de Gram. Los microorganismos difieren física y químicamente entre si y por eso reaccionan de una manera diferente frente a un determinado colorante. Esto constituye el fundamento de las tinciones diferenciales. La tinción de Gram, la más empleada en bacteriología, es una tinción diferencial. Por este método se clasifican las bacterias en dos grupos: Gram positivos (Gram +) y Gram negativos (Gram -), en función de su reacción frente a la coloración. Según este procedimiento, las células previamente fijadas, se tiñen con solución de cristal violeta, se lavan y se tratan con lugol. El iodo forma un complejo con el cristal violeta, que sirve para fijar éste a la célula. A continuación se agrega un decolorante (alcohol, acetona o mezclas de ambos) en el cual el complejo yodo cristal violeta es soluble. Algunos microorganismos son decolorados (Gram-), mientras que otros no (Gram +). Luego de la decoloración se aplica un colorante de contraste, generalmente safranina, que hace visibles los microorganismos Gram - que habían sido decolorados. Cuando se observa una preparación así teñida se ven bacterias: azul violeta Gram + y rosadas Gram -

Técnica de tinción de Gram • Preparar un frotis • Colocar el porta sobre un soporte para tinciones • Cubrir con solución de cristal violeta y dejar actuar 1 minuto • Lavar suavemente con agua de la llave • Cubrir con lugol y dejar actuar 1 min. Lavar de la misma manera • Cubrir con alcohol-acetona (50% - 50%) y dejar 30 segundos moviendo suavemente la láminilla, hasta que no se arrastre más colorante • Lavar con agua • Cubrir con solución de safranina y dejar 1 min. Lavar y secar • Observar por inmersión. Las bacterias Gram + se verán de color azul-violeta y las Gram - rosadas.

EJERCICIO 1

Hacer que el estudiante conteste las preguntas que a continuación se presentan para que reafirme los conocimientos adquiridos. 1) Describa algunas de las características morfológicas coloniales de bacterias en medio sólido 2) Indique tipos de colonias obtenidas en el ejercicio anterior 3) ¿Piensas que obtuviste un solo tipo bacteriano? ¿Por qué 4) ¿Por qué es necesario efectuar coloraciones para observar bacterias? 5) ¿Cómo clasificarías la coloración de Gram? 6) ¿Cual es la etapa crucial de esta coloración? 7) ¿Cuál es la coloración de las bacterias Gram positivas? 8) ¿Por qué se fija con calor el frotis?

PRÁCTICA 1

COMPETENCIA I. Realizar las pruebas de identificación presuntivas de los

organismos

HABILIDADES



INSTRUCCIONES AL DOCENTE De un cultivo bacteriano en una placa de Petri el alumno debe realizar:

• La morfología colonial • Un frotis • La tinción de Gram • Y la morfología microscópica.

INSTRUCCIONES PARA EL ALUMNO Debes de determinar la forma, disposición, tamaño, color, entre otras características coloniales, frotis, tinción de Gram y la agrupación microscópica de las distintas bacterias que te dará el docente en la práctica. RECURSOS MATERIALES DE APOYO Cultivos bacterianos Portaobjetos Reactivos para tinción de Gram Microscopio Asa de platino

CONTINGENCIAS





Falta de autoclave


Falta de agua destilada

• Solicitar su compra.

Reactivos para la tinción de Gram

• Solicitar que se preparen

Microscopios compuestos

• Verificar que estén en buen

estado para su uso

ERRORES TÍPICOS

• Realizar el frotis grueso

• No fijar el frotis con el calor indicado

• Los tiempos en la tinción no sean los adecuados

• No esterilizar el asa de platino el tiempo óptimo

• Observar erróneamente en el microscopio

• El objetivo de inmersión debe estar humectado con aceite de cedro, para

observar la agrupación microscópica bacteriana

• No diferenciar las bacterias Gram positivas de las negativas

Conclusiones de la competencia

En esta competencia adquiriste las habilidades, destrezas y conocimientos

necesarios para preparar diferentes medios de cultivo, como son sólidos y

líquidos, la esterilización del material microbiológico, la siembra y aislamiento de

diferentes microorganismos, la tinción de cultivos puros por la técnica de Gram,

las características morfológicas coloniales macroscópicas y microscópicas de

bacterias de interés sanitario. Debes adquirir la confianza necesaria en tu trabajo y

desempeño y de esta forma cumplir con la competencia propuesta en este

submódulo. Estos conocimientos los podrás utilizar durante la realización de otro

tipo de análisis que llevarás a cabo en el laboratorio en otros módulos

subsecuentes.

Para que te sean evaluadas las competencias en forma eficiente recuerda que es

importante tu trabajo en el laboratorio al desarrollar las evidencias por desempeño

como por producto, y además poner en práctica en todo momento las evidencias

de actitudes como son la limpieza, el orden y la responsabilidad entre otras.

COMPETENCIA II. Realizar las pruebas de identificación

confirmatorias de los microorganismos

Introducción

Los ensayos bioquímicos tradicionalmente usados, llamados pruebas bioquímicas convencionales, generalmente determinan la actividad de una vía metabólica (conjunto de reacciones químicas) a partir de un sustrato que se incorpora en un medio de cultivo al que la bacteria transforma o no al crecer. Existen numerosos sistemas de identificación bacteriana totalmente automatizables, que simplifican mucho el trabajo y la interpretación de los resultados. Las pruebas o ensayos bioquímicos son pruebas simples que evidencian en forma rápida una determinada actividad enzimática, grupo de enzimas o determinada vía metabólica, crecimiento en presencia de inhibidores, etc. No significan de ninguna manera un estudio profundo del metabolismo bacteriano. Para realizarlas, se pueden usar diferentes sistemas de trabajo (medio de cultivo, indicador, revelador, etc.) que puede cambiar con diferentes organismos: por ejemplo debe agregarse factores de crecimiento en el caso de estudiar la fermentación de distintos azúcares cuando se sabe que el microorganismo en estudio es exigente.

COMPETENCIA ll. Realizar las pruebas de identificación confirmatorias de

los microorganismos

Introducción

En esta guía encontrarás información suficiente que te ayudará a introducirte al fascinante universo de la vida microscópica, la Microbiología. Al incursionar en estos temas, desarrollarás habilidades que te harán competente en el terreno de la microbiológica, cuando lo logres, podrás desempeñarte en el sector salud, industrial, en agricultura y ganadería. Los ensayos bioquímicos tradicionalmente usados, llamados pruebas bioquímicas convencionales, generalmente determinan la actividad de una vía metabólica (conjunto de reacciones químicas) a partir de un sustrato que se incorpora en un medio de cultivo al que la bacteria transforma o no al crecer. Las pruebas o ensayos bioquímicos son pruebas simples que evidencian en forma rápida una determinada actividad enzimática, grupo de enzimas o determinada vía metabólica, crecimiento en presencia de inhibidores, etc. No significan de ninguna manera un estudio profundo del metabolismo bacteriano. El profesor te indicará las actividades que vas a realizar, debes usar diferentes sistemas de trabajo (medio de cultivo, indicador, revelador, etc.) que puedes cambiar con diferentes organismos: por ejemplo debe agregarse factores de crecimiento en el caso de estudiar la fermentación de distintos azúcares cuando se sabe que el microorganismo en estudio es exigente; esto lo realizarás mediante ejemplos, ejercicios y practicas en el laboratorio escolar. Cuando hayas obtenido los conocimientos, habilidades y destrezas, el profesor te indicará que realices diversas pruebas para llegar a la identificación de algunos microorganismos, además observará que tus actitudes cambien, que seas responsable, ordenado y limpio en el trabajo microbiológico.Todo este conjunto será considerado para que adquieras la nueva competencia

HABILIDADES 1. Preparar los reactivos empleados en las pruebas

confirmatorias de identificación microbiana

2. Preparar los medios de pruebas bioquímicas

para la identificación microbiana de acuerdo a los estándares de calidad.

3. Realizar el cultivo de los microorganismos en los medios de pruebas bioquímicas, de acuerdo a las normas oficiales.

4. Manejar los criterios de interpretación de los resultados de las pruebas bioquímicas.

RESULTADO

DE

APRENDIZAJE

Al término de estas habilidades serás capaz de preparar los reactivos, medios de cultivo y siembra en las diferentes pruebas bioquímicas, además debes manejar los criterios de interpretación para la identificación de microorganismos de acuerdo a las Normas Oficiales Mexicana.

Desarrollo La realización de una prueba bioquímica implica: 1) Cultivar el microorganismo en un medio que contiene un determinado sustrato o inhibidor y luego de la incubación se visualiza el crecimiento y la degradación del sustrato, ya sea por viraje de un indicador o por agregado de un reactivo revelador de la presencia del sustrato, o de algún producto de su degradación. 2) Cultivar el microorganismo en un medio de propagación que contenga el sustrato de una enzima inducible y luego de la incubación demostrar la actividad enzimática En todos los casos se debe tener un cultivo fresco (18-24 horas de incubación) en un medio en que el microorganismo se desarrolla en forma óptima, a pH, presión osmótica, atmósfera y temperatura adecuados. Se incluyen siempre controles de calidad, con una cepa positiva y otra negativa para ese test. Si bien existen una gran variedad de pruebas bioquímicas empleadas con fines de identificación, se enumerarán a continuación las más usadas, agrupadas según el tipo de ensayo. 1) Enzimas vinculadas con la respiración: a) oxidasa b) catalasa 2) Descomposición de azúcares simples, ácidos orgánicos y otros: a) Requerimientos de O2: O/F (óxido/ fermentación) b) Producción de ácido, o ácido y gas (TSI, O/F) c) Detección de enzimas y vías metabólicas: RM-VP (rojo de metilo-Voges Proskauer)

3) Fuente única de carbono: citrato, malonato, hipurato para coliformes 4) Uso de compuestos nitrogenados: a) Reducción de nitratos: reducción asimilativa, desasimilativa: desnitrificación b) Degradación de hidratos de carbono, aminoácidos y otros: indol, H2S, fenilalanina, lisina, arginina, ornitina, urea 5) Detección de exoenzimas: amilasas, celulasas, proteasas,desoxiribonucleasas, y hemolisinas 6) Misceláneos: KCN, bilis 7) Test de crecimiento o inhibición: temperatura, NaCl, antibióticos

EJEMPLOS

En la preparación de los reactivos y los medios de cultivo para las pruebas bioquímicas se siguen las indicaciones del fabricante. 1. Fermentación de la glucosa Se usa un caldo con glucosa (azúcar del cual la mayoría de las bacterias quimiotrofas pueden obtener energía, por fermentación o respiración), peptona y un indicador de pH que permite detectar la producción de ácidos. La posible producción de gases (CO2, H2) se detecta en campana de vidrio invertida colocada en el medio. Se dispersa en tubos con 9 mL y se agrega una campanita de vidrio invertida. Se esteriliza, se siembra con asa y se incuba a 35°C por 48 horas Interpretación y lectura a) Tubo testigo b) Fermentación negativa c) Fermentación débil d) Fermentación positiva con gas

FERMENTACIÓN DE LA GLUCOSA EN MEDIO SÓLIDO

Tubo testigo prueba positiva y negativa

2. Prueba de oxido-fermentación (O/F) Es importante en las primeras etapas de identificación de un cultivo. Permite diferenciar las bacterias según el rol del oxígeno en la utilización de hidratos de carbono. Técnica, interpretación y lectura Se inocula por picadura (con punta en lugar de asa) dos tubos con 7cm. de altura del medio de cultivo creando en uno de los tubos condiciones anaeróbicas y se incuba a 35°C por 48 horas o más. La producción de ácido se detecta por la aparición de color amarillo. En caso de microorganismos oxidativos, éste aparece en la superficie. Cuando el microorganismo es fermentador se observa el viraje de todo el tubo. Si el medio no cambia de color con respecto a un tubo sin sembrar, se considera que el microorganismo es inactivo. Se siembran con cepas control positivo: fermentador (Escherichia coli), oxidante (Pseudomonas aeroginosa) y negativo (Microccocus spp). Si la vía es oxidativa, solamente el tubo abierto vira ligeramente en la parte superior a amarillo (y más tarde se extenderá por todo el tubo) y nunca con producción de gases. Si la vía es fermentativa hay un viraje intenso a amarillo que comienza en la parte inferior de los dos tubos con o sin producción de gases. 3. Catalasa Es una enzima que descompone el peróxido de hidrógeno en oxígeno y agua. La mayoría de las bacterias aerobias y anaerobias facultativas poseen actividad catalasa. El H2O2 se forma como producto final del metabolismo oxidativo aeróbico de azúcares. Si se acumula puede ser letal para las células. La catalasa lo descompone:

H2O2 ——> H2O + O2 (burbujas de gas) Procedimiento Cultivo de 24 horas del microorganismo en medio no selectivo, H2O2 al 3%, controles positivos: Staphylococcus aureus, negativo: Streptococcus spp Prueba en portaobjeto: transferir con el asa células del centro de una colonia bien aislada a la superficie de portaobjeto con unas gotas de agua. Emulsionar bien y añadir 1-2 gotas de H2O2 al 3%. Observar liberación de burbujas de O2

Prueba en tubos o cajas de Petri: añadir unas gotas de H2O2 a la superficie de tubo o la caja con agar 4. Oxidasa Esta prueba sirve para determinar la presencia de enzimas oxidasas. La reacción de la oxidasa se debe a la presencia de un sistema citocromooxidasa que activa la oxidación del citocromo que es reducido por el oxígeno molecular que produce agua o peróxido de hidrógeno según la especie bacteriana. El oxígeno actúa por tanto como aceptor final de electrones en la cadena transportadora de electrones. Por lo general, el sistema citocromooxidasa sólo se encuentra en los organismos aerobios, algunos anaerobios facultativos y, excepcionalmente, en algún microaerófilo (Vibrio fetus), pero los anaerobios estrictos carecen de actividad oxidasa. Asimismo, la presencia de oxidasa va ligada a la producción de catalasa, ya que ésta degrada el peróxido de hidrógeno que se produce como consecuencia de la reducción del oxígeno y cuya acumulación es tóxica. El reactivo de la oxidasa más recomendado es la solución acuosa al 1% de diclorhidrato de tetrametil-p-fenilendiamina (reactivo de Kovacs). Es menos tóxico y mucho más sensible que el correspondiente compuesto dimetilo (reactivo de Gordon y McLeod), pero es más caro. Este reactivo tiñe las colonias oxidasa positivas de color lavanda que vira gradualmente a púrpura-negruzco intenso.

