Manual LCB2 (Feb2011)

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Departamento de Ciencias Químicas

Sección de Ciencia Básica

Manual del Laboratorio

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PROPOSITOS DE LA ASIGNATURA

Constituirse como un espacio académico en donde se propicie la formación de losestudiantes a través del desarrollo de experiencias de aprendizaje, en el campo de lasciencias experimentales.

Ser un lugar y ambiente adecuados para estimular el desarrollo de las potencialidades delos alumnos.

Que el alumno aprenda los aspectos fundamentales de la metodología científicaexperimental con el desarrollo de experiencias de aprendizaje, así como algunasaplicaciones del método científico.

Fomentar la solidaridad y ayuda mutua en el trabajo tanto entre los mismos alumnoscomo entre éstos y el profesor.

Elaborar y proporcionar material didáctico que permita un trabajo cada vez másindependiente por parte del alumno.

Investigar, desarrollar y promover procedimientos adecuados para integrar el trabajo deestudiante a la práctica científicas

DEFINICION DE LA ASIGNATURA

Esta asignatura es un enlace entre Laboratorio de Ciencia Básica I y otras materias afines comoAnálisis. Siguiendo el lineamiento metodológico de la Ciencia Básica I, se pretende asimismointroducirlo al conocimiento de diversos conceptos básicos dentro de la química, como son elEquilibrio Químico y el Equilibrio Acido Base. Siendo una materia casi en su totalidad práctica,implica una mayor interrelación del alumno con el tema a tratar, pudiendo captar másobjetivamente los conceptos tratados. Al trabajar conjuntamente la teoría con la práctica, es másfácil poder visualizar aspectos que pueden ser confusos al alumno cuando se tratan solo demanera teórica. Así, podrá vislumbrar a escala de Laboratorio, procesos que se realizan de manerarutinaria en las Industrias.

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OBJETIVOS DE LA ASIGNATURA

Objetivo General

Que el alumno pueda analizar problemas en el campo de las ciencias experimentales, empleandola metodología científico experimental.

Objetivos Particulares

a) Aplicar los principales elementos del método científico para esbozar diseños experimentales yresolver los problemas planteados en algunas experiencias de aprendizaje.

b) Reconocer un problema científico, a partir de sus características.

c) Identificar, a partir de la observación científica, las propiedades y variables para estudiar losfenómenos y resolver los problemas planteados.

d) Comprobar hipótesis, con base en las variables involucradas en los fenómenos de estudio.

e) Ap licar las técnicas de laboratorio necesarias y adquirir las destrezas que requiere cadaexperimento, mediante una investigación bibliográfica.

f) Contrastar experimentalmente las hipótesis propuestas a través de la medición, captura yanálisis de datos de los fenómenos estudiados.

g) Aplicar el concepto de modelo teórico, según las propuestas de diversos autores, para explicaralgunos fenómenos no directamente observables.

h) Inferir conclusiones sobre los diversos fenómenos estudiados con base en la estimación de lahipótesis y los análisis lógico, matemáticos y estadísticos.

i) Reconocer los conceptos fundamentales, que se señalan en cada uno de los experimentosdel manual.

j) Ubicar al alumno en el manejo de algunos métodos modernos de investigación bibliográfica

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CONTENIDOS EXPERIMENTALES

Como contenidos experimentales para la asignatura se contempla el desarrollo deexperiencias de aprendizaje en las cuales se trabaja con: fenómenos directamenteobservables y fenómenos no directamente observables, en las áreas de conocimientode Física, Química y fisicoquímica, con la siguiente programación:

AREA DECONOCIMIENTO

EXPERIMENTO OBS

EQUILIBRIOQUIMICO

1 Equilibrio químico en una reacción de DD 1

2 Equilibrio químico en una reacción redox 1

3 Equilibrio químico para un electrolito poco soluble 1

Experiencia de cátedra 3

EQUILIBRIO ACIDO BASE

4 Equilibrio ácido base para establecerexperimentalmente la escala de pH

1

5 Equilibrio ácido base para establecer las curvas devaloración

1

6Equilibrio ácido base para determinarexperimentalmente la concentración de disolucionesa partir de una disolución estandarizada.

1

7

Equilibrio ácido base para determinar la acidez o

basicidad de disoluciones o productos naturales y/ocomerciales

1

CINETICAQUIMICA 8

Estudio experimental de la cinética química de unareacción redox (yodometría, permanganometría)

1

Estudio experimental de la cinética química de unsistema ácido base.

3

1. Experimentos preestablecidos2. Experimentos propuestos por el profesor y/o alumno3. Experiencia de Cátedra

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ELEMENTOS DE EVALUACION DEL CURSO

• Evaluación teórica: - Evaluación teórica. Deberá ser capaz de conjuntar los conocimientos teóricos con lo

aprendido experimentalmente para cada tema.- Discusión sobre lo comprendido en cada tema, y el avance logrado en su capacidad para

aprender, así como para investigar sobre cada tema

• Trabajo de Laboratorio: - Aplicación de técnicas sobre el manejo de material, limpieza, asistencia y comportamiento- Elaboración de diseños experimentales. Se tratará de evaluar la capacidad de organización

del trabajo de Laboratorio, investigación y metodología.

• Prerrequisitos e investigación bibliográfica - Evaluación de conceptos teóricos necesarios para la comprensión del tema a trabajar.- Investigación y aplicación de técnicas y resolución de problemas referentes al tema en

cuestión. Deberá poder resolver problemas y conocer adecuadamente las técnicasinvestigadas.

• Evaluación de Informes de trabajo: - Evaluación de Informes de trabajo. Deberá ser capaz de describir adecuadamente el

trabajo experimental, así como las conclusiones obtenidas de los mismos.

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En la asignatura se plantean problemas derivados de temas fundamentales para todas las carreras deQuímica, que se han seleccionado tomando en cuenta los contenidos de las demás asignaturas. Elestudiante debe encontrar respuesta a los problemas planteados desarrollando proyectos en que seintegran la teoría y la práctica. Así, es posible adquirir mayor responsabilidad respecto al propioaprendizaje e incrementar la confianza personal, puesto que se debe comunicar al asesor y a loscompañeros el resultado de las observaciones, los datos recopilados, el análisis de los mismos y losresultados y conclusiones obtenidas del trabajo experimental.

Mediante este tipo de trabajo de laboratorio, el estudiante aprende con más facilidad en qué consistela ciencia, descubriendo que el proceso científico puede ser tan importante como el producto obtenidoen la investigación, o aún más. Será labor del asesor propiciar en el alumno una actitud más racionalpara que la búsqueda crítica de razones se vuelva un motivo dominante e integrante.

FINALIDADES

Mediante la planificación de un proyecto experimental se pretende que el alumno:

a) Aplique la metodología aprendida en el curso anterior, pero sin contar con la ayuda deuna guía metodológica.

b) Incremente su actitud creativa y autodidacta.

c) Desarrolle su habilidad para llevar a cabo técnicas preparativas e instrumentales.

d) Estimule el razonamiento a través de la interpretación de su trabajo experimental.

e) Reconozca la precisión y las limitaciones del trabajo de laboratorio.

f) Registre resultados con exactitud y pueda comunicarlos con claridad.

g) Desarrolle su sentido de responsabilidad y su confianza personal al realizarexperimentos diseñados por él mismo.

h) Aumente su participación en el trabajo de equipo.

i) Proyecte y realice su trabajo de laboratorio complementario, mediante el usoadecuado del material disponible.

j) Planifique sus actividades en el laboratorio.

INTRODUCCION AL LABORATORIO

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ANEXO: Repaso de Metodología

1. ¿Qué relación existe entre un modelo y una Teoría Científica?

2. Diferencias entre una Hipótesis y una Ley Científica

3. Menciona algunas de las características más importantes de un Modelo Científico

4. Menciona los pasos más importantes delMétodo Científico

5. ¿Qué finalidades tiene la elaboración de un Informe Experimental y cuál deberá ser laestructura del mismo?

6. Menciona varios ejemplos de Problemas Científicos y la razón por la cual seconsiderarían como tales

7. ¿Cuáles son las principales etapas a considerar en el Método Científico Experimental?

8. Describe brevemente los diversos tipos deHipótesis y sus características

9. Qué características debe de tener el planteamiento de un Objetivo

10. En el curso de LCB 1, las hipótesis elaboradas en las diversas Investigaciones realizadas,¿a qué tipo corresponden?

11. Elaborar un Diseño Experimental para determinar la cantidad de sales contenida en unrío en diferentes puntos del mismo.

12. ¿ Qué utilidad tiene la regresión lineal en el análisis de datos experimentales?

13. Menciona y describe las diversas formas de plasmar los resultados experimentales

14. Describe brevemente los puntos a considerar en las Conclusiones de un InformeExperimental

15. Describe la estructura que debe de llevar una Ficha de Trabajo, una Ficha Bibliográfica y una Ficha Hemerográfica, y da tres ejemplos de cada una.

16. Los errores sistemáticos se clasifican en:

17. Menciona dos ejemplos de errores al azar .

18. Cuando se prepara una solución a partir de un Reactivo Analítico, las impurezascontenidas en este, corresponde a un error ¿de qué tipo?

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Relacionar las siguientes columnas:

1- Modelo Para su estudio se puede utilizar el Método Científico2- Teoría Relación constante y de tipo Universal

3- Ciencia Enunciado que no se crea sino que se descubre4- Hipótesis Conocimiento racional, sistemático y verificable5- Ley Simplificación de un objeto en estudio6- Problema Científico Es el resultado de la actividad humana

Tienen carácter provisionalCoordina y unifica el saber científicoEs un hecho constante e invariableRepresenta sólo una porción de un vasto conocimientoConjunto de leyes particularesNo son enunciados verdaderos ni falsosUna fórmula matemáticaSistematización de conocimientosCuando es comprobada adquiere el rango de Ley

Problemas que se pueden estudiar con medios CientíficosEs la suposición acerca de un FenómenoSuposición que permite establecer relaciones entre hechosEs explicativa a través de leyes naturalesSirven para clasificar hechos y leyes

ANEXO: Cuestionar io de Estequiometría

1. ¿Qué nos representa una ecuación química?

2. Para la descripción de un elemento dado, ¿qué representa cada número?

3. 02

21 H

4. ¿Qué diferencias existen entre un compuesto y un radical químico?

5. La masa existente de los reactivos entre la masa de los productos deberá ser:

6. Calcular las masas para las siguientes cantidades:a) Un mol de Sulfato de Bariob) Dos moles de Carbonato de Estroncioc) Medio mol de Tiocianato de Potasiod) Uno y medio moles de Permanganato de Sodio

7. Menciona qué material de vidrio es el más adecuado para la medición del volumen desustancias químicas líquidas.

8. ¿Cuáles son la razones por la que no debe de utilizarse un vaso de precipitados para lamedición del volumen de un líquido?

9. De las sustancias que se utilizaron en la Investigación sobre el Comportamiento Químico,¿cuáles deben de manejarse dentro de la campana de extracción y por qué?

10. Para el correcto pesado de sustancias sólidas, ¿qué material es el adecuado para taloperación?

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11. ¿Qué significan los términos Higroscópico, Eflorescente y Volátil?

12. ¿En qué casos utilizarías la Filtración, Decantación, Destilación o Centrifugación paraseparar sustancias que se encuentran mezcladas?

13. ¿Por qué el vidrio siendo un material tan frágil sea el más utilizado dentro de unLaboratorio Experimental?

14. Qué importancia tiene el conocer la pureza de una sustancia química.

15. ¿Qué sucedería si en nuestros experimentos se utiliza agua de la llave en lugar de aguadestilada?

16. Menciona varias razones por la que en muchos experimentos químicos se utiliza el Tubode Ensaye y no un vaso de precipitados

17. ¿Qué material solicitarías para la preparación de 250 ml de una solución de ácidosulfúrico, y qué cuidados y procedimientos deberás de tener en su preparación?

18. ¿Qué anotaciones deberá de llevar una etiqueta que se va a utilizar para identificar unasolución preparada de cualquier sustancia?

19. Cuidados que deberán de tenerse en el manejo de una sustancia sólida y para unalíquida, cuando desconocemos la naturaleza de las mismas.

20. ¿Qué diferencias pueden observarse entre un sistema homogéneo y un sistemaheterogéneo?

21. ¿Qué factores influyen en la solubilidad de una sustancia?

22. Da tres ejemplos de propiedad intensiva y tres de propiedad extensiva

23. Unidades en que se expresan las Concentraciones de las soluciones (Físicas yQuímicas).

24. ¿Qué es lo que se conoce como solución y cuáles son sus características?

25. Da un ejemplo de elemento, uno de compuesto y uno de sustancia.

26. ¿De qué manera es posible diferenciar entre una solución saturada y una solucióndiluída?

27. ¿Qué se conoce como soluto y qué como solvente?, da tres ejemplos de cada uno deestos.

28. Procedimiento que utilizarías para la medición de la Densidad de cualquier sustancia:a) Si es sólidab) Líquidac) Gas

29. ¿Qué tipo de sustancias no deberán de guardarse en envases de vidrio, y cuáles nodeberán almacenarse en frascos con tapón metálico y por qué?

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30. ¿De qué manera podemos saber que ha ocurrido un cambio químico?

31. Pasos que llevarías a cabo y material adecuado para el manejo de sustancias químicas sison:a) Sólidos higroscópicosb) Sólidos en cristalesc) Sólidos en polvod) Líquidose) Líquidos volátiles

ANEXO: Problemas numér icos de Estequiometría

1.- Al evaporar completamente todo el disolvente de 50 ml de una solución de NaCl, se observaque un residuo cuya masa es de 0.975 gramos. ¿Cuál era la concentración de dicha solución?

2.- Se disolvieron 25 g de CuSO4 en suficiente agua hasta completar 200 ml de mezcla ¿Cuál es laconcentraciónMolar de esta solución de CuSO

4?