Realización de la prueba:

a) Método en placa directa:

• Agregar directamente 2-3 gotas de reactivo a algunas colonias. No inundar toda la placa y no invertirla.

• Observar los cambios de color. Con el reactivo de Kovacs la reacción se produce en unos 10-15 segundos, mientras que con el de Gordon y McLeod es dentro de los 10-30 minutos.

b). Método indirecto sobre papel:

• Colocar un trozo de papel de filtro de 3x3cm aproximadamente en una placa de Petri.

• Agregar 2-3 gotas del reactivo de Kovacs en el centro del papel. • Extender con el asa de siembra una colonia sobre el papel impregnado. • La reacción de color positiva se produce a los 5-10 segundos.

Negativo Positivo 4. Degradación del almidón Sembrar los microorganismos en estudio en la superficie de cajas de Petri con caldo simple enriquecido con 2% de almidón. Incubar a 28-35°C por 48 horas. Interpretación y lectura: agregar a las cajas solución de Lugol (sol. Iodoiodurada): Positivo: color azul debido a reacción de las dextrinas por hidrólisis del almidón. 5. Medio Agar Kligler inclinado o TSI Es un medio diferencial, en éste algunos microorganismos tienen la facultad de fermentar a los hidratos de carbono (lactosa, glucosa y sacarosa) al mismo tiempo, unos fermentan solamente a la glucosa y no son capaces de fermentar a los demás azucares, la fermentación de los carbohidratos puede presentarse con producción o no de gas. La fermentación se produce aeróbicamente (en la superficie) y anaeróbicamente (en la capa inferior del cultivo).

Técnica, interpretación y lectura. Sembrar por picadura y estría, se determina la producción de ácido sulfhídrico, requerimiento del carbono de lactosa, glucosa y sacarosa con producción de ácido y gas.

control fermentación producción fermentación de los tres azu-- de sacarosa y de H2S cares (ácido) con gas y H2S lactosa

6. Medio de SIM o MIO vertical

Este medio se utiliza para tres pruebas bioquímicas: la del sulfuro de hidrógeno (S) de la misma manera que en el agar Kliger, la del indol (I) y la movilidad (M).

La movilidad (M) a través del medio semisólido se traduce por diseminación de la opacidad bacteriana a partir del trayecto de la picadura de inoculación ( reacción positiva). Si la movilidad es negativa, el crecimiento se encuentra restringido al trayecto de la picadura.

Las bacterias tienen movilidad por medio de sus flagelos, que se encuentran principalmente entre los bacilos sin embargo, algunas formas de cocos son móviles, pueden contener un solo flagelo o muchos, además su localización varia con la especie bacteriana y las condiciones de cultivo. Los organismos no móviles carecen de flagelos.

Técnica, interpretación y lectura. Sembrar por picadura. Se determina producción de ácido sulfhídrico, Indol del triptófano, movilidad y forma de desarrollo. Recordar que se añade el reactivo de KOVACS 0.5 ml La prueba es positiva cuando los microorganismos móviles migran de la línea de punción y se difunden en el medio, provocando turbiedad. La prueba es negativa cuando el crecimiento acentuado siguiendo la línea de punción, el medio circundante se mantiene claro

Prueba del Indol (I): Esta prueba se analiza en el medio de SIM, el cual se utiliza también para investigar la movilidad (M) y la producción de H2S (s). Este medio enriquecido con triptófano, aminoácido suministrado por una peptona adecuada que se descompone en indol por acción de algunas bacterias. Para comprobarlo pueden realizarse las pruebas de Erlich o de Kovac´s: Se requiere agregar unas gotas de reactivo de Erlich o de Kovac´s a la superficie del medio entubado después de que han crecido las colonias. La reacción positiva hará que la solución cristalina adquiera un color rosa fuerte o rojo. De no ocurrir esto la prueba es entonces negativa.

7. Caldo urea El sustrato urea es una diamina del ácido carbónico, a la que frecuentemente se le menciona como carbamida. Todas las amidas son rápidamente hidrolizadas. La hidrólisis de la urea es catalizada por una enzima específica, la ureasa, para dar dos moléculas de amoniaco. En solución la urea se hidroliza dando carbonato de amonio como producto final. El Ph es de 7. Técnica, interpretación y lectura. Se siembra con asa y se incuba a 35°C por 48 horas. Si el medio es de color amarillo es ácido prueba negativa; si cambia de color es alcalino y es prueba positiva.

control negativo positivo 8. Prueba de Voges-Proskauer Esta reacción se basa en la detección del acetilmetilcarbinol (acetoína) un producto final neutro derivado del metabolismo de la glucosa, ésta es metabolizada en ácido pirúvico, intermediario clave en la glucólisis. A partir del ácido pirúvico una bacteria puede seguir muchas vías. La producción de acetoína es uno de los ciclos para la degradación de la glucosa en las bacterias Técnica, interpretación y lectura. Para esta prueba se necesita caldo RM-VP, se determina desarrollo bacteriano en el caldo. Con producción de acetil-metil carbinol por fermentación de glucosa durante 48-72 horas. Agregue a cada tubo dos gotas de solución cloruro férrico al 2% y 5 ml de KOH al 10%, agite y deje reposar, una coloración roja o rosa indicará reacción positiva.

9. Prueba del rojo de metilo Para esta prueba se requiere de un cultivo en 5 ml de caldo RM-VP incubado durante 5 días. Después de incubado agregar 5 gotas del indicador rojo de metilo. La prueba es positiva si el medio vira a color rojo o rosa.

10. Agar citrato de Simmons El medio utilizado para la fermentación del citrato contiene sales de amonio inorgánicas. Un organismo que es capaz de utilizarlo como única fuente de carbono utiliza también las sales de amonio como su única fuente de nitrógeno. Las sales de amonio se desdoblan en amoniaco con la siguiente alcalinidad. Técnica, interpretación y lectura Siembra por picadura y estría. Se determina aprovechamiento de carbono de citrato. La prueba es positiva cuando hay crecimiento con un color azul intenso o únicamente crecimiento; negativa no hay crecimiento.

Negativo positivo control 11. Caldo lactosado (medio de enriquecimiento). Se utiliza para la prueba presuntiva de Coliformes 12. Caldo bilis verde brillante (medio selectivo). Se utiliza para confirmar la presencia de Coliformes 13. Placas con Agar endo Siembra por estría. Medio selectivo en el cual se determina bacilos gram (-), enterobacterias, color característico de la colonia (verde brillante metálico, para E. Coli) Caracteres serológicos A los efectos de realizar identificaciones más rápidas, o cuando las pruebas bioquímicas no son concluyentes, se recurre al uso de reacciones antígeno-anticuerpos.

Los antígenos bacterianos pueden ser capsulares, somáticos (O) que corresponden al lipopolisacárido de la pared de los Gram negativos, flagelares (H) y los antisueros se identifican con esas letras y el número o letra del antígeno correspondiente. En una primera identificación se usan sueros polivalentes y para la caracterización serológica se usan sueros monovalentes dentro de cada tipo de antígeno. Existen en el comercio antisueros para la caracterización de numerosas especies bacterianas y de virus. Se puede expresar el nombre de una cepa de la siguiente manera especie Rhizobium loti 18 03 Género biotipo serotipo

EJERCICIO

Hacer que el estudiante conteste las preguntas que a continuación se presentan para que reafirme los conocimientos adquiridos

CUESTIONARIO 1. Es necesario un cultivo puro para realizar pruebas bioquímicas ¿Por qué? 2. ¿Qué es una prueba bioquímica? 3. ¿Qué utilidad tienen las pruebas bioquímicas? 4. ¿Qué es una enzima? ¿Qué importancia tienen en las reacciones bioquímicas de los microorganismos-medios de cultivo? 5. ¿Qué entiende por metabolismo bacteriano?

6. Dar 3 ejemplos de subproductos obtenidos por el metabolismo de una bacteria 7. Describa 3 pruebas bioquímicas diferentes a las estudiadas en esta práctica.

PRÁCTICA 1

COMPETENCIA II. Realizar pruebas de identificación

confirmatorias de los microorganismos

HABILIDADES

1. Preparar los reactivos empleados en las pruebas confirmatorias de identificación microbiana

2. Preparar los medios de pruebas bioquímicas para la identificación microbiana de acuerdo a los estándares de calidad.



A continuación se propone un esquema de trabajo para la identificación de una cepa bacteriana desde el punto de vista bioquímico (biotipo): 1) Obtener un cultivo puro 2) Examen microscópico de células vivas y de frotis teñido por coloración de Gram. Se determina así la forma y la respuesta al Gram del organismo en estudio, la forma de agrupación, la presencia de esporas y otras características de interés. 3) Determinar las características nutricionales, que en general se desprenden de los métodos empleados en el aislamiento y cultivo anteriores: fotoautótrofos, fotoheterótrofos, quimiautótrofos, quimioheterótrofos. 4) Realización de pruebas primarias: En bacterias, se utiliza un grupo de pruebas, que se denominan pruebas primarias, con las cuales se puede determinar el género, grupo de géneros o en algún caso la familia a la que pertenece un aislamiento. Estas pruebas son: Gram, morfología, catalasa, oxidasa, OF (oxido-fermentación), fermentación de la glucosa, esporas, crecimiento en aerobiosis y anaerobiosis y movilidad.

5) Realización de pruebas secundarias y terciarias a efectos de llegar a especie. Estas dependerán del género o familia determinado, por ejemplo: producción de pigmentos, de indol a partir del triptofano, producción de coagulasa, de fenilalanina deaminasa, etc. Instrucciones al docente El instructor indicará los medios que debe preparar el alumno, el procedimiento para esterilizarlos, debe realizar la siembra y aislamiento de los microorganismos presentes en las muestras que analizará; además hará la siembra en las pruebas bioquímicas adecuadas, para manejar los criterios de interpretación de los resultados obtenidos. Instrucciones al alumno Mediante esta práctica aprenderás a preparar y esterilizar los medios de cultivo, harás la siembra y aislamiento de algunos microorganismos y posteriormente sembrarás las pruebas bioquímicas las cuales se utilizan para favorecer el crecimiento de microorganismos y poder llegar a su identificación. Por este motivo, se pide tu colaboración entusiasmo, dedicación y atención a todas las indicaciones dadas. RECURSOS MATERIALES Y DE APOYO Medios de cultivo, tubos con Agar Kligler o TSI, tubos con medios SIM, tubos con caldo urea, tubos con caldo RM-VP, tubos con Agar citrato de Simmons, tubos con caldo lactosado, tubos con gelatina, tubos con caldo bilis verde brillante

CONTINGENCIAS


Falta de gas en el laboratorio

• Solicitar su compra antes de realizar la practica.

Energía eléctrica

• Verificar voltajes apropiados.

Autoclave presenta fallas


Falta de agua destilada • Solicitar su compra.





ERRORES TÍPICOS

• Falta de control de la temperatura por sobrecalentamiento del medio. • Medición incorrecta de volúmenes. • Cálculos erróneos en la estimación de pesos en los medios • Fallas en el control de las condiciones de esterilización, temperatura,

presión y tiempo. • Vertido en tubos sin control de condiciones estériles • Mal sembrado en las pruebas bioquímicas • Tiempo de incubación incompleto • Temperatura no óptima


En esta competencia adquiriste las habilidades, destrezas y conocimientos

necesarios para preparar reactivos, medios de cultivo para las pruebas

bioquímicas, realizaste los cultivos de microorganismos y manejaste los criterios

de identificación de los resultados de las pruebas bioquímicas efectuadas.

Es importante que adquieras la confianza necesaria en tu trabajo y desempeño y

de esta forma cumplir con la competencia propuesta en este submódulo. Estos

conocimientos los podrás utilizar durante la realización de otro tipo de análisis

que llevarás a cabo en el laboratorio en otros módulos subsecuentes.