3.- Una solución de NaBr que se preparó mezclando 12 g del soluto con 18 g de agua, tenía unvolumen de 21.2 ml ¿Cuál es el porcentaje, molalidad y Molaridad de dicha solución?

4.- Si se mezclaron 85 lb de sacarosa con 20 galones de agua ¿Cuál será el porcentaje de lasolución resultante?

1 lb = 453.59 g1 gal = 3.785 litros

5.- ¿Qué cantidad de Nitrato de Potasio será necesario para preparar 280 g de una solución al12% (p/p)?

6.- ¿Qué cantidad de agua se necesitará añadir a 400 gramos de una solución se sacarosa que seencuentra al 60%, para poder obtener una solución que tenga una concentración al 20%?

7. - Da el nombre de los siguientes compuestosa) MgCO3 e) H3PO4 i) NaF m) CaCl2 b) LiClO3 f) HNO3 j) K 2CrO4 n) NaOHc) Mn(NO3)2 g) CuSO4.7H2O k) Fe2O3 o) NaCNd) ZnS h) KNO2 l) Mg(HSO4)2

8.- Escribe la fórmula de los siguientes compuestosa) Fosfato de Aluminio b) Carbonato de Fierro IIIc) Hexacloroplatinato IV de Potasio d) Cloruro de Fierro III hexahidratadoe) Sulfito de Magnesio

9. Si de los datos experimentales se obtuvo que para lograr una solución saturada de Sacarosafue necesario hacerla al 65.5%, la cual tenía una densidad de 1.32 g/ml y en la literatura nosreporta que la solubilidad de la Sacarosa es de 2.6577 Molar, ¿Cuál sería el porcentaje deerror experimental?

10. Una Solución de Nitrato de Plata al 40% tiene una densidad de 1.4743 g/ml, ¿Cuál será laconcentración del Nitrato de Plata en Molaridad, molalidad y gramos/litro?

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EQUILIBRIO QUIMICO

INTRODUCCION

Cuando destapamos un refresco embotellado con gas, al momento de empezar a abrir la tapapodemos escuchar la liberación del gas, y si nuestro refresco está un poco caliente, no solo saldrágas sino que vendrá acompañado de líquido, lo cual puede evitarse, si procedemos nuevamente acerrar nuestro refresco. Podemos observar que el gas liberado puede ser tanto que es posible quenuestro envase explote, cosa que sucedería si aumentamos la temperatura (calentamos) a nuestrorefresco, o agregamos algún compuesto al mismo. ¿Cuál es la razón por la que a pesar deencontrarse en envases de plástico, éstos puedan soportar altas presiones?

El gas contenido en el refresco (bióxido de carbono CO2), se encuentra de algún modo

"estabilizado" en la solución acuosa, de tal manera que al estar bajo grandes presiones, semantiene en la solución acuosa esperando un cambio en su entorno para manifestar su presencia,algo como el destapar el envase, lo cual hace que la presión a la que se encontraba, descienda,por lo que de algún modo el gas tratará de compensar liberándose al medio aéreo. A muy bajastemperaturas, es posible tener una gran cantidad del gas en el líquido, al aumentar la temperaturasu presencia se verá disminuida, pero aún así se encontrará algo todavía. Es posible lograr que ennuestro líquido aumente la cantidad de gas, esto es sometiéndolo a altas presiones, lo contrario dedestapar nuestro refresco. Podemos de este modo tener un sistema que puede dirigirse haciaformación de determinados productos, o volver hacia el punto de partida, esto es conocido comoreversibilidad de un sistema.

Lo anterior es un ejemplo de una condición que se estudiará en este primer proyecto de CienciaBásica II: el Equilibrio Químico, que es muy importante para explicar muchos fenómenos que

suceden a nuestro alrededor así como de diversos procesos que se realizan en la Industria.

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Objetivo de la Unidad

Analizar el concepto de equilibrio químico de diversos sistemas, con base en las propiedades quelos caracterizan, así como algunas de sus aplicaciones.


Aplicar el Concepto de equilibrio químico.Analizar la Ley de acción de masas.Examinar el Principio de Le Chatelier.Conocer varias aplicaciones del equilibrio químico en diversos sistemas.Calcular la constante de equilibrio a partir de valores de concentración.Calcular las concentraciones de reactivos a partir del valor de la constante de equilibrio.Calcular la constante de equilibrio a partir de potenciales redox.Calcular la solubilidad molar de electrolitos poco solubles a partir del valor de la constante del

producto de solubilidad.Relacionar los fenómenos electroquímicos estudiados en Ciencias Experimentales I con elEquilibrio Químico.Calcular el producto iónico para electrolitos poco solubles.Analizar cualitativamente la influencia de los efectos del ion salino y común en electrolitos pocosolubles.

CONTENIDO TEMATICO DE EQUILIBRIO QUIMICO

EQ- Estudio Cualitativo de las condiciones de equilibrio de un sistema químico endisolución.

EQ.1 Concepto de equilibrio químicoEQ.2 Condiciones de un sistema químico en equilibrio

EQ.2.1 Reacción reversibleEQ.2.2. Reacción incompletaEQ.2.3. Identificación de la presencia de reactivos y productos en un

sistema en equilibrio*EQ.3 Principio de Le Chatelier

EQ.3.1 Efecto de la concentración de reactivos o productos en un sistemaquímico en equilibrio

EQ.3.2. Efecto de la temperatura en un sistema químico en equilibrio.

EQ.4 . Ley de acción de masasEQ.4.1. Ley del equilibrio QuímicoEQ.4.2 Expresión de la constante de equilibrioEQ.4.3 Interpretación de la magnitud de la constante de equilibrio

EQ.5 Tipos de equilibriosEQ.6 Equilibrios homogéneosEQ.7 Equilibrios HeterogéneosEQ.8 Equilibrios de solubilidad

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CONCEPTOS A INVESTIGAR PARA EL TEMA EQUILIBRIO QUIMICO

Definición de pH.Estequiometría.Preparación de soluciones molares. Tipos de reacción química. Técnicas de precipitación. Técnicas de filtración.Modelo.Concepto de equilibrio químico.Ley de acción de masas.Factores que afectan al equilibrio (concentración, temperatura).Principio de Le Chatelier.Solución saturada y no saturada.Producto iónico.

ACTIVIDADES EXPERIMENTALES EQUILIBRIO QUIMICO

EQUILIBRIOQUIMICO

1 Equilibrio químico en una reacción de DD 1

2 Equilibrio químico en una reacción redox 1

3 Equilibrio químico para un electrolito poco soluble 1

Experiencia de cátedra 3

Para todos los equipos, se les sugiere que siempre tengan en su Gaveta lo siguiente:

• Bata, preferentemente blanca y de algodón.*

• Guantes de hule látex.*• Anteojos de seguridad.*• Cubrebocas (opcional).• Trapo o franela para secar líquidos.• Cinta masking tape o etiquetas adheribles.• Hojas de seguridad de las sustancias a utilizar.• Libreta para hacer anotaciones y registro de actividades experimentales.

SUSTANCIAS SUGERIDAS

UNIDAD Sustancias Concentración

Equilibrio Químico

NH4SCNFeCl3

NH4ClFeSO4 AgNO3 KIHClK 3[Fe(CN)6]K 4[Fe(CN)6]PbCl2 NH4OH

[NH4Fe(SO4)2]

0.1 M0.1 M

1.0 M0.1 M0.1 M0.1 M1.0 M0.5 M0.5 MSaturada0.1 M

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ANEXO: Cuestionar io Equilibrio Químico

1. En una reacción química, ¿cómo puede observarse si existen cambios en la misma?

2. Si en una reacción en donde los reactivos son coloridos y los productos incoloros, ¿de quémanera se podría verificar que se forman más productos o se forman más reactivos?

3. ¿Qué condiciones se pueden observar en un sistema que se encuentra en equilibrioquímico?

4. ¿Todas las reacciones químicas alcanzan el estado de equilibrio?

5. ¿Qué tipo de Equilibrio se dará en una reacción química, Dinámica o Estática y por qué?

6. ¿Existen reacciones químicas en las que no es posible alcanzar el estado de equilibrio?

7. Diferencias entre el Coeficiente de Reacción y la Constante de Equilibrio

8. La constante de Equilibrio para la reacción A +B C +D, ¿será la misma que para lareacción C +D A +B ?

9. ¿Es posible modificar una reacción química en la que se ha alcanzado estado deequilibrio?

10. ¿Cómo podemos verificar que un sistema es o no reversible?

11. ¿Qué factores determinan el valor de la constante de equilibrio de cualquier reacción?

12. Cuando se modifica la velocidad de reacción de una reacción química, ¿de qué maneraafecta a su Equilibrio Químico?

13. ¿Cómo afecta la presencia de un catalizador las concentraciones de un sistema enequilibrio?

14. ¿Es aplicable el Principio de Le Chatelier para modificar la producción de amoníaco?15. En una reacción química exotérmica, ¿qué sucedería se calentamos dicha reacción, y qué

sucedería si extraemos calor de la reacción?

16. Para una reacción química en equilibrio, la presión parcial de los reactivos es la mitad a lade los productos, si aumentamos la presión para esta reacción, ¿se favorecerá laformación de más productos o habrán más reactivos, y si disminuimos la presión cuál es sutendencia?

17. ¿Qué valor tendráG° para una reacción espontánea?

18. ¿Qué relación hay entre el producto iónico y el producto de solubilidad?

19. ¿Es posible aumentar la solubilidad de una sustancia que posee poca solubilidad?

20. ¿Poseen todas las sustancias la misma solubilidad ante el mismo disolvente y la mismatemperatura?

21. ¿Todas las sustancias aumentan su solubilidad al aumentar la temperatura?

22. ¿Qué es el efecto salino y el efecto del ión común?

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ANEXO: Problemas Numér icos Equil ibrio Químico

1. Formule la expresión de equilibrio para los sistemas siguientes:a) 2NO(g) + O2(g) 2NO2(g) b) H2(g) + S(s) H2S(g)c) 2C2H6(g) + 7O2(g) 4CO2(g) + 6H2O(g) d) LaCl3(s) + H2O(g) LaClO(g) + 2HCl(g) e) H2SO4(ac) + ZnO ZnSO4(ac) + H2(g) f) CaCO3(s) CaO(s) + CO2(g)

2. Si 0.025 moles de COCl2 se colocan en un recipiente de 1 litro a 400°C, donde el 16% deCOCl2 se disocia cuando se establece el equilibrio:

COCl2(g) CO(g) + Cl2(g) Calcular el valor de la constante de equilibrio a 400°C.

3. El valor de la constante de equilibrio, Kc es de 0.4 a cierta temperatura para el sistema:

SO2Cl2(g) SO2(g) + Cl2(g)

Si se colocan 0.2 moles de SO2Cl2 en un recipiente de 2 litros, calcular las concentracionesal equilibrio de todos los componentes.

4. Cuando se mezclaron 0.0080 moles de dióxido de azufre y 0.0056 moles de oxígenomolecular, en un recipiente de 1 litro a 1000°K, al establecerse el equilibrio estaban presentes0.0040 moles de trióxido de azufre- Escribir la ecuación balanceada para dicho equilibrio- ¿Cuáles son las concentraciones al equilibrio para el dióxido de azufre gaseoso y el

oxígeno molecular gaseoso?

- ¿Cuál es el valor de la constante de equilibrio para dicha reacción a 1000°K?

5. Al mezclar H2(g) y I(g) a 400°C en un recipiente de 1 litro, se encontró que las concentraciones alequilibrio eran: [HI] =0.49 M; [H2] =0.08M; [I2] =0.06 M.

a) Si se agrega 0.3 moles de HI; ¿cuáles serán las nuevas concentraciones al equilibrio?b) ¿Hacia dónde se desplazará el nuevo sistema?

6. Para el sistema: N2(g) + H2(g) NH3(g) a 500°C la constante de equilibrio vale 1.45 x 10-5. Enuna mezcla de estos tres gases en el equilibrio, se encontró que la presión parcial del H2 erade 0.928 atm, y la de N2 de 0.432 atm a 500°C. ¿Cuál será la presión parcial del NH3 en lamezcla?

7. Para el sistema a 200°C: 2SO3(g) 2SO2 + O2(g) la constante de equilibrio es de 2.4 x 10-3.

a) Calcular la constante de equilibrio para la reacción inversab) ¿A quién favorece este equilibrio, productos o reactivos (de la ecuación inicial)?

8. En el siguiente sistema: N2O4(g) 2NO2(g) ∆H° = 58 kJ . Cuál será el comportamiento dedicho sistema cuando se efectúan los siguientes cambios:

a) Al añadir más reactivob) Al extraer productoc) Aumentar la presión del sistemad) Aumentar el volumene) Disminuir la temperatura

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9. La constante de equilibrio para el sistema: 2HI(g) H2(g) +I2(g) a 500 K es de 155. ¿,Quécantidad de HI se deberá de agregar a un recipiente de 1 litro para poder obtener 200 g de I 2?

10. Una muestra que contiene 255.8 g de ácido Yodhídrico se introduce en un matraz de 1 litroy se calienta hasta 628°C. Al establecerse el equilibrio se determina que la Constante de

Equilibrio es de 3.8 x 10

-2

. ¿Cuál es la concentración de los componentes al equilibrio?Acido Yodhídrico Yodo Molecular +Hidrógeno Molecular

11. Para la reacción: N2(g) + 3H2(g) 2NH3(g) ∆H° =-92 KJ . ¿Cómo le afectará cada uno delos siguientes cambios?a) Aumento de temperaturab) Aumento de la presiónc) Aumento en la concentración de NH3 d) Aumento en la concentración de N2 e) Adición de un catalizador

12. ¿Cuál será el efecto que se producirá en los siguientes sistemas si se disminuye latemperatura?a) H

2(g)+ I

2(g) 2HI

(g)+ 2.26 KCal

b) PCl5(g) + 92.5 KJ PCl3 + Cl2(g) c) 2SO2(g) + O2(g) 2SO3(g) ∆H° =-47.3 Kcald) 2NOCl(g) 2NO(g) + Cl2(g) ∆H° =75 KJ

13. La Keq para la reacción : PCl5 PCl3 + Cl2 a 250°C es de 0.41 mol/l ¿Cuántosgramos de Cl2 estarán presentes en el equilibrio cuando se calientan 0.3 moles de PCl5 a250°C en una vasija de 1l?