Para que te sean evaluadas las competencias en forma eficiente recuerda que es

importante tu trabajo en el laboratorio al desarrollar las evidencias por desempeño

como por producto, y además poner en práctica en todo momento las evidencias

de actitudes como son la limpieza, el orden y la responsabilidad entre otras.

PRACTICA INTEGRADORA DEL SUBMODULO


Submódulo II Manejar las técnicas de identificación microbiológicas de acuerdo a las NOM


1. Realizar las pruebas de identificación presuntivas de los microorganismos.

2. Realizar las pruebas de identificación confirmatorias de

los microorganismos.

Habilidades



3. Efectuar las técnicas de cultivo y aislamiento de microorganismos, de acuerdo a las Normas Oficiales.


5. Distinguir las características morfológicas macroscópicas y microscópicas

1. Preparar los reactivos empleados en las pruebas confirmatorias de identificación microbiana

2. Preparar los medios de pruebas bioquímicas para la identificación microbiana de acuerdo a los estándares de calidad.



INSTRUCCIONES PARA EL DOCENTE

Profesor en esta práctica, se conjuntan las dos competencias del segundo submódulo, con sus respectivas habilidades, esta actividad se diseña para demostrar que el alumno adquirió las competencias. El objetivo básico que se proporcionó a los educandos, fue una variedad de técnicas microbiológicas de gran utilidad en las actividades desarrolladas en un laboratorio escolar. Se plantea que el alumno pueda llevar a cabo en forma conjunta las técnicas aprendidas en las sesiones de practicas de laboratorio, utilizando por ejemplo una muestra de agua potable de la red municipal, el análisis de un alimento (embutido), a los cuales se les puede practicar las pruebas de identificación presuntivas y confirmatorias a los microorganismos encontrados en esas muestras. INSTRUCCIONES AL ALUMNO El profesor te va a indicar que lleves una muestra de agua, puede ser potable o embotellada, también debes llevar un alimento de preferencia que sea un embutido; en los cuales vas a realizar pruebas microbiológicas de identificación presuntivas y confirmatorias. Como recordarás debes tener cuidado al realizar los análisis respectivos porque es muy fácil de contaminarse con otros microorganismos no deseables y que pueden interferir con tus resultados. RECURSOS MATERIALES DE APOYO Matraces Erlenmeyer Reactivos Tubos de ensaye Papel aluminio Medios de cultivo deshidratados Autoclave Agua destilada Termómetro Agua corriente Mechero de Bunsen Caldo lactosado Balanza analítica Caldo bilis verde brillante Probetas graduadas de 100 ml Cajas de Petri Estufas de incubación Pipetas graduadas de diferentes volúmenes Agentes limpiadores diversos Laboratorio con tarja Papel absorbente Batas Algodón

CONTINGENCIAS






Falta de reactivos y medios de cultivo Verificar si hay en existencias, si no los hay, buscar sus equivalentes

Falta de cristalería Conseguir toda la cristalería necesaria Autoclave

Revisar su funcionamiento, en caso de ser necesario conseguir una olla de presión.


• No pesar las cantidades exactas de los medios de cultivo deshidratados • No medir volúmenes exactos de agua. • No utilizar los materiales de limpieza adecuados • Falta de identificación en los medios preparados • No enjuagar en forma eficiente el material y tengan residuos del agente

limpiador y esto interfiera con los resultados • No controlar la temperatura del autoclave y de la estufa de incubación • No respetar tiempos para llevar a cabo los procesos • No hacer bien los cálculos para la preparación de los medios de cultivo • No sembrar adecuadamente (picadura o por estría) las pruebas

bioquímicas • No saber interpretar los resultados de las pruebas bioquímicas

CONCLUSIONES DE LA GUÍA DE APRENDIZAJE

En estas dos competencias adquiriste las habilidades destrezas y

conocimientos necesarios para preparar medios de cultivo, su esterilización,

efectuar las técnicas de cultivo y aislamiento de microorganismos, la técnica de

tinción de Gram para observar la morfología microscópica; también aprendiste a

preparar, sembrar y a interpretar las pruebas bioquímicas para poder identificar

algunas bacterias de interés sanitario en el laboratorio microbiológico. De tal

forma que obtengas la confianza necesaria en tu trabajo y desempeño y de esta

forma cumplas con las competencias propuestas en este submódulo. Estos

aprendizajes básicos podrás utilizarlos durante la realización de otro tipo de

análisis microbiológico que se llevarán a cabo en semestres posteriores en la

carrera de Laboratorista Químico.

Durante este submódulo aprendiste a realizar las pruebas de identificación

presuntiva y confirmatoria de los microorganismos presentes en una muestra

determinada.

La evaluación se aplicará de acuerdo a los instrumentos, a las guías de

observación y a las listas de cotejo en base a las habilidades y destrezas que

demuestres en los ejercicios y practicas en el laboratorio, para que adquieras las

competencias de este submódulo.


Ward, O. P. (1991). Biotecnología de la fermentación. Ed. Acribia, Zaragoza. Crueger, W., y A. Crueger. (1993). Biotecnología: Manual de Microbiología Industrial. Ed. Acribia, Zaragoza. Bourgeois, C. M., y J. P. Larpent. (1995). Microbiología Alimentaria 2. Fermentaciones alimentarias. Ed. Acribia, Zaragoza. Jones, D. G. (1993). Exploitation of microorganisms. Ed. Chapman and Hall, Londres Leveau, J. Y., y M. Bouix. (2000). Microbiología industrial: los microorganismos de interés industrial. Ed. Acribia, Zaragoza. Mara D. y Horan, N. (2003). Handbook of Water and Wastewater Microbiology. Ed. Academic Press, Amsterdam. Demain, A. L., y J. E. Davies. (1999). Manual of Industrial Microbiology and Biotechnology. Ed. American Society for Microbiology, Washington D. C. Glazer, A. N., and H. Nikaido. (1998). Microbial Biotechnology. Fundamentals of applied Microbiology. Ed. Freeman, Nueva York. Gacesa, P., y J. Hubble. (1990). Tecnología de las enzimas. Ed. Acribia, Zaragoza.

Hackett, W.J. y G.P. Rubbins. (1985). Manual de prevención de accidentes y primeros auxilios. México Editorial Porrua.

Microbiología / Thomas D. Brock, Michael T. Madigan 2a. ed. en español, 1993. México ; Englewood Cliffs : Ed. Prentice Hall Hispanoamericana.

Microbiología / Michael J. Pelczar, Jr., Roger D. Reid 2a. ed. en español., 1982. México : Ed. McGraw-Hill.

Tratado de microbiología: con inclusión de inmunología y genética molecular / Bernard D. Davis2a. ed., 1978. Barcelona : Ed. Salvat.

Internet: http://bilbo.edu.uy/~microbio/RMVP.html http://bilbo.edu.uy/~microbio/indol.html http://bilbo.edu.uy/~microbio/citrato.html http://edicion-micro.usal.es/web/identificacion/AyudaPruebas.html

Glosario

ANTIBIOTICO: Término que comprende todas las sustancias antimicrobianas independientemente de su origen, ya sean derivadas de microorganismos. ANTICUERPO: Sustancia defensora (proteína) sintetizada por el sistema inmunológico como respuesta a la presencia de una proteína extraña (antígeno) que el anticuerpo neutraliza. CEPA: En microbiología, conjunto de virus, bacterias u hongos que tienen el mismo patrimonio genético. ENZIMA: Catalizador biológico, normalmente una proteína que mediatiza y promueve un proceso químico sin ser ella misma alterada o destruida. FERMENTACIÓN: Conversión biológica anaeróbica (sin oxígeno) de las moléculas orgánicas, generalmente hidratos de carbono, en alcohol, ácido láctico y gases, mediante la acción de ciertas enzimas que actúan bien directamente o como componentes de ciertas bacterias y levaduras. MICROORGANISMO: Organismos microscópicos pertenecientes por regla a virus, bacterias, algas, hongos, protozoos. TOXINA: Proteína responsable de la especificidad funcional de ciertas bacterias, que es venenosa para determinados organismos. VIRUS: Entidad celular infecciosa que, aunque puede sobrevivir extracelularmente, es un parásito absoluto porque solamente es capaz de replicarse en el seno de células vivas especificas, pero sin generar energía ni ninguna actividad metabólica.

Anexos





para el desempeño.






















evaluación.






4 Orden.





8 Perseverancia.

Demostrar un interés permanente por lograr lo propuesto.

Submódulo III••• REALIZA LOS ENSAYOS PRELIMINARES Y CONFIRMATORIOS

PARA IDENTIFICACIÓN DE SUSTANCIAS QUÍMICAS •••



NOMBRE ESTADO






NOMBRE ESTADO



NOMBRE




Objetivo General

En este submódulo obtendrás las habilidades y competencias necesarias para realizar los ensayos preliminares y confirmatorios para la identificación de sustancias químicas. Serás capaz de realizar técnicas de análisis cualitativo en el laboratorio Químico- Biológico, utilizando técnicas de separación de mezclas, ensayos preliminares y confirmatorios para la identificación de sustancias químicas. Adquirirás la habilidad para distinguir entre las propiedades físico-químicas de varias sustancias, lo que te dará mayor seguridad en el manejo de sustancias químicas. Conocerás las bases de las técnicas de muestreo para el análisis y a partir de una muestra problema serás capaz de identificar los componentes que la forman. Debido a que las actividades a desarrollar en esta guía tienen cierto grado de complejidad y adquieres cierta autonomía, además de requerir la colaboración de otras personas, es por ello, que se clasifican en el Nivel 2 de competencia.

Índice

I. Mapa curricular



3.1 Preparar las muestras para la identificación de sustancias.

1. Preparar materiales y reactivos de acuerdo al tipo de muestra empleada.

2. Efectuar el muestreo de la sustancia problema. 3. Realizar el tratamiento previo de las muestras

sujetas al análisis

3.2 Realizar ensayos preliminares para la identificación de sustancias.

1. Efectuar el muestreo de sustancias químicas. 2. Realizar ensayos a la flama. 3. Ejecutar ensayos a la perla de bórax. 4. Realizar ensayos de reacción con ácido sulfúrico

concentrado y diluido. 5. Ejecutar ensayos de calentamiento en tubo al rojo. 6. Realizar reacciones para la identificación

preliminar de sustancias químicas.

3.3 Realizar ensayos preliminares para la identificación de sustancias.

1. Efectuar el muestreo de las sustancias problema. 2. Realizar el análisis para la identificación

confirmatoria de cationes. 3. Realizar el análisis para la identificación

confirmatoria de aniones. 4. Realizar el análisis para la identificación de

sustancias empleando técnicas instrumentales.



VI. Glosario

VII. Anexos

Mapa Curricular

Un mensaje para ti Te encuentras al inicio de tu carrera, por lo que es necesario tengas en mente lo que se espera de ti durante el proceso de tu formación profesional. Es importante que antes de iniciar entiendas cuales son los contenidos, lo que vas a aprender, las competencias que vas a adquirir, así como las habilidades destrezas y actitudes que vas a desarrollar.

Esta guía te proporcionará los elementos necesarios que te permitirán iniciarte en el mundo de la química analítica. Adquirirás las habilidades y destrezas necesarias para conocer las propiedades químicas de las sustancias, aprenderás a identificar grupos de elementos y sustancias para con esto adquirir un mayor entendimiento de las bases de la química.

Además serás capaz de realizar los ensayos preliminares y confirmatorios para la identificación de sustancias químicas, las cuales te permitirán insertarte en el área laboral de laboratorios de investigación químico-biológicos, así como de control de calidad.

Para poder llevar a cabo algunas de las prácticas de la presente guía, es necesario recurrir a técnicas de separación de mezclas como sedimentación, filtración y centrifugación, incluidas en el submódulo I, las identificaciones que se llevan a cabo en esta guía son de carácter cualitativo (identifica qué elementos lo componen sin determinar la cantidad) al igual que en el submódulo II, incluye la identificación cualitativa de microorganismos.

El desarrollo didáctico de los contenidos de esta guía de aprendizaje son presentados de manera 100% práctica.

Esta guía te es presentada, de tal manera que para cada habilidad se incluye un ejemplo, un ejercicio y una práctica. Al inicio de cada habilidad comenzamos con una introducción general al tema. Algunos de los ejemplos están presentados en forma esquemática para tu mejor comprensión, los ejercicios incluyen cuestionarios para complementar tu conocimiento; incluimos además, cuadros de doble entrada que te permitirán relacionar diferentes conceptos (por ejemplo; reactivo vs. analita). Se incluyen además, prácticas integradoras con las cuales se pretende englobar el conocimiento adquirido, con las diferentes habilidades y competencias.

Para comprobar que se ha desarrollado las competencias en todos los apartados señalados en la presente guía, se utilizarán dos tipos de instrumentos de evaluación: Las guías de observación para medir tu desempeño y las listas de cotejo para los productos logrados. ¡Te damos la más cordial bienvenida al tercer submódulo de tu carrera y te deseamos que todos tus objetivos y metas sean logrados plenamente!

Simbología

PRACTICA

EJEMPLO

ERRORES TÍPICOS

EJERCICIO

CONCLUSIONES

INTRODUCCION

CONTINGENCIA

OBJETIVO


Módulo II Realizar técnicas de análisis cualitativo Químico-Biológicas en el laboratorio

Submódulo III Realizar los ensayos preliminares y confirmatorios para la identificación de sustancias químicas.