14. Se colocan 3.0 moles de SO2 y 1.5 moles de O2 en un recipiente de 2 litros a 350°K, y alalcanzar el equilibrio, solo hay 0.9 moles de O2. De acuerdo a la siguiente reacción : 2SO2 + O2 2SO3 Calcular la constante de equilibrio

15. Si la mezcla en equilibrio : CO +Cl2 COCl2contenía 0.75 moles de CO, 0.5 moles de Cl2 y2.0 moles de COCl2, y se agregan 2 moles de CO a éste sistema, ¿Cuál será la concentración

de los demás componentes cuando vuelva al equilibrio?16. La constante de Equilibrio para la reacción : Fe

2++Ag

+ Fe

3++Ag

0es de 3 x 10

-2. Si se

mezclaron 5 moles de Fe2+

con 3 moles de Ag+

qué cantidad en gramos de Plata metálicahabrá en el Equilibrio?

17. A 727° C la constante de equilibrio para el sistema: N2(gas) +H2(gas) NH3(gas) es 2.4 x 10-3. Si la

concentración de dicho sistema a 727° C para el N2 es 2 mol/l y la de H2 es de 3 mol/I ¿Cuálserá la concentración del NH3 en el equilibrio?

18. Se introducen 1.24 moles de Nitrógeno molecular y 5.08 moles de Hidrógeno molecular enun recipiente vacío de 10 litros de capacidad a 400°C. Cuando se alcanza el equilibrio sehan formado 0.159 moles de Amoníaco. Calcular la constante de equilibrio para la reacción.

19. Sí el sistema en Equilibrio: CO2 +H2O HCO3-

+ H+

tiene una Constante de 0.85, ¿qué

cantidades habrá de cada especie si se mezclan 180 g de CO2 con 500 ml de H2O?20. Para el sistema: SO2(g) +NO2(g) SO3(g) +NO(g), la constante de equilibrio vale 1. Inicialmente

se agregan 28 g de SO2 y 12 g de NO2, posteriormente se agregan 10 g más de NO2.a) ¿Cuál es la concentración de todas las especies en el primer sistema en equilibrio?;b) y ¿cuál en el segundo sistema?

21. Si la Kps del Ag2CrO4 es de 4 x 10-12

, ¿qué cantidad de esta sal en gramos será posibledisolver en un recipiente de 15 litros?

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22. La solubilidad del HgCl2 es de 3 x 10-5 gramos por 100 ml de disolución ¿Cuál será su valor deKps?

23. ¿Cuál es la molaridad máxima de Cloruro de Plata que se puede preparar a partir delcompuesto sólido si se sabe que su Kps es de 1.56 x 10-10 a 25°C?

24. Se disolvió 5 g de Nitrato de Plomo en 750 ml de solución. A esta misma solución se leañadieron 2 ml de Yoduro de Potasio 0.05 M, ¿Fué suficiente esta cantidad para lograr queprecipitara el Plomo?.

25. La Kps del fluoruro de calcio es de 3.9 x 10-11 a 24°C ¿Cuál es la concentración de los ionescalcio y fluoruro en un solución saturada de fluoruro de calcio? ¿Cuántos gramos de fluorurode calcio se disolverán en 2500 ml de agua a 25°C?

26. Si la Kps del sulfato de plata es de 1.7 x 10-5, ¿habrá o no precipitado cuando la concentraciónde los iones plata y sulfato es de:a) 10

-1M;

b) b) 10-2 M yc) c) 10

-3M.

27. Se mezcló 0.4643 gramos de Fluoruro de Calcio en 500 ml de agua y posteriormente se filtrólo que no se disolvió, lo cual dió un peso de 0.4558 gramos. ¿Cuál es el valor del Kps delFluoruro de Calcio?

28. A una vasija que contiene 5 litros de Nitrato de Bario 0.01M, se le agregó accidentalmente 20ml de Fluoruro de Sodio 0.2M. Si la Kps del Fluoruro de Bario es de 1.7 x 10

-6, ¿Se formará un

precipitado en esta mezcla y por qué?

29. Si se disuelven 0.12 g de cloruro de sodio en 1000 ml de solución y se mezclan 10 ml de éstasolución con 5 ml de otra, la cual tiene 8 ppm de nitrato de plata, ¿habrá o no precipitado?¿por qué?

30. Si se disolvieron 0.2 gramos de NaCl en 5 litros de agua, ¿,cuál será la concentración máximade AgNO3 que será posible mezclar con la solución anterior sin que se produzca precipitado deAgCl?

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INTRODUCCION

Sigilosamente entre la espesura de la selva, arrastrándose suavemente al acecho de una presapodemos imaginar cómo una Boa constrictor atrapa a un pequeño ciervo, al cual devorará sinmasticarlo, lo engulle completamente. Después de este festín, la Boa regresará a su guarida paraesperar digerir su alimento, el cual la satisfacerá por lo menos una semana o más. Asimismodentro de su sistema digestivo, quizás su presa esté viva al menos unas horas antes de morirasfixiada. ¿Qué es lo que sucederá dentro de su estómago y cómo terminará por alimentarse de supresa?

Los jugos gástricos contenidos en el sistema digestivo de una Boa son quizás de los más ácidosdentro del reino animal, conteniendo una sustancia que comparte con muchos animales incluida laespecie humana: el ácido clorhídrico. Este grupo de sustancias, los ácidos, han sido los pilares del

desarrollo de la protoquímica, y que fueron descubiertas durante la edad obscura de la Química: laAlquimia; una de sus características es su capacidad para reaccionar frente a los metales ydisolver muchas sustancias. Son sin duda más valiosos que la búsqueda de la Piedra Filosofal o latransmutación de los metales, ya que los ácidos que en esta edad fueron descubiertos son el ácidosulfúrico y el ácido nítrico, que son la base de muchas industrias químicas actualmente y cuyaimportancia económica es mayor que la inalcanzable transmutación a oro.

Las propiedades de los ácidos y su contraparte las bases han sido objeto de estudios y ensayospor parte de grandes químicos como Lavoisier, Boyle, Berthollet y Davy entre muchos otros. Susreacciones características las han convertido en las sustancias de elección para poder estudiaradecuadamente la química cuantitativa, en especial el campo de la volumetría, de la cual se derivael control de calidad de productos acabados, el estudio de nuevos compuestos, etc. Aquí el alumnoconocerá las bases de la volumetría mediante el estudio del tema equilibrio ácido base. Este tema

posee cualidades especiales, ya que por un lado es de fácil comprensión, aunque también susfundamentos se pueden considerar hasta cierto punto complejo. Tratando facilitar la comprensióndel equilibrio ácido base, se han simplificado algunos aspectos conceptuales tales como loscálculos de acidez, fuerza de los ácidos y se han tomado las teorías ácido base de más fácilconceptualización, como la de Arrhenius y Bronsted Lowry, que para fines prácticos son losuficientemente adecuados para muchas de las determinaciones que se realizan dentro de unlaboratorio analítico.

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Analizar el equilibrio ácido base en sistemas acuosos y algunas de sus aplicaciones.


Manejar el concepto Acido baseContrastar las teorías ácido base de Arrhenius y Bronsted Lowry.Conocer la fuerza de los ácidos y las bases, con base en la teoría de Arrhenius.Expresar la constante de equilibrio para ácidos y bases.Calcular el equivalente químico relacionado con el equilibrio ácido base.Conocer el concepto de pH.

Expresar la escala de pH. Las zonas de predominio, los equilibrios químicos y las ecuaciones paradeterminar el pH.Manejar los indicadores ácido base.Comprender el concepto de indicadores ácido base.Describir el equilibrio químico de indicadores ácido base.Elaborar Curvas de valoración ácido base.Elaborar curvas de valoración con base en los equilibrios químicos.Analizar los criterios teóricos para seleccionar un indicador ácido base.

CONTENIDO TEMATICO ACIDO BASE

AB 1. Ácidos y basesAB 1.1 Teoría ácido base de Arrhenius.

AB 1.1.1 Clasificación de ácidos y bases fuertes y débiles.AB 1.2 Escala de pHAB.1.3 Determinación de pH en disoluciones

AB 2. Indicadores ácido baseAB 2.1 Definición y estructura de un indicador acido base.AB.2.2 Cómo funciona un indicador ácido baseAB 2.3 Interpretación del rango de vire

AB 2.4 Detección del punto de equivalencia con un indicadorAB 2.5 Elección de indicadores acido base en valoraciones

AB 3. Introducción al anál is is volumétricoAB 3.1 Terminología del análisis volumétricoAB 3.2 Material utilizado en el análisis volumétrico

AB 3.2.1 Limpieza, y manejo de material volumétricoAB 3.3 Clasificación de los métodos volumétricos

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AB 4. Volumetría ácido base.

AB 4.1 Tipos de valoraciones ácido baseAB 4.1.1 Trazo de curvas de valoración acido base

AB 4.2 Estandarización de disoluciones de acido y baseAB 4,2.1 Patrones primarios ácido base

AB 4.2.2 Preparación y uso de un patrón primarioAB 4.3 Determinación de la acidez de un producto comercial

CONCEPTOS A INVESTIGAR PARA EL TEMA EQUILIBRIO ACIDO BASE

Equilibrio químico.Características de ácidos y de bases.Definición ácido-base (Arrhenius).Logaritmos.Interpretación de gráficos.Equilibrio químico.

Factor limitante y reactivo en exceso.Medio ácido, básico y pH.Principio de equivalencia y equivalente químico.Preparación de soluciones normales.Clasificación de ácidos y bases en fuertes y débiles.Producto iónico del agua.Kw, Ka, Kb.Patrón primario y sus características.Normalización de una solución patrón.Elaboración e Interpretación de curvas de valoración ácido base.Criterios para la selección de un indicador ácido-base.Potenciómetro (pHmetro)Calibración de un pHmetroElectrodos usados en un pHmetro

ACTIVIDADES EXPERIMENTALES ACIDO BASE


4 Equilibrio ácido base para establecerexperimentalmente la escala de pH

1

5 Equilibrio ácido base para establecer las curvas devaloración

1

6

Equilibrio ácido base para determinarexperimentalmente la concentración de disolucionesa partir de una disolución estandarizada.

1

7Equilibrio ácido base para determinar la acidez obasicidad de disoluciones o productos naturales y/ocomerciales

1

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SUSTANCIAS SUGERIDAS

Unidad Sustancias Concentración

Equilibrio Acido BaseHClNaOHCH3COOHNH4OHH2SO4 Biftalato de PotasioNa2CO3 FenolftaleínaRojo de MetiloIndicadores X, Y, Z

1.0 M y 0.1 M1.0 M y 0.1 MX MX MX M

ANEXO: Cuestionar io Equil ibrio Ac ido Base

1. ¿Qué propiedades son distintivas para un ácido?

2. ¿Qué propiedades son características de una base?

3. ¿Qué es un ácido y una base según Arrhenius?

4. ¿Qué diferencia existe entre la Teoría de Arrhenius y la Bronsted-Lowry?

5. Cuando una sustancia puede comportarse tanto como ácido o como base, ¿qué nombre

recibe éste?

6. ¿Qué es un ácido y una base conjugada?

7. ¿Cómo podemos comprobar experimentalmente que un ácido o una base se disocian enun medio acuoso?

8. ¿Con qué proceso experimental podemos comprobar la disociación de un ácido o unabase en un medio acuoso?

9. De acuerdo a la disociación de un ácido o una base, éstos se clasifican en y por qué

10. ¿Cuál es la principal característica en una reacción entre un ácido y una base?

11. ¿Es posible y mediante qué conocer el grado de disociación de un ácido o una base?

12. ¿Qué significa el término de equivalente químico (bajo el criterio ácido base)?

13. Para las reacciones ácido base, se utiliza preferentemente como unidad de concentraciónla Normalidad ¿cuáles son las principales razones?

14. Para expresar números demasiado pequeños o demasiado grandes, se puede recurrir a lanotación científica, para el caso de ácidos y bases ¿cuál es la notación utilizada?

15. ¿Por qué se utiliza para expresar la acidez o la basicidad de una sustancia una escala queva de 0 a 14, y no de 0 a 10 (de acuerdo a nuestro sistema numérico decimal)?

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16. En una reacción ácido base, ¿qué cambios pueden observarse en el sistema al momento

de llegar al punto de neutralización?

17. Cuando se prepara un ácido o una base, las soluciones acuosas de la mayor parte deestas sustancias son (en base a las propiedades físicas de la solución):

18. Formas en las que es posible en un laboratorio químico el poder observar el punto de

equivalencia en una reacción ácido base

19. ¿Cuál es la importancia en una valoración ácido base el uso de un indicador?

20. Describe las principales características de un indicador ácido base

21. ¿En qué casos no es posible utilizar un determinado indicador ácido base?

22. ¿Es posible determinar el rango de vire de un indicador ácido base?

23. ¿Cuál es la utilidad de una gráfica de titulación ácido base?

24. ¿Qué criterios deben de seguirse para elegir el indicador ácido base más adecuado paraun determinada titulación?

25. Para una adecuada valoración, ¿qué condiciones experimentales se deben de cumplir para

que un resultado sea analíticamente correcto?26. Características más importantes de un Patrón Primario

27. ¿Por qué es importante el uso de un Patrón Primario para las valoraciones volumétricasácido base y de otros análisis cuantitativos?