I. Preparar las muestras para la identificación de sustancias.

II. Realizar ensayos preliminares para la identificación de sustancias.

III. Realizar las pruebas confirmatorias para la identificación de

sustancias.

COMPETENCIA I. Preparar las muestras para la identificación de sustancias.

Introducción

Es importante que antes de iniciar cualquier análisis químico, conozcas las actividades previas que se deben realizar para que el resultado de tu análisis no se vea afectado. Son tan importantes estas actividades, tanto como el análisis mismo, ya que de no llevarlas a cabo de manera adecuada corres el riesgo de que el resultado de tu análisis no sea el correcto, es por esta razón que vamos a comenzar a desarrollar esta competencia; la cual, conforme la vayas perfeccionando, te será tan habitual y cotidiana que posteriormente seguramente la realizarás hasta sin darte cuenta. Con esta competencia serás capaz de realizar las actividades previas para la ejecución de un análisis cualitativo; como son, la preparación de reactivos necesarios para el análisis, efectuar el muestreo y realizar el tratamiento previo a las muestras sujetas al análisis.

Las habilidades adquiridas con esta competencia, te serán útiles no sólo para el análisis químico cualitativo, sino también para cualquier otra disciplina, que requiera preparar una muestra antes de analizar. Por lo tanto, te serán sumamente útiles, estas habilidades, para ingresar a laborar en cualquier laboratorio de análisis químico. Inicialmente, comenzaremos con un ejemplo general de preparación de una muestra para análisis. Partimos de un ejemplo general debido a que las características de una sustancia pueden ser tan variadas que es difícil establecer una metodología para cada una de ellas. Posteriormente seguiremos con dos ejercicios, los cuales te permitirán poner en práctica la manera en como se prepara una muestra para el análisis; y por último se lleva a cabo una práctica integradora con la que se engloban todas la habilidades que incluyen esta competencia.

HABILIDADES


2. Efectuar el muestreo de la sustancia problema.

3. Realizar el tratamiento previo de las muestras sujetas al análisis.

RESULTADO DE

APRENDIZAJE

Al término de estas habilidades serás capaz de ejecutar todas las actividades previas al análisis cualitativo, como son: preparar reactivos y materiales, generalidades del muestreo y tratamiento de las muestras.

Desarrollo

El muestreo se refiere a la selección de unidades individuales de sustancias a analizar. El muestreo comprende, asimismo, la selección de la alícuota representativa de cada unidad de una mezcla homogénea, justo antes de proceder al análisis en el laboratorio. La muestra debe representar verdaderamente la composición del material objeto de análisis.

Como la mayor parte de las reacciones y separaciones de los distintos métodos analíticos, se practican sobre especies en disolución, las sustancias sólidas han de disolverse antes de poder efectuar su análisis sistemático. Por otra parte, es de gran interés para el alumno observar los fenómenos que se producen al ensayar los diferentes disolventes empleados sobre la sustancia a analizar, y, asimismo, se obtienen valiosos datos sobre su naturaleza al conocer su solubilidad, parcial o total, de un problema en dichos disolventes, ya que el análisis cualitativo se basa, en gran parte, en las diferentes solubilidades de las sales.

EJEMPLO 1

PREPARACION UNA MUESTRA PARA LA IDENTIFICACIÓN DE SUSTANCIAS

1) La muestra sólida sujeta de análisis, antes de cualquier cosa debe de realizarse una observación minuciosa de sus características físicas como color, olor, apariencia, forma y tamaño de los cristales, magnetismo, etc., ya que estas características pueden darte información preliminar de la identificación de la sustancia, por lo tanto se empieza con un registro de estas características.

2) Si la muestra presenta características heterogéneas o su tamaño de partícula es muy grande o irregular, debe pulverizarse en mortero para homogenizarla.

3) Ya que se tiene la muestra sólida pulverizada, se procede a realizar el análisis químico cualitativo. Si se opta por los ensayos por vía seca, se puede tomar la muestra directamente después de pulverizar. Por otro lado, si lo que se requiere es un ensayo por vía húmeda (que por lo general son los más comunes) se procede a preparar una solución con la muestra sólida.

4) La solución es preparada, evitando cualquier contaminación o interferencia utilizando agua destilada, ácidos diluidos y ácidos concentrados, dependiendo de la solubilidad de la muestra.

EJERCICIO 1

Con las muestras proporcionadas por el profesor completa la siguiente tabla.

Auxíliate por una lupa.

Características Muestra 1 Muestra 2

1. Estado Físico

2. Apariencia

3. Color

4. Olor

5. Cristales

6. Homogénea/Heterogénea

7. Solubilidad

EJERCICIO 2 1. Prepara las siguientes soluciones:

i. HCl 1% ii. HNO3 1% iii. Agua Regia HCl-HNO3 3:1

2. Para la preparación de las soluciones tiene que tomar en cuenta

las siguientes consideraciones: i. Evitar el uso de reactivos que no sean grado analítico y

cuando se sospeche que lleven impurezas. ii. Guardar en frascos de vidrio y de color ámbar. iii. Etiquetar las soluciones y colocar fecha de elaboración y de

caducidad.

3. Realiza diferentes pruebas de solubilidad a las dos muestras proporcionadas en el Ejercicio 1 y completa la siguiente tabla:

Agua HCl 1 %

HCl Conc.

HNO3 1 %

HNO3 Conc.

Agua Regia

Observaciones

Muestra 1

Muestra 2

Nota 1: Realizar la prueba de solubilidad en el orden en que se marca en la tabla. Si la muestra es soluble, ya no solubilizar en los ácidos siguientes. Nota 2: Si la muestra no es soluble en ningunos de los solventes propuestos, caliente con mechero. Realice esta operación usando campana de extracción.

PRACTICA 1

COMPETENCIAS I. Preparar las muestras para la identificación de sustancias.

HABILIDADES


2. Efectuar el muestreo de la sustancia problema.

3. Realizar el tratamiento previo de las muestras sujetas al análisis.

PREPARAR UNA MUESTRA PROBLEMA PARA EL ANÁLISIS

Instrucciones para el docente Es sumamente importante destacar la importancia del uso de equipo de seguridad, campana de extracción y extractores durante la práctica del laboratorio, ya que se utilizan sustancias muy peligrosas. Instrucciones para el alumno Realiza la práctica, tal como te lo indica el procedimiento. Después de terminada elabora un informe donde incluyas tus observaciones durante la práctica, así como tus conclusiones. Procedimiento de la práctica.

1. Realiza un análisis de las características físicas de cada muestra proporcionada por el profesor y regístralas

2. Si la muestra es heterogénea, homogenízala pulverizando con ayuda de

un mortero y luego prepara una disolución porcentual al 1%.

3. Si la muestra es un metal o aleación, la muestra se toma en forma de virutas pequeñas o rebabas y se realiza una disolución utilizando los

disolventes adecuados (HCl, HNO3, agua regia) y calentar para favorecer la disolución.

NOTA: Este paso debe realizarse en campana de extracción.

4. Guardar las soluciones preparadas en frascos color ámbar perfectamente

limpios y secos.

5. Etiquetar colocando, fecha de elaboración y número de muestra

6. Entrega un cuadro que presente a cada una de las muestras con las características identificadas e incluye tus comentarios generales a cerca de las muestras analizadas.

Recursos materiales de apoyo Vidrio de reloj Espátula Lupa Mortero y pistilo Vaso de precipitados Agitador de vidrio Tripié Malla de asbesto Mechero Bunsen Campana de extracción Balanza analítica Frascos de vidrio

CONTINGENCIAS

CONTINGENCIA SOLUCIÓN Si durante la disolución de la muestra ésta presenta partículas insolubles.

Comprobar que se está utilizando el disolvente adecuado. Aplicar temperatura.

Muestras con partículas que presentan extremada dureza que impide su pulverización.

Disolver directamente sin pulverizar.

ERRORES TÍPICOS

• Utilizar ácidos sin el equipo de seguridad adecuado (guantes, gafas de

seguridad), uso de campana de extracción. • Trabajar sin las condiciones de orden y limpieza adecuados provocando,

contaminación de las muestras.


En esta competencia has adquirido la habilidad realizar las actividades previas al análisis químico. Comenzaste conociendo los caracteres organolépticos de las sustancias, posteriormente aprendiste a preparar la muestra para el análisis y finalmente mediante una práctica integradora pusiste en práctica todas estas habilidades. Todas las actividades propuestas en la presente guía, serán evaluadas usando los instrumentos de evaluación: guías de observación para medir el desempeño del alumno y las listas de cotejo para los productos logrados.

COMPETENCIA II. Realizar ensayos preliminares para la identificación de sustancias.

Introducción

Los ensayos preliminares corresponden a una serie de pruebas que se realizan a una muestra, con la cual es posible predecir con mucha certeza la composición química de una sustancia. La importancia de este tipo de ensayos radica en que puedes ahorrar mucho tiempo y reactivos al tratar de identificar de manera

preliminar el contenido de ciertas sustancias en una muestra, sin necesidad de realizar toda una marcha analítica, por ejemplo. Con esta competencia serás capaz de realizar los ensayos preliminares para la identificación de sustancias químicas en una muestra problema. Los temas que trataremos en este apartado son los ensayos por vía seca, los cuales son: identificación de caracteres organolépticos, ensayo a la llama, ensayo a la perla, ensayo en tubo y ensayo con ácido sulfúrico. Las habilidades adquiridas con esta competencia, te serán sumamente útiles para ejecutar ensayos preliminares de sustancias en cualquier laboratorio químico. La importancia de dominar esta competencia radica en que, en la medida que vas aprendiendo a ejecutar los ensayos preliminares, comenzarás a conocer e identificar las propiedades físico-químicas de las sustancias y esta cualidad es muy apreciada en un Técnico Laboratorista por parte de los laboratorios químicos. Inicialmente, comenzaremos con ejemplos para cada habilidad. Posteriormente seguiremos con ejercicios a realizar en el laboratorio, y por último se llevará a cabo una práctica integradora con la que se engloban todas las habilidades que incluyen esta competencia. Incluimos además, cuestionarios al final de cada ejercicio para una mejor comprensión de cada tema.

HABILIDADES

1. Efectuar el muestreo de sustancias químicas 2. Realizar ensayos a la flama 3. Ejecutar ensayos a la perla de bórax 4. Realizar ensayos de reacción con ácido sulfúrico

concentrado y diluido 5. Ejecutar ensayos de calentamiento en tubo al rojo 6. Realizar reacciones para la identificación preliminar de

sustancias químicas

RESULTADO DE

APRENDIZAJE

Al término de estas habilidades serás capaz de ejecutar los ensayos preliminares (ensayos por vía seca), comunes durante el análisis químico cualitativo.

Desarrollo Ensayos por vía seca El análisis por vía seca comprende ensayos preeliminares que se practican directamente sobre las muestras sólidas o sobre los productos obtenidos al evaporar a sequedad en baño maría.

Estos ensayos presentan las ventajas de que con muy poca muestra y poco tiempo se pueden deducir gran número de indicaciones útiles; además de que las técnicas son baratas y muy específicas para muestras; entre las desventajas del método está que no todos los elementos dan positivos los ensayos por vía seca, además en una muestra con varios elementos puede haber enmascaramiento de unos resultados con otros y finalmente, con el análisis se conoce el elemento presente en la muestra, pero no se determina su estado de oxidación o con qué anión o catión se encuentra combinado formando sales. Los ensayos más importantes en el análisis por vía seca se pueden agrupar en las siguientes secciones:

• Caracteres organolépticos • Ensayos en tubo cerrado • Ensayos en tubo abierto • Ensayo a la llama • Ensayos a la perla • Ensayos de reacción con ácido sulfúrico

En todos ellos entran en juego las diferentes propiedades de las sustancias que se relacionan con su fusibilidad, volatilidad, poder de coloración a la llama, poder de oxidación o reducción, descomposición térmica, formación de sales coloridas, etc. Al realizar el análisis químico cualitativo de una sustancia desconocida, el analista se ve precisado a someter a la muestra a una serie de pruebas sistemáticas antes de iniciar el análisis que lo conducirá a la composición real de la sustancia. A esta serie de pruebas se les ha denominado “Análisis preliminares”. En ocasiones al aplicarlo a una sustancia problema, se obtienen resultados tales que su composición química queda perfectamente establecida. Los caracteres organolépticos; son importantes puesto que con los datos obtenidos se limita a un número mínimo los compuestos probables, dentro de los cuales se encuentra la muestra problema, se obtiene asimismo una base para los siguientes análisis. Consisten en determinar con la precisión posible, las características más relevantes de la muestra, sin que sea destruida o alterada su composición. Ensayo a la llama. Cuando algún átomo o molécula es excitado por un medio, el sistema absorbe energía, la que emite en cantidades discretas (fotones) en forma de energía radiante. Caracterizada por una longitud de onda (color). El estudio de las longitudes de onda emitidas por los átomos en su periodo de desexcitación, es el objetivo de los análisis espectroscópicos. Sin embargo, el análisis a la llama es una forma burda de realizar este tipo de reconocimiento, puesto que se basan únicamente para aquellas longitudes de onda (coloraciones) comprendidas dentro del espectro de la luz visible.