28. De las siguientes sustancias, indica la razón por la que no pueden usarse como PatrónPrimario: Acido Clorhídrico, Hidróxido de Sodio, Bicarbonato de sodio, Acido sulfúrico oAcido Acetil Salicílico (Aspirina)

ANEXO: Problemas Numéricos Equilibrio Ac ido Base

1. Calcular el pH de las siguientes soluciones:a) HC1 0.25 Mb) NaOH 0.01 Mc) KOH 3.5 x 10

-2M

d) HNO 2.0 x 10-3

M

2. ¿Cuántos ml de Reactivo Analítico de HNO3 se necesitan para preparar las siguientessoluciones, si el reactivo analítico tiene una densidad de 1.43 g/ml y una pureza del 63%?

a) 0.05 Mb) 0.12 Mc) 2.1 M

d) 6.5 Me) 0.75 Mf) 0.01 M

3. En una titulación se necesitaron 32.8 ml de H2SO4 0.255 N para neutralizar 42.3 ml de unasolución de NaOH de concentración desconocida. Calcular a) la normalidad de la solución deNaOH y b) los gramos de Na2SO4 que se formaran.

4. ¿Cuál será la constante de acidez de un compuesto ácido que se disocia en un 12%?

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5. Se toman 5 ml de una solución comercial de ácido bromhídrico (48 % de pureza y densidad =

1.50) y se aforan a 500 ml de disolución. ¿Cuál será el pH de esta disolución?

6. Una solución de ácido perclórico tiene un pH de 1.2 ¿Cual es la concentración en g/l yMolaridad del ácido perclórico?

7. ¿Cuantos g de reactivo analítico de hidróxido de sodio con 97 % de pureza será necesarios

para preparar 2500 ml de una solución que deberá tener un pH de 12.5?

8. De una solución que contiene 12 mg/l de ácido yodhídrico, se toman 10 ml y se aforan a 250ml ¿Cuál será el pH de esta ultima solución?

9. ¿A que volumen deberán diluirse 200 ml de una solución con 860 ppm de ácido clorhídricopara obtener una solución con pH de 2.5?

10. ¿Cuantos ml de una solución de hidróxido de sodio al 1% se necesitaran para que neutralicetotalmente 50 ml de una solución que tiene 2.5 g/l de ácido clorhídrico?

11. Si se necesitan 25.8 ml de una solución de hidróxido de potasio para neutralizar 18.5 ml de unasolución de ácido sulfúrico y de esta reacción se obtuvo 325 mg de sal, ¿cual es la Moralidad,Normalidad y el pH de ambas soluciones antes de mezclarse?

12. ¿Qué pH tendrá una solución comercial de ácido fórmico (HCOOH) con densidad 1.06 g/ml y25% de pureza? (Ka =1.77 x 10

-4)

13. Un ácido con concentración de 0.5M tiene un pH de 4 ¿Cuál será su constante de acidez?

14. De 8.38 g de una muestra que contenía CaCO3 se hizo reaccionar con 50ml de HCl 2N(suponiendo que las demás sustancias son inertes químicamente) y posteriormente el excesode ácido se neutralizó con 12.4 ml de NaOH 0.5N ¿Qué % de CaCO3 contenía la muestra?

15. Se disolvió 2.8 g de ácido láctico [CH3-CH(OH)-COOH] en 1000 ml de solución. Si la densidadde dicha solución es casi 1 g/ml

a) ¿Cuál será el % de ácido láctico?

b) ¿Cuál es el pH de dicha solución? Ka = 8.4 x 10-4

c) ¿Qué volumen de una solución de NaOH 0.045 M se necesitará para neutralizar 12 mlde la solución de ácido láctico?

16. 50 mg de una muestra que contenía benzoato de sodio se disolvió en 50 ml de solución y seneutralizó con 32 ml de HCl 0.01N

a) ¿Qué cantidad de benzoato tenía la muestra y qué %?b) ¿Qué pH tendrá teóricamente dicha solución antes de valorarla? (Ka =6.6 x 10

-5)

17. Se neutralizan 20 ml de H2SO4 con 35 ml de NaOH. Si de esta reacción se producen 3.25 g deNa2SO4 ¿Qué molaridad y qué normalidad tenía cada solución?

18. Se aforaron 25 ml de ácido acético glacial (99.5 % de pureza y densidad =1.05) en 250 ml desolución; si su Ka es de 1.76 x 10

-5. ¿Cuál será el pH de esta solución?

19. Si la solubilidad del ácido benzoico (C6H5COOH) a 20 C es de 2.9 g/l y su Ka es de 6.46 x 10 -5 ¿Cual será el pH de una solución saturada de ácido benzoico?

20. Se pesan exactamente 0.48 g de carbonato de sodio y se disuelven en 20 ml de solución y seañaden unas gotas de indicador; posteriormente se va añadiendo ácido clorhídrico deconcentración desconocida, hasta el vire de color, lo cual sucede cuando se ha añadido 18.5ml de dicho ácido ¿Cual es la concentración del ácido clorhídrico?

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21. Se aforan 0.2140 g de biftalato de potasio en 50 ml y se toman 20 ml de esta disolución para

valorar una solución de hidróxido de sodio, del cual se utilizan 28 ml para lograr el vire delindicador mezclado con la solución de biftalato. ¿Cuál es la normalidad del hidróxido de sodio?

22. Se quiere preparar una solución amortiguadora a base de lactato de sodio y HCl 0.01N. Si el

pH de la solución deberá de ser de 4.2 y se tiene 200 ml de HCl 0.01N. ¿Cuántos gramos delactato de sodio habrá que añadir para obtener una solución con ese pH?

23. Se desea determinar la Ka del ácido Láctico experimentalmente, para lo cual se disuelve 2 gde dicho ácido en 100 ml de solución y se mide su pH en un potenciómetro (pHmetro)obteniéndose un valor de aproximadamente 1.88. ¿Cuál es el valor de la Ka?

24. Se mezclan 30 g de CH3COONa con 15 ml de CH3COOH con densidad de 1.05 g/ml y 99.5 %de pureza y se aforan a 500 ml ¿Qué pH tendrá dicha solución?

25. Se mezclan 30 g de CH3COONa con 15 ml de CH3COOH (densidad =1.05 g/ml y 99.5% depureza) y se aforan a 500 ml ¿Qué pH tendrá dicha solución?

a) Solab) Si se añaden 50 ml de HCl 1Nc) Si se añaden 50 ml de NaOH 1N

26. Se disolvió 0.65 g de ácido benzoico [(C6H5)-COOH] en 1000 ml de solución. Si la densidad dedicha solución es casi 1 g/mla) ¿Cuál será el % de ácido benzoico?b) ¿Cuál es el pH de dicha solución? Ka = 6.46 x 10

-5

c) ¿Qué volumen de una solución de NaOH 0.045 M se necesitará para neutralizar 50 ml dela solución de ácido benzoico?