EJEMPLO 1

IDENTIFICACIÓN DE SUSTANCIAS UTILIZANDO ENSAYO A LA LLAMA

Zona de la flama en donde debe realizarse el ensayo a la llama.

La flama # 4 es el tipo de flama correcta para realizar este ensayo.

Describir los caracteres organolépticos de cada una de las m uestras a analizar.� Observar si la sustancia es homogénea.� Su estado físico.� Su color.� Su olor.� Sus cristales.

En una placa de toque de porcelana tome por separado 3 pequeños cristalitos de la muestra a analizar.

Tome 5 m l de HCl concentrado en un tubo de ensayo. Lim pie perfectam ente el asa de nicromo introduciéndola sucesivam ente en el HCl concentrado y en la llama del mechero hasta que no de ninguna coloración a la llama.

Asegurándose de que el HCl esté limpio, moje el asa de nicromo en él y tom e un cristalito de una m uestra.

Introduzca el cristal en la parte baja y externa de la llam a del m echero Bunsen y detecta el color que toma la llam a.

EJEMPLO 2

IDENTIFICACIÓN DE SUSTANCIAS UTILIZANDO ENSAYO A LA PERLA

1) Describir los caracteres organolépticos de cada una de las muestras a analizar. Observar si la sustancia es homogénea, su estado físico, su color, olor y sus cristales.

2) Se pulveriza finamente la sustancia problema, o bien se hace con ella una solución.

3) Se enciende el mechero y se limpia perfectamente el asa de nicromo siguiendo la misma técnica que en los ensayos a la llama.

4) Coloque el fundente (bórax) en un vidrio de reloj y con el alambre caliente tome un poco de él, fúndalo a la llama del mechero hasta tener una perla de unos 3 mm de diámetro.

5) Una vez obtenida la perla y aún caliente, se toma con ella un poco de polvo que contenga el catión a analizar o bien se sumerge en la solución cuidando que no se fraccione.

6) Tomando la muestra se lleva a la zona de la llama del mechero en que se va a realizar el ensayo.Si el ensayo requiere reducir el catión, la perla deberá ser sometida a la zona fría de reducción de la llama del mechero.

7) Una vez que haya tomado una coloración uniforme, deberá desprenderse del alambre, colocándola en caliente sobre una cápsula de porcelana, mediante un ligero golpe proporcionado al alambre con un dedo.

8) Si en el ensayo se desea oxidar al catión, la perla deberá ser sometida a la zona fría de oxidación, hasta que tome una coloración uniforme, se desprenderá del alambre siguiendo la misma técnica anterior.

9) Para limpiar el alambre deberá hacerse una perla con el puro fundente en la zona caliente de oxidación, en la que deberá resbalar de un lado a otro del alambre y se desprenderá de éste mediante una sacudida.

10) La operación anterior deberá repetirse hasta que al hacer una perla de fundente, ésta no tome ninguna coloración.

EJEMPLO 3

IDENTIFICACIÓN DE SUSTANCIAS UTILIZANDO ENSAYO EN TUBO ABIERTO, TUBO CERRADO Y ENSAYO CON ÁCIDO

SULFURICO.

1) Describir sus caracteres organolépticos de cada una de las muestras a analizar.

i) Observar si la sustancia es homogénea. j) Su estado físico. k) Su color. l) Su olor. m) Sus cristales.

PARA TUBO CERRADO: 2) Se coloca la sustancia a analizar en el fondo

del tubo de ensaye perfectamente limpio y seco, procurando que no queden embarraduras sobre las paredes del mismo.

3) Tape el tubo de ensaye que contiene la muestra con un tapón de hule que contenga un pequeño tubo de escape.

4) Coloque el aparato por la parte que contiene la muestra en la zona caliente de la llama, en la que deberá permanecer hasta que se note disminución en la cantidad de la muestra; cuyos vapores se condensarán en la boca del tubo o bien en el tubo de escape.

h) NOTA: Deberá tenerse cuidado al operar con sustancias orgánicas, pues su destrucción produce vapores de agua y CO2 que al ser expulsados arrastran consigo los vapores de la muestra volátil.

PARA TUBO ABIERTO: 5) Coloque aproximadamente 0.2 g de

muestra problema dentro de un tubo de ensaye y acérquelo a la llama del mechero para determinar su inflamabilidad o explosividad.

6) Caliente sobre llama débil y finalmente incinere calentando fuertemente, observe:

a) Inflamabilidad b) Explosividad c) Si la muestra es sólida, ver si funde y

en qué forma. d) Cambio de coloración de la muestra e) Olor de los gases o vapores

desprendidos, color de los mismos. f) Vea si queda residuo después de la

incineración y observe sus caracteres organolépticos.

g) Si queda residuo, déjelo enfriar y agregue unas gotas de HCl diluido (observe si hay desprendimiento de gases o si la muestra es soluble).

ENSAYOS CON ÁCIDO SULFÚRICO DILUIDO 1. En un tubo de ensayo tome de 0.5-1.0 g de

la muestra 2. Agregue 0.5 ml de ácido sulfúrico diluído. 3. Observar si se produce reacción, de lo

contrario calentar ligeramente. 4. Registrar el efecto producido.

EJERCICIO 1

IDENTIFICACIÓN DE SUSTANCIAS POR SU COLORACIÓN A LA LLAMA DEL MECHERO

DE LAS SALES PROPORCIONADAS POR EL PROFESOR:

• LiCl, NaCl, KCl, CaCl2, SrCl2, BaCl2, CuCl2

1. Describir los caracteres organolépticos de cada una de las muestras.

2. En una placa de toque de porcelana tome por separado 3 pequeños cristalitos de cada una de las sales.

3. Con el asa de nicromo perfectamente limpia, tome un cristal y acérquelo a la llama para observar su coloración.

4. Reporte las características y coloración observadas para cada caso y contesta lo que a continuación se te pide:

ENSAYOS CON ÁCIDO SULFURICO CONCENTRADO 1. Repetir la operación con 2-3 ml de ácido

sulfúrico concentrado. 2. Calentar ligeramente cuidando que la boca

del tubo no esté dirigida hacia ninguna persona.

3. Si se sospecha que están presentes, cloratos o permanganatos, se deben emplear muy pequeñas cantidades (0.1 g) pues, por calentamiento puede producirse una explosión.

4. Si la sustancia ya reacciona con ácido sulfúrico diluido, la experiencia con ácido sulfúrico concentrado puede conducir a una reacción violenta con desprendimiento de gas que puede estar acompañada de salpicaduras de ácido.

CARACTERÍSTICAS ORGANOLÉPTICAS: Si la muestra es: 1. Homogénea____________________________

2. Edo. Físico_____________________________

3. Color _________________________________

4. Olor __________________________________

5. Sus cristales ____________________________

EL COLOR OBSERVADO EN LA FLAMA PARA CADA CRISTAL:

1. LiCl _____________________________________

2. KCl ______________________________________

3. CaCl2_____________________________________

4. BaCl2_____________________________________

5. NaCl______________________________________

6. CuCl2_____________________________________

7. SrCl2______________________________________

CUESTIONARIO:

1. ¿Qué tienen en común los cationes de las muestras analizadas?

2. ¿Por qué sólo las muestras cuyos cationes pertenecen al grupo I A y II A de la tabla periódica son observables con el ensayo a la llama?

3. ¿Qué es espectroscopia?

4. ¿Qué es un espectroscopio, cómo funciona y dibuja un diagrama de él?

EJERCICIO 2

IDENTIFICACIÓN DE SUSTANCIAS POR ENSAYO A LA PERLA

DE LAS SALES PROPORCIONADAS POR EL PROFESOR: • Cloruro de cromo (III) • Cloruro de cobre (II) • Cloruro de cobalto (II) • Cloruro férrico

1. Describir sus caracteres organolépticos de cada una de las muestras a

analizar. 2. Aplique el ensayo a la perla, realizando una perla de la zona reductora y

una de la zona oxidante para cada muestra. 3. Identifique las coloraciones de las perlas formadas para cada caso y

contesta lo que a continuación se te pide: CARACTERES ORGANOLÉPTICOS: Para cada muestra si es: 1. Homogénea____________________________

2. Edo. Físico_____________________________

3. Color _________________________________

4. Olor __________________________________

5. Sus cristales ____________________________

EL COLOR DE LA PERLAS.

Muestras Llama reductora

Llama oxidante

Cloruro de Cromo (III)

Cloruro de Cobre (II)

Cloruro de Cobalto (II)

Cloruro de Hierro (III)

CUESTIONARIO:

5. ¿Qué reacción se produce en las perlas?

6. ¿Cuál es el nombre químico y la fórmula del bórax?

7. ¿Qué utilidad tiene el ensayo a la perla?

8. ¿Qué otros tipos de perlas existen para realizar ensayos además de las de bórax y explica en qué consisten?

EJERCICIO 3

IDENTIFICACIÓN DE SUSTANCIAS POR ENSAYO EN TUBO ABIERTO Y TUBO CERRADO

DE LAS SALES PROPORCIONADAS POR EL PROFESOR: a. Cloruro de amonio b. Nitrato de plata c. Tiosulfato de sodio d. Caseína e. Clorato de potasio

1. Describir los caracteres organolépticos de cada una de las muestras a

analizar.

2. PARA TUBO ABIERTO:

2.1 Coloque en un tubo aproximadamente 0.5 g de muestra de cloruro de amonio.

2.2 Sujete el tubo con las pinzas y acérquelo a la flama del mechero. 2.3 Observe y registre el color y olor de los gases o sublimados

formados. 2.4 Humedezca un papel tornasol rojo y acérquelo a los vapores

desprendidos. Anote sus observaciones. 2.5 Repita la misma operación para el nitrato de plata, el tiosulfato de

sodio y la caseína.

2.6 Si queda residuo, déjelo enfriar y agregue unas gotas de HCl diluido (observe si hay desprendimiento de gases o si la muestra es soluble).

NOTA: Si el residuo es soluble en HCl, entonces la muestra se considera de origen inorgánico.

3. PARA TUBO CERRADO: 3.1 Coloque aproximadamente 0.5 g de clorato de potasio dentro de un tubo

generador. 3.2 Inserte el tapón de hule con el tubo de vidrio. 3.3 Tome el tubo con las pinzas y acérquelo a la llama del mechero. 3.4 Observe el color y olor de los gases desprendidos. 3.5 Acerque una astilla en ignición a los gases desprendidos y anota tus

observaciones. 3.6 Caliente sobre llama débil y finalmente incinere calentando fuertemente,

observe.

4. PARA ENSAYOS EN ÁCIDO SULFÚRICO DILUÍDO Y CONCENTRADO 4.1 Ensaye cada una de las muestras con ácido diluido y concentrado.

REPORTAR: I. Para cada muestra si es:

1.Homogénea____________________________

2. Edo. Físico_____________________________

3. Color _________________________________

4. Olor __________________________________

5. Sus cristales ____________________________

II. Observaciones para cada sustancia analizada. Muestra

Ensayo en tubo

Ensayo en H2SO4 diluido

Ensayo en H2SO4 concentrado.

Cloruro de amonio

Nitrato de plata

Tiosulfato de sodio

Caseína

Clorato de potasio

PRACTICA 1

COMPETENCIAS II. Realizar ensayos preliminares para la identificación de sustancias.

HABILIDADES

1. Efectuar el muestreo de sustancias químicas 2. Realizar ensayos a la flama 3. Ejecutar ensayos a la perla de bórax 4. Realizar ensayos de reacción con ácido sulfúrico

concentrado y diluido 5. Ejecutar ensayos de calentamiento en tubo al rojo 6. Realizar reacciones para la identificación preliminar

de sustancias químicas

IDENTIFICACIÓN DE SUSTANCIAS UTILIZANDO ENSAYOS PRELIMINARES

Instrucciones para el docente Se sugiere que el alumno durante la práctica lleve consigo información bibliográfica o la obtenida durante los ejercicios aquí propuestos a cerca de los colores obtenidos durante los ensayos a la llama y a la perla para diferentes sustancias, así como, características observables durante los ensayos en tubo y con ácido sulfúrico, para que el alumno compare y pueda identificar con mayor certeza de qué sustancia se trata. Instrucciones para el alumno

1. Realiza la identificación de 5 muestras problema utilizando ensayos preliminares.

2. Elabora un reporte en donde incluyas: OBSERVACIONES

Características físicas

Ensayo a la llama

Ensayo a la perla

Ensayo en tubo

Ensayo con ácido sulfúrico

CATION IDENTIFICADO

Muestra # 1

Muestra # 2

Muestra # 3

Muestra # 4

Muestra # 5


• Pipeta de 5 ml • Tubos de ensaye • Asa de nicromo o platino • Mechero • Placa de toque de porcelana .

• Mortero y pistilo • Cápsula de porcelana • Tubos generadores o tubos de reacción • Tapón de hule horadado con tubo de vidrio • Pinzas para tubo de ensaye

CONTINGENCIAS

CONTINGENCIA SOLUCIÓN Que la flama del mechero presente una coloración amarilla o una flama deficiente.

Cuando esto sucede, es porque la entrada de aire del mechero está cerrada y no permite una combustión completa (coloración azul), por lo tanto, abrir la llave o cambiar de mechero porque en ocasiones éstos se tapan.

ERRORES TÍPICOS

• Que el asa de nicromo no se limpie adecuadamente causando

enmascaramiento o mezcla de colores en la llama del mechero. • Formar perlas muy pequeñas que no se puedan desprender del asa. • Formar perlas de color negro por tomar demasiada muestra para analizar. • Usar tubos que no estén perfectamente secos, provocando que la muestra

se quede adherida a las paredes de éste.

Conclusiones de las competencias

Ahora que has concluido esta competencia, podrás identificar claramente las propiedades físicas y químicas de una sustancia, al momento de ejecutar ensayos preliminares, adquiriendo mayor seguridad y confianza en el uso y manejo del material y reactivos del laboratorio. Esto lo hemos logrado primeramente conociendo mediante ejemplos cada uno de los tipos de ensayos por vía seca, posteriormente mediante ejercicios los hemos puesto en práctica y finalmente mediante una práctica integradora, juntamos todas estas habilidades en una sola para la reafirmación del conocimiento. Es importante la ejecución correcta de cada actividad, ya que cada una de éstas serán utilizadas para evaluar tu desempeño, usando: Las guías de observación para medir el desempeño y las listas de cotejo para los productos logrados.

COMPETENCIA III. Realizar las pruebas confirmatorias para la identificación de sustancias.

Introducción

Con las pruebas confirmatorias podemos comprobar la existencia de las sustancias identificadas en los ensayos preliminares. Este tipo de pruebas corresponden a los ensayos por vía húmeda y se llevan a cabo mediante la adición de un reactivo a la muestra a analizar y mediante la obtención de un precipitado, un cambio de color o la solubilidad de un precipitado, podemos identificar una gran cantidad de especies químicas.

Con esta competencia adquirirás la habilidad de realizar pruebas confirmatorias de identificación de sustancias en una muestra problema. Serás capaz de realizar los ensayos confirmatorios mediante la identificación de cationes y aniones. Integraremos además las habilidades adquiridas en las dos competencias anteriores.

La importancia de la identificación de cationes y aniones radica en que los conceptos de química como reacciones, nomenclatura química, estequiometría,

etc., te serán más claros, ya que estás jugando todo el tiempo de manera práctica con las reacciones químicas.

Inicialmente, comenzaremos con ejemplos de identificación de cationes del Grupo I que es el más sencillo. Posteriormente seguiremos con ejercicios a realizar en el laboratorio de identificación de cationes y aniones y por último se llevará a cabo una práctica integradora con la que se engloban todas la habilidades que incluyen esta competencia (Se llevará a cabo una marcha analítica identificando solo los cationes de los grupos I, II y III).

HABILIDADES

1. Efectuar el muestreo de sustancias problema 2. Realizar el análisis para la identificación confirmatoria de

cationes.

RESULTADO DE

APRENDIZAJE

Al término de estas habilidades serás capaz de ejecutar las pruebas confirmatorias (ensayos por vía húmeda) identificando cationes de una solución mediante la adición de un reactivo precipitante y mediante pruebas de solubilidad de los precipitados formados.

Desarrollo Ensayos por vía húmeda. El análisis cualitativo de cationes se basa en que es posible separar en grupos a los cationes existentes en una muestra líquida (mediante la adición de determinados reactivos denominados de grupo o reactivos generales) y, posteriormente, identificar los cationes de cada grupo con la ayuda de reactivos específicos. Se pueden identificar cationes por los colores, características y solubilidad que presentan los precipitados formados.

Muchos ensayos realizados en el laboratorio se hacen a escala semimicro, es decir, utilizando pequeñas cantidades de reactivos. Este método de trabajo requiere material de pequeña capacidad; el utensilio principal es el tubo de ensayo. En consecuencia, hay que habituarse a calentarlo correctamente y a utilizarlo en la filtración y centrifugación a esta escala de trabajo.

En el desarrollo sistemático del análisis de los iones se separan de la mezcla compleja no uno a uno, sino por grupos según su comportamiento similar ante la acción de algunos reactivos que se denominan reactivos de grupo. Un reactivo de grupo debe cumplir con ciertos requisitos, por ejemplo: a) debe hacer precipitar los

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cationes casi cuantitativamente, b) el precipitado formado debe disolverse fácilmente en los ácidos para que sea posible continuar el análisis, c) el exceso de reactivo añadido no debe impedir la identificación de los iones que han quedado en solución.

AgCl

[Cu(NH3)4]2+

Fe(OH)3

Ag+, Fe

3+, Cu

2+

Disolución

Añadir HCl (2N)

Precipitado Solución

Blanco

Fe3+

, Cu2+

Añadir NH4(OH) (2N)

SoluciónPrecipitado

Pardo-rojizo Azul

IDENTIFICACIÓN DE CATIONES

Nitrato cúprico en

solución. Precipitación de

hidróxido cúprico.

Formación del complejo

tetraaminocobre por

adición de exceso de NH4

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EJEMPLO 1

IDENTIFICACIÓN DE CATIONES DEL GRUPO I

El objeto de esta práctica es observar e identificar las reacciones características de los tres cationes pertenecientes al grupo I (Ag+, Pb2+ y Hg2

2+) y determinar si una muestra problema contiene algunos de estos iones. Los cationes de este grupo tienen la particularidad de que forman cloruros insolubles en presencia de ácidos diluidos. ESTUDIO DE LAS REACCIONES CARACTERÍSTICAS

I. Identificación del Catión Ag+

1. Tomar 3 tubos de ensayos y añadir, sobre cada uno de ellos, 5 ml (aproximadamente) de la disolución denominada Ag+ (que contiene iones Ag+).

2. Añadir 5 gotas de ácido clorhídrico 2N

sobre el primer tubo de ensayo. La presencia de Ag+ dará lugar a un precipitado blanco (o a turbidez).

3. Al tratar el precipitado con hidróxido

amónico concentrado, se disolverá por la formación del complejo diamino plata (Ag(NH3)

2+)

4. Adicionar varias gotas de la disolución de yoduro potásico 2N sobre el segundo tubo de ensayo. La aparición de un precipitado amarillo claro, cuajoso, nos indicará la presencia de Ag+.

5. Agregar sobre el tercer tubo unas gotas

de disolución de cromato potásico al 10%. La aparición de precipitado rojo soluble en hidróxido amónico, nos muestra la existencia de Ag+.

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II. Identificación del Catión de Pb2+

1. Tomar 3 tubos de ensayos y añadir, sobre cada uno de ellos, 5 ml (aproximadamente) de la disolución denominada Pb2+ (que contiene iones Pb2+).

2. Añadir 5 gotas de ácido clorhídrico 2N sobre el primer tubo de

ensayo. La presencia de Pb2+ dará lugar a un precipitado blanco (o a turbidez).

3. Al tratar el precipitado con hidróxido amónico 2N no se

disuelve y sigue blanco.

4. Adicionar varias gotas de solución de cromato potásico al 5% sobre el segundo tubo de ensayo. La presencia de un precipitado amarillo (insoluble en ácido acético 2N y fácilmente soluble en un hidróxido sódico al 30%) indica la existencia de Pb2+.

5. Agregar sobre el tercer tubo varias gotas de yoduro potásico

2N. La formación de un precipitado amarillo cristalino, que se disuelve en caliente y al enfriar precipita en forma de escamitas doradas brillantes (“lluvia de oro”) muestra la presencia de Pb2+.

Por lo general, para la identificación de cationes se realiza en escala semimicro, utilizando una pequeña muestra en un tubo de ensaye y adicionando unas gotas de reactivo precipitante.

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III. Identificación del Catión de Hg22+

1. Tomar 3 tubos de ensayo y añadir, sobre cada uno de ellos, 5 ml (aproximadamente) de la disolución denominada Hg2

2+(que contiene iones Hg2

2+).

2. Añadir 5 gotas de ácido clorhídrico 2N sobre el primer tubo de ensayo. La presencia de Hg2

2+ dará lugar a un precipitado blanco (o a turbidez).

3. Este precipitado blanco se ennegrece por la acción del hidróxido

amónico 2N con dismutación del ion mercurioso.

4. Adicionar varias gotas de cromato potásico al 10% sobre el segundo tubo de ensayo. La aparición de un precipitado (que en frío es amorfo y de color pardo y que en caliente se hace cristalino y de color rojo) indica la presencia de Hg2

2+.

5. Agregar unas gotas de yoduro potásico 2N en el tercer tubo. La presencia de Hg2

2+ se pone de manifiesto por la aparición de un color verde amarillento, que con un exceso de yoduro se disuelve dando lugar a Hg metálico e iodomercuriato.

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EJERCICIO 1

IDENTIFICACION DE COLOR Y FORMA DE LOS PRECIPITADOS

1. Coloca 1 ml de solución con el catión en un tubo de ensaye y agrega 2 gotas del reactivo precipitante. Observa y completa la tabla.

2. Colorea cada espacio con el color del precipitado formado según el reactivo precipitante, describe la apariencia del precipitado y anota además en el espacio la fórmula del compuesto formado como muestra el ejemplo.

3. En la columna escribe el nombre del reactivo que solubiliza al precipitado. 4. Si no ocurre reacción dejar espacio en blanco.

HCl

KI

K2CrO4 H2S

NaOH

NH4OH

KSCN

Fe(CN)6

Solubilidad

Ag+

Amarillo Cuajoso

AgI

NH4OH

Pb2+

Hg22+

Cd2+

Cu2+

Fe3+

Al3+

Cr3+

Ni3+

Reactivo precipitante

Catión precipitado

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PRACTICA 1

COMPETENCIAS III. Realizar las pruebas confirmatorias para la identificación de sustancias.

HABILIDADES

1. Efectuar el muestreo de sustancias problema 2. Realizar el análisis para la identificación

confirmatoria de cationes

IDENTIFICACIÓN DE CATIONES DEL GRUPO II

Instrucciones para el docente En esta práctica lo que nos interesa es las reacciones características de los cationes del grupo II, las soluciones que se ocupan deben de ser proporcionadas al alumno ya preparadas. Instrucciones para el alumno Realiza la identificación de los cationes del grupo II, mediante el uso de sus reacciones características. Elabora un reporte en donde destaques cuáles son las pruebas confirmatorias para identificar cada uno de los cationes. INTRODUCCIÓN El objeto de esta práctica es observar e identificar las reacciones características de algunos de los cationes pertenecientes al grupo II. Los cationes de este grupo tienen la particularidad de que forman sulfuros insolubles en ácidos diluidos. REACTIVOS - Agua sulfhídrica. - Disolución de hidróxido amónico 2N. - Disolución de yoduro potásico 2N. - Ácido acético 2N. - Disolución de hidróxido sódico 2N. - Disolución de hidróxido sódico al 30% (p/v). - Disolución de ferrocianuro potásico al 10% (p/v) - Disoluciones de Cu2+, Hg2+ y Cd2+.

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ESTUDIO DE LAS REACCIONES CARACTERÍSTICAS Identificación del Catión Cu2+

1. Tomar 3 tubos de ensayos y añadir, sobre cada uno de ellos, 5 ml (aproximadamente) de la disolución denominada Cu2+ (que contiene iones Cu2+).

2. Añadir unas gotas de agua sulfhídrica sobre el primer tubo de ensayo. La

formación de un precipitado negro indica la existencia de Cu2+.

3. Adicionar varias gotas de hidróxido sódico 2N en el segundo tubo. La aparición de un precipitado azul (que por ebullición se vuelve negro) se debe a la existencia de Cu2+.

4. Agregar tres gotas de ácido acético 2N en el tercer tubo de ensayo y a

continuación varias gotas de ferrocianuro potásico al 10%. La formación de un precipitado de color pardo rojizo indica la presencia de Cu2+.

Identificación del Catión Hg2+

1. Tomar 3 tubos de ensayos y añadir, sobre cada uno de ellos, 5 ml (aproximadamente) de la disolución denominada Hg2+ (que contiene iones Hg2+).

2. Añadir unas gotas de agua sulfhídrica sobre el primer tubo de ensayo. La

formación de un precipitado negro indica la presencia de Hg2+.

3. Adicionar sobre el segundo tubo de ensayo varias gotas de hidróxido sódico 2N. La aparición de un precipitado (rojizo pardo para pequeñas cantidades de reactivo y amarillo para cantidades superiores) indica la presencia de este elemento.

4. Agregar varias gotas de disolución de yoduro potásico 2N en el tercer tubo

de ensayo. La aparición de un precipitado rojo escarlata (fácilmente soluble en exceso de reactivo) indica la presencia de Hg2+.

Identificación del Catión Cd2+

1. Tomar 3 tubos de ensayos y añadir, sobre cada uno de ellos, 5 ml (aproximadamente) de la disolución denominada Cd2+ (que contiene iones Cd2+).

2. Añadir varias gotas de agua sulfhídrica sobre el primer tubo de ensayo. La

formación de un precipitado amarillo indica la presencia de Cd2+.

3. Agregar varias gotas de hidróxido sódico 2N en el segundo tubo. La presencia de un precipitado blanco amorfo indica la presencia de Cd2+.

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4. Adicionar varias gotas de hidróxido amónico 2N en el tercer tubo. La

formación de un precipitado blanco que se disuelve en exceso de reactivo indica la presencia de Cd2+.


• Tubos de ensaye • Gradilla • Pipeta de 5 ml • Vaso de precipitados • Pinzas para tubo • Gotero

CONTINGENCIAS

CONTINGENCIA SOLUCIÓN Falta de algunos de los reactivos propuestos.

En ocasiones no se cuentan con los reactivos que se indican en la práctica. En la bibliografía incluida en esta guía se propone la sustitución de algunos de los reactivos por especies químicas similares. Por ejemplo, la solución de H2S, puede ser sustituida por sulfuro de amonio.

ERRORES TÍPICOS

• No tener cuidado al momento de tomar la muestra usando pipetas que esta no estén perfectamente limpias provocando contaminación y por lo tanto errores al momento de realizar la identificación.

• Adicionar excesos de reactivo precipitante, ya que algunos de los precipitados que se forman tienden a disolverse en exceso.

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PRACTICA 2


HABILIDADES



IDENTIFICACIÓN DE CATIONES DEL GRUPO III

Instrucciones para el docente En esta práctica lo que nos interesa son las reacciones características de los cationes del grupo III, las soluciones que se ocupan deben de ser proporcionadas al alumno ya preparadas. Se recomienda destacar la importancia del uso del equipo de seguridad para proteger la integridad física del alumno. Instrucciones para el alumno Realiza la identificación de los cationes del grupo III, mediante el uso de sus reacciones características. Elabora un reporte en donde destaques cuáles son las pruebas confirmatorias para identificar cada uno de los cationes. INTRODUCCIÓN El objeto de esta práctica es observar e identificar las reacciones características de algunos de los cationes pertenecientes al grupo III, y determinar que catión de los estudiados pertenecientes a los grupos II y III está presente en una muestra problema. Dentro del grupo III se distinguen dos subgrupos: Subgrupo A. Formado por Fe2+, Al3+ y Cr3+; estos cationes precipitan con hidróxido amónico y cloruro amónico. Subgrupo B. Formado por Mn2+, Ni2+, Co2+ y Zn2+; estos cationes precipitan con ácido sulfhídrico y cloruro amónico. REACTIVOS

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- Agua sulfhídrica. - Disolución de hidróxido amónico 2N. - Disolución de hidróxido amónico al 30% (p/v). - Disolución de tiocianato potásico 2N. - Disolución de ferrocianuro potásico al 10% (p/v). - Disolución de hidróxido sódico 2N. - Nitrito potásico sólido. - Disolución de hidróxido sódico al 30% (p/v). - Disoluciones de Fe3+, Al3+, Ni2+, Co2+, Mn2+ y Zn2+. REACCIONES CARACTERÍSTICAS DEL SUBGRUPO A Catión Fe3+

1. Tomar 3 tubos de ensayos y añadir, sobre cada uno de ellos, 5 ml (aproximadamente) de la disolución denominada Fe3+ (que contiene iones Fe3+).

2. Añadir en el primer tubo varias gotas de hidróxido amónico 2N. La formación de un precipitado pardo gelatinoso indica la formación de hidróxido férrico.

3. Agregar al segundo tubo unas gotas de tiocianato potásico 2N. La aparición de un color rojo intenso muestra la presencia de Fe3+.

4. Adicionar sobre el tercer tubo varias gotas de ferrocianuro potásico al 10%, que produce con el Fe3+ un precipitado de color azul intenso (azul de Prusia o azul Berlín).

Catión Al3+

1. Tomar 2 tubos de ensayos y añadir, sobre cada uno de ellos, 5 ml (aproximadamente) de la disolución denominada Al3+ (que contiene iones Al3+).

2. Añadir varias gotas de hidróxido sódico 2N en el primer tubo. Aparecerá un precipitado de hidróxido de aluminio de color blanco.

3. Un exceso de reactivo (añadir NaOH al 30%) disolverá el precipitado, por formación de aluminato.

4. Adicionar varias gotas de hidróxido amónico 2N en el segundo tubo, se produce el mismo precipitado que con los álcalis fuertes.

REACCIONES CARACTERÍSTICAS DEL SUBGRUPO B Catión Ni2+

1. Tomar 2 tubos de ensayos y añadir, sobre cada uno de ellos, 5 ml (aproximadamente) de la disolución denominada Ni2+ (que contiene iones Ni2+).

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2. Añadir varias gotas de hidróxido sódico 2N en el primer tubo. La aparición de un precipitado verde claro (de hidróxido niqueloso) indica la presencia de Ni2+.

3. Agregar varias gotas de hidróxido amónico 2N en el segundo tubo, se originará un precipitado verde, fácilmente soluble en exceso de reactivo (añadir NH4OH al 30%), por formación de Ni(NH3)4

2+, de color azul. Recursos materiales de apoyo

• Pipeta de 5 ml • Tubo de ensaye • Pinzas para tubo de ensaye • Gradilla • Gotero

CONTINGENCIAS

CONTINGENCIA SOLUCIÓN Falta de algunos de los reactivos propuestos.

En ocasiones no se cuentan con los reactivos que se indican en la práctica. En la bibliografía incluida en esta guía se propone la sustitución de algunos de los reactivos por especies químicas similares.

ERRORES TÍPICOS

• No tener cuidado al momento de tomar la muestra usando pipetas que no

estén perfectamente limpias provocando contaminación y por lo tanto, errores al momento de realizar la identificación.

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PRACTICA 3


HABILIDADES



IDENTIFICACIÓN DE CATIONES DE UNA MUESTRA PROBLEMA

Instrucciones para el docente Se sugiere que el docente prepare una solución que contenga al menos 3 de los cationes del grupo I, II o III para que el alumno con los conocimientos adquiridos pueda identificar el contenido de la mezcla. Instrucciones para el alumno De la muestra proporcionada por el profesor realiza la identificación de los cationes contenidos en ella, siguiendo las instrucciones del diagrama propuesto a continuación:

Operaciones previas: 1. Poner en un vaso de precipitado unos 15 ml de la muestra problema. 2. Añadir unas gotas de ácido clorhídrico 2N, se formará un precipitado blanco

si existen uno o varios de los cationes estudiados (Ag+, Pb2+, Hg22+).

3. Filtrar con un embudo y papel de filtro y recoger el filtrado sobre un tubo de ensayo. Añadir una gota de ácido clorhídrico 2N a las aguas de lavado, para verificar que no quedan cationes del grupo I.

4. Reserve la solución separada para ensayar grupo II. Identificación

a) Catión Pb2+. a. Lavar el precipitado con agua destilada caliente y recoger los

líquidos de lavado en otro tubo de ensayo (si hay PbCl2 éste pasará al agua caliente).

b. Repartir esta agua caliente entre dos tubos de ensayos, e identificar en cada uno de ellos la presencia de Pb2+ con los reactivos yoduro

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potásico y cromato potásico. La presencia de precipitado amarillo o naranja arroja un resultado positivo.

b) Catión Ag+. a. Lavar nuevamente el precipitado con solución acuosa de hidróxido

amónico 2N. El AgCl se disuelve al formarse el complejo soluble diaminoplata.

4. Repartir las aguas de lavado en dos tubos de ensayos e identificar en

cada uno de ellos la presencia de Ag+ con los reactivos yoduro potásico y ácido nítrico 2N, que formarán precipitados de AgI y AgCl, respectivamente.

c) Catión Hg2

2+. 6. En caso de existir Hg2

2+, se ennegrecerá el papel de filtro al momento del lavado con hidróxido amónico, ésta es señal suficiente de la existencia del ion mercuroso.

7. Para la identificación de los elementos del grupo II y III, efectuar el

procedimiento de acuerdo al Diagrama General de la Marcha Analítica de Cationes.

8. Para la identificación específica de cada catión, consulta las prácticas 1 y

2 de la tercera competencia de esta guía.

DIAGRAMA GENERAL DE LA MARCHA ANALITICA DE CATIONES

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Recursos materiales de apoyo • Pipeta de 5 ml • Tubo de ensaye • Mechero • Malla de asbesto • Tripié • Vaso de precipitados • Pinzas para tubo de ensaye • Gradilla • Soporte y anillo • Embudo • Papel filtro • Centrífuga

CONTINGENCIAS

CONTINGENCIA SOLUCIÓN El separado de los precipitados es muy lento por filtración

Se recomienda el uso de centrífuga para un separado más rápido de los precipitados.

ERRORES TÍPICOS

• Romper los tubos durante la centrifugación por no equilibrarlos. • Separar la solución del precipitado y por error tirarla, sin saber que ésta

contiene los demás cationes a analizar.

HABILIDADES 3. Realizar el análisis para la identificación

confirmatoria de aniones

RESULTADO DE

APRENDIZAJE

Al término de esta habilidad serás capaz de ejecutar las pruebas confirmatorias para la identificación de aniones de una muestra problema mediante pruebas específicas para cada tipo de anión.

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Desarrollo Después de separar los cationes en grupos, se procede a la identificación de cada anión de acuerdo a sus propiedades específicas. Los aniones aunque al igual que los cationes se agrupan según sus propiedades químicas, su identificación se realiza en forma individual y en caso de interferencia se utiliza un procedimiento específico que la anula, sin eliminar la presencia del anión de interés.

Agrupación de Aniones.

Grupo Aniones Propiedad

I CO3 2 -, SO3

2 -, S2 O3 2 -, S

2 -, NO2 -, SiO4

4 - Son bases moderadas a fuertes, forman el ácido correspondiente en medio ácido fuerte y se descomponen por calentamiento.

II Cl -, Br -, I -, Fe(CN)6 3 -,

Fe(CN)6 4 -, SCN -

Son aniones inertes como bases, forman precipitados insolubles con el ión plata.

III CrO4 2 -, Cr2 O7

2 -, PO4 2 -,

AsO4 3 -, AsO2

-, C2 O4 2 -,

Forman precipitados con el ión bario

IV SO3 2 -, NO3

-, MnO4 -, BO2

2 -, H2BO3 -, C2H3 O2

-, Sus sales son normalmente solubles en agua.

Fuente: Cerda, A. Santos R., Cuevas J.M., Instructivo de Prácticas de Análisis Cualitativo, 2da. Edición, departamento de

Química Analítica, Facultad de Ciencias Químicas, UANL, Monterrey, México, 1980.

EJEMPLO 1

i. Si se sabe que los únicos cationes presentes en la muestra son Na+ y K+, se deben probar pequeñas porciones con los tres reactivos de grupo (H2SO4 diluido, Ca2+, Ba2+ y Ag+) para determinar si es necesario hacer pruebas individuales para los aniones de esos grupos.

IDENTIFICACION DE ANIONES.

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ii. Los iones del grupo IV, nitrato y acetato, deben investigarse

aparte en la solución original.

iii. Después de haber decidido en qué grupos hay que hacer pruebas, se hacen como ya se ha descrito usando en cada caso una pequeña porción de la solución, a menos que se especifique alguna secuencia.

iv. Deben eliminarse interferencias cuando sea necesario.

v. Algunas veces la primera prueba para un anión resulta

concluyente, pero a veces es necesario hacer varias.

EJERCICIO 1

PROTOCOLO PARA LA IDENTIFICACIÓN DE LOS COMPONENTES DE UNA

MUESTRA PROBLEMA

Objetivo general.

Los alumnos estructurarán un protocolo para identificar los componentes de la materia a partir de una muestra problema.

Material Equipo

Libros, revistas, artículos Computadora con conexión a INTERNET

Parte experimental.

El tipo de trabajo es de carácter documental, el alumno realizara las siguientes actividades y entregar el trabajo por escrito en la fecha indicada por el profesor titular de la materia.

1. Estudiar los siguientes términos: a) Técnica analítica b) Método analítico c) Procedimiento d) Protocolo

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2. Investigar las partes que conforma un protocolo de investigación en fuentes sobre metodologías de investigación.

3. Consultar revistas científicas que traten sobre la aplicación del método experimental en su área de formación (QFB, IQA o IQM)

4. Estructurar todo un protocolo de investigación para resolver el siguiente caso:

En la producción de circuitos eléctricos las uniones de latón se deben platear, este proceso se realiza utilizando como materia prima una mezcla sólida blanca que debe contener cloruro de plata, Cloruro de sodio, Carbonato ácido de sodio y bentonita (arcilla). Usted es el encargado del laboratorio analítico, una de sus responsabilidades es asegurarse de la identidad en cuanto a composición de los productos químicos que ingresan al proceso ¿Cómo podría confirmar que la mezcla sólida blanca solo contiene los componentes indicados en el certificado identidad que proporciona el proveedor?

Registro de datos. Documentar el protocolo

Cuestionario.

1. ¿Por qué en la identificación de los aniones no se sigue un esquema tan

organizado como para el análisis cualitativo de cationes?

2. ¿Cuál es la base de clasificación de los aniones descrita en esta práctica?

3. ¿Por qué se omite la identificación de los iones del agua (OH – y O –2)?

4. Según la clasificación descrita en esta práctica, en el análisis químico de

una muestra se recomienda identificar primero a los cationes del grupo V

¿por qué?

5. En el análisis químico de una muestra se recomienda identificar primero al

anión carbonato ¿por qué?

6. ¿Por qué el HNO3 es el mejor solvente general para metales y aleaciones?

PRACTICA 1


HABILIDADES 3. Realizar el análisis para la identificación confirmatoria de aniones.

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IDENTIFICACIÓN DE ANIONES DE UNA MUESTRA PROBLEMA

Instrucciones para el docente Se sugiere que el docente prepare algunas soluciones que contengan en conjunto todos los aniones de la “Tabla de Resultados de Identificación de Aniones” para que el alumno con los conocimientos adquiridos pueda identificar cada uno de los aniones contenidos en cada mezcla. Instrucciones para el alumno De las muestras proporcionadas por el profesor realiza la identificación de los aniones contenidos en ella, considerando las siguientes opciones: carbonatos, nitratos, nitritos, sulfitos, fosfatos, sulfatos, cloruros, bromuros, yoduros y fluoruros.

Procedimiento experimental 1. Anote todas sus observaciones en la tabla 1. 2. En una placa de toque agregue, gota a gota, una pequeña cantidad de HCl 3 M a porciones separadas de cada una de las sales de sodio sólidas siguientes: (a) carbonato, (b) sulfato, (c) sulfito, (d) nitrato, (e) nitrito. 3. Anote cualquier desprendimiento de burbujas, gases coloridos y olores que perciba (tenga cuidado con éstos). Registre cuáles de estos cinco aniones son positivos a la prueba. 4. Agregue cinco gotas de NH3 3 M y cinco gotas de disolución de BaCl2 0.3 M a cada una de las sales de sodio de las siguientes disoluciones 0.1 M: (a) SO4 (b) SO3 (c) PO4 (d) CO3 (e) F-, (f) Br-, (g) NO2 (h) NO3 5. Anote qué aniones forman precipitados. 6. Centrifugue los precipitados obtenidos; deseche el líquido sobrenadante y añada 2 ml de HCl 3 M. Agite bien. Observe qué precipitados se disuelven. Escriba la ecuación iónica para la reacción entre el Ba3(PO4)2 y el HCl.

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7. Agregue por separado cinco gotas de disolución de AgNO3 0.1 M a cada una de las sales de sodio en disolución 0.1 M de los siguientes aniones: (a) F-, (b) Cl-, (c) Br-, (d) I-, (e) PO4

3-, (f) NO2-, (g) CO3

2-, (h) SO32-,(i) SO4

2- 8. Anote cuáles aniones forman precipitados y los colores correspondientes. 9. Añada 0.5 mL de HNO3 3 M a cada uno de los precipitados y agite bien. Anote cuáles no se disolvieron. 10. Proceda a centrifugar aquellos que no se disolvieron en HNO3. Deseche los líquidos sobrenadantes y adicione cuidadosamente 18 gotas de NH3 concentrado. Agite bien. Anote cuál(es) se disuelve(n). 11. Agregue 2-3 gotas de disolución acidulada de permanganato de potasio 0.1 M a cada una de la sales de sodio en disolucion 0.1 M de los siguientes aniones: (a) CO3

2-, (b) SO32-, (c) F-, (d) Cl-, (e) Br-, (f) I-, (g) NO2

-, (h) NO3-.

12. Anote los aniones que decoloran la disolución de permanganato de potasio. Caliente las disoluciones que no se decoloran. Anote las que reaccionan por calentamiento. 13. Agregue 1 ml de HCl 3 M a cada una de las sales de sodio en disolución 0.1 M de los siguientes aniones: (a) NO2

-, (b) NO3-, (c)SO4

2-, (d) Br-. Introduzca el papel impregnado con KI-almidón en la disolución y anote cualquier cambio que ocurra en el color del papel. 14. Prueba para el Br- y el I-: Añada 0.5 ml de agua de cloro recientemente preparada, a porciones separadas de las disoluciones de Br- y I-. Ahora agregue 1 ml de CCl4, agite y anote el color de la fase de CCl4. 15. La prueba para el F- está basada en la propiedad que tiene el HF de atacar el vidrio. Limpie y seque una varilla de vidrio. A 1 ml de H2SO4 concentrado agregue algunos cristales de dicromato de potasio y agite con la varilla de vidrio hasta que ésta se encuentre totalmente limpia. La mezcla líquida escurrirá uniformemente por la varilla. 16. Adicione una sal sólida de fluoruro a la disolución de ácido sulfúrico-dicromato y agite con la varilla de vidrio limpia durante un mínimo de dos minutos. 17. Retire la varilla y observe que ahora las gotas de mezcla líquida se adhieren a dicha varilla de vidrio. 18. Agregue un trozo pequeño de viruta de cobre a la sal sólida de NO3

-. Adicione 2-3 gotas de agua. Ahora añada con cuidado 20 gotas de H2SO4 concentrado. En caso necesario, caliente ligeramente hasta más o menos 60 ºC. Anote el color del gas que se desprende y el color de la disolución. A modo de experimento de control, repita la prueba sin la sal de nitrato.

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19. A una disolución de PO4

3- agregue 1 ml de NH3 diluido y 1 ml de mezcla de magnesia (MgCl2 + NH4Cl + NH3). Un precipitado blanco de MgNH4PO4 indica la presencia de PO4

3-. 20.En cada caso anote en qué condiciones se redisolvieron los precipitados. Cuestionario

1. ¿Qué aniones presentaron desprendimiento de gases al agregarles HCl? Escriba las ecuaciones balanceadas.

2. Así como para el grupo 1 de cationes, el reactivo específico es el HCl ¿de

qué aniones es específico el reactivo de Ba2+ amoniacal? Plantee las ecuaciones.

3. ¿Cuáles de los aniones que no reaccionaron con HCl en el procedimiento

número 1, precipitan con Ba2+ amoniacal?

4. ¿Cuáles de los productos precipitados con Ba2+ amoniacal, son solubles

en ácidos minerales diluidos?

5. Explique el hecho de que el fosfato de bario se disuelve, mientras que el sulfato de bario no lo hace en forma apreciable con la adición de HCl concentrado.

6. ¿Qué aniones precipitan con Ag+? ¿Cuáles de ellos son solubles en

medio amoniacal y cuáles se mantienen precipitados? De los solubles ¿cuáles reprecipitan en medio nítrico? Escriba las ecuaciones que describen cada proceso.

7. ¿Qué diferencias o similitudes encuentra en el comportamiento de los

halogenuros? ¿Cuáles son los dos aniones que no forman precipitado y no desprenden gases con HCl?

8. ¿Qué aniones decoloraron al permanganato y que comportamiento óxido-

reductor presentan frente a este reactivo? Escriba las ecuaciones balanceadas por ion-electrón.

9. ¿Qué aniones oxidaron al yoduro y qué productos se obtienen?

10. Clasifique todos sus aniones en alguna de las cuatro categorías siguientes:

a. Los que desprenden gases con HCl. b. Los aniones que no desprenden gases con HCl y que sí precipitan

con Ba2+.

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c. Aniones que forman precipitado con Ag+ en presencia de HNO3. d. Aniones que no desprenden gases con HCl y no forman precipitado? e. Compare los resultados obtenidos con los haluros y escríbalos en

orden creciente de su capacidad reductora. f. ¿Cómo podrían distinguirse los iones nitrito, sulfito y carbonato? g. ¿Cómo podría identificar los iones sulfato, fosfato y fluoruro? h. ¿Podría discriminar entre los iones cloruro, bromuro y yoduro? i. ¿Es posible diferenciar entre nitratos y nitritos? j. Trate sus tres muestras problemas (cada una de ellas contiene un k. solo anión) según el procedimiento experimental y clasifíquelas en

alguna de las cuatro categorías principales. l. Haga pruebas específicas de comprobación e informe los resultados

a su profesor.

TABLA DE RESULTADOS DE IDENTIFICACIÓN DE ANIONES

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Recursos materiales de apoyo • Pipeta de 5 ml • Tubo de ensaye • Mechero • Malla de asbesto • Tripié • Vaso de precipitados • Pinzas para tubo de ensaye • Gradilla • Soporte y anillo • Embudo • Placa de toque de porcelana • Agitador • Centrífuga • Papel filtro • Termómetro

CONTINGENCIAS

CONTINGENCIA SOLUCIÓN Falta de algunos de los reactivos recomendados.

Se recomienda consultar algunas fuentes bibliográfica, en donde pueda encontrar cómo sustituir algunos reactivos por otros.

ERRORES TÍPICOS

IV. Romper los tubos durante la centrifugación por no equilibrarlos. V. No etiquetar los tubos durante el análisis y cometer errores por

confusión de tubos.

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COMPETENCIA III. Realizar las pruebas confirmatorias para la identificación de sustancias.

HABILIDADES 4. Realizar el análisis para la identificación de sustancias empleando técnicas instrumentales

RESULTADO DE

APRENDIZAJE

Al término de esta habilidad serás capaz de identificar sustancias empleando técnicas instrumentales.

La identificación de sustancias empleando técnicas instrumentales (habilidad 4), no será incluida en esta Guía debido a que esta será cubierta totalmente y con más amplitud en el módulo III, submódulo II.


Con esta competencia, adquiriste las habilidades y conocimientos necesarios para

el análisis cualitativo de muestras problema, identificaste claramente las

propiedades físicas y químicas de las sustancias al momento de ejecutar los

ensayos, adquiriendo mayor seguridad y confianza en el uso y manejo del material

y reactivos del laboratorio.

Además fuiste capaz de resolver problemas básicos de un laboratorio de análisis

químico, como la identificación de sustancias de manera cualitativa, adquiriste un

mayor entendimiento de las reacciones químicas, así como de su estequiometría y

ahora puedes identificar la composición química de una sustancia, con sólo aplicar

los ensayos preliminares y confirmatorios.

Las actividades propuestas serán evaluadas con las guías de observación para

medir el desempeño del alumno y las listas de cotejo para los productos logrados.

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CONCLUSIONES DE LA GUÍA DE APRENDIZAJE

La guía se integra de tres competencias: “Preparar las muestras, realizar ensayos

preliminares y realizar pruebas confirmatorias para la identificación de sustancias”,

con las cuales ejecutarás técnicas de análisis que te permitirán la identificación de

sustancias de manera cualitativa.

Se estructura con ejemplos, ejercicios y prácticas de laboratorio que te permitirán

adentrarte en el mundo fascinante de la Química Analítica; con las actividades

propuestas de esta guía, adquirirás la destreza para la identificación de los

componentes de muestras problema.

Para comprobar que has desarrollado las competencias en todos los apartados

señalados con anterioridad, se utilizarán dos tipos de instrumentos de evaluación:

Las guías de observación para medir tu desempeño y las listas de cotejo para los

productos logrados.

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Burriel, F. Lucena y S. Arribas., Química Analítica Cualitativa. Paraninfo, Madrid (2003).

Arthur I. Vogel. Química Analítica Cualitativa, Editorial Kapelusz., 5ª Edición Curtman Luis J., Análisis Químico Cualitativo y Cuantitativo, Editorial Nacional, S.A., 2da Edición. Harvey, David Química Analítica Moderna, Editorial Mc. Graw Hill, Impreso en España. Holkova Ludmila, Análisis Químico Cualitativo, Editorial Trillas Joseph Norman, Análisis Cualitativo y Química Inorgánica, Ed. Cecsa, Vigésima reimpresión febrero de 1993.

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Glosario

Absorción: Es retener una sustancia dentro de otra. Agua regia: Es un solvente muy poderoso que se obtiene al mezclar ácido clorhídrico con ácido nítrico en proporción 3:1. Análisis: Estudio de una muestra para determinar sus composición o naturaleza química. Analito: Especie química que se analiza. Alícuota: Es una parte de la totalidad, por lo general una fracción pequeña. Se le llama alícuota a la porción de una muestra que se toma de un matraz volumétrico utilizando una pipeta. Espectroscopia : Término general empleado para describir técnicas que se basan en la medida de absorción, emisión o fluorescencia de la radiación electromagnética. Fotones: Paquetes de energía de la radiación electromagnética: también se le conoce como cuantos. Muestra: Parte representativa de la materia objeto del análisis. Método: Conjunto de operaciones y técnicas aplicadas al análisis de una muestra. Precipitación: Una precipitación ocurre cuando una reacción química produce un compuesto con mayor densidad que el medio donde se encuentran los reactantes, lo que produce que se vaya al fondo del contenedor donde se formó. Precipitación Homogénea: Técnica en la que se genera lentamente un agente precipitante en toda la disolución de un analito para producir un precipitado denso y de filtrado fácil para análisis gravimétrico. Técnica: Medio de obtener información sobre el analito.

Solubilidad: La solubilidad es una medida de la capacidad de una determinada sustancia para disolverse en un líquido. Puede expresarse en moles por litro, en gramos por litro, o en porcentaje de soluto; en algunas condiciones se puede sobrepasarla, denominándose solución sobresaturada.

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Anexos





para el desempeño.



















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evaluación.






4 Orden.





8 Perseverancia. Demostrar un interés permanente por lograr lo propuesto.

LABORATORISTA QU MICO GA...

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