27. Se necesitan 1.5 litros de una solución amortiguadora que tenga un pH de 3.8, preparado conacetato de sodio (RA, pureza =98%, CH3-COONa) y ácido acético (RA, densidad =1.05 g/ml,pureza =99%, CH3-COOH) [Ka =1.8 x 10-5 ]. ¿Qué cantidad de cada reactivo se necesitarápara preparar dicha solución?

28. Dado los valores de viraje de los siguientes Indicadores Acido Base, ¿,Cuál será el másadecuado para la valoración de una solución de ácido pícrico (Ka =0.42) cuya concentraciónes 0.15 N, con Hidróxido de Sodio 0.2 N?

Verde de Bromocresol 0.2 – 1.8 Rojo de Metilo 4.2 – 6.2Rojo de Fenol 6.4 – 8.0 Rojo Neutro 6.8 – 8.0Púrpura de Cresol 7.4 – 9.0

29. Mediante el uso de ácido láctico y lactato de sodio se desea preparar 500 ml de unamortiguador cuyo pH sea de 3.5. Si se usan 29 g de ácido láctico. ¿,Qué cantidad de lactatode sodio se necesitará para que dicha solución amortiguadora tenga el pH deseado?

30. Para la determinación de la cantidad de ácido láctico como único ácido que contenía uncomplemento dietético, se desecó cierta cantidad de Biftalato de Potasio en un pesafiltro, el

cual cuando se pesó con el Biftalato arrojó un valor de 35.3853 g. El pesafiltros solo pesó23.4782 g. El Biftalato se aforó en 100 ml y se tomaron alícuotas de 25 ml. En la normalizaciónde una solución de Hidróxido de Sodio, arrojó un valor promedio de 28.5 ml gastados de labase. Después se pesaron 5 muestras de las bebidas de aproximadamente 100 g cada una,gastándose 32.5, 33.1, 32.6, 31.9 y 32.2 ml para las muestras.a) ¿,Cuál es la Normalidad del Hidróxido de Sodio?b) ¿Cuál es el porcentaje de Acido Láctico en la muestra?

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CINETICA QUIMICA

INTRODUCCION

Stanley Miller de la Universidad de Chicago, logró con moléculas sencillas producir casi todos losaminoácidos comunes. Mediante esta demostración, intento recrear en cuestiones de horas lo quea la naturaleza le llevó miles de años realizar, bajo la suposición de que la atmósfera primitiva de la Tierra estaba compuesta con gases como el metano y nitrógeno. El oxígeno que es un gas deimportancia primordial para la vida, no se encontraba presente en ese momento y aunque parezcaparadójico, no hubiese permitido tales reacciones que desembocarían en la formación de losprimeros seres vivos. La existencia de tal atmósfera primigenia parece ser respaldada por planetasque aún guardan recuerdos de la misma como J úpiter y Saturno, y que son el principal objetivo dela exobiología.

Dichas reacciones son tan lentas que se necesitarían cientos de generaciones humanas parapoder percatarse de las mismas. Empero, es posible mediante ciertos mecanismos, acelerarlas atal punto, que podemos recrearlas dentro de un laboratorio adecuado. En el punto opuesto, existenreacciones tan rápidas que no podemos percibir la velocidad con que se realiza como lo sonmuchas de las reacciones ácido base, es como de repente ver el inicio de una película y al mismotiempo su final, y mediante estas evidencias tratar de deducir cómo se desarrolló el trama de lamisma.

La Cinética Química se encarga del estudio de la velocidad con que se efectúa una reacciónquímica, así como de los factores que puedan retardarlo o acelerarlo. Por un lado es importantetratar de evitar que reacciones indeseables sean lo suficientemente rápidas (como ladescomposición de un alimento) o tratar de obtener ciertos productos acelerando su formación(como la obtención de ciertas grasas hidrogenándolas). Así vemos que la corrosión de un metal y

una explosión violenta son los extremos de este campo, el cual tiene relación directa con eldesarrollo de muchas industrias químicas en donde se sintetizan nuevos productos.

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Analizar algunos conceptos básicos relacionados con la velocidad de reacciones para sistemashomogéneos.


Establecer el concepto de velocidad de reacción.Calcular la velocidad de reacción de un sistema dado.Emplear las Leyes de Velocidad para analizar un sistema dado.Determinar el orden de velocidad y la constante de velocidad de un sistema mediante las Leyes deVelocidad y métodos gráficos.Analizar los factores que modifican la velocidad de una reacción.Analizar los modelos teóricos que explican la velocidad de reacción.Describir la Teoría de las colisiones.

CONTENIDO TEMATICO CINETICA QUIMICA

CQ 1 Volumetría redoxCQ 1.1 Clasificación de la valoraciones redoxCQ.1.2 Valoraciones yodométricas

CQ.1.2.1. indicadores redox (almidón)CQ.1.2.2 Estandarización de un titulante redox

CQ.1.2.2.1 Patrones primarios Redox

CQ.1.3 Valoraciones permanganométricasCQ.1.3.1 Estandarización del permaganato.

CQ. 2 Estudio de la relación entre equilibrio químico y la rapidez de unareacción.CQ.2.1 Relación de la concentración de reactivos y tiempo.CQ 2.2 Determinación del orden de reacción mediante métodos experimentales.

CQ.2.2.1 Determinación del orden de reacción mediante el método gráfico.

CONCEPTOS A INVESTIGAR PARA EL TEMA CINETICA QUIMICA

Peso equivalente en reacciones redox.Preparación de soluciones normales para reacciones redox.

Técnicas volumétricas.Interpretación y trazo de gráficos.Uso del papel semilogarítmicoLinearización de una curva.Factor limitante (estequiometría).Factores que afectan a la velocidad de una reacción.Velocidad de reacción.Efecto de la concentración y de la temperatura en la velocidad de reacción. Técnicas iodométricas.

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ACTIVIDADES EXPERIMENTALES CINETICA QUIMICA

CINETICAQUIMICA 8 Estudio experimental de la cinética química de unareacción redox (yodometría, permanganometría)

1

Estudio experimental de la cinética química de unsistema ácido base.

3

SUSTANCIAS SUGERIDAS:

Unidad Sustancias Concentración

Cinética QuímicaAlmidón solubleK 2S2O8

KIO3 KINa2S2O3 I2 Hielo

0.05 N

0.05 N0.05 N0.05 N

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ANEXO: Cuestionario Cinét ica Qu ímica

1. ¿Qué significado tiene el término sistema homogéneo y qué sistema heterogéneo?

2. ¿Qué características existen en una reacción de Oxido Reducción?

3. Mediante qué métodos es posible distinguir cuando existe una reacción de doblesustitución y cuando hay una de Oxido Reducción

4. ¿Qué significa el término velocidad y qué el término velocidad de reacción?

5. ¿Es posible estudiar la velocidad de reacción de cualquier sistema, y si no, cuáles nopodrían ser incluidos?

6. ¿Qué relación existe entre la estequiometría de una reacción y el orden de reacción?

7. ¿Qué significa Orden de Reacción y qué factor determina el Orden de Reacción de un

sistema dado?8. Para una reacción química determinada, ¿Es posible que tenga diferentes valores de

Orden de reacción?

9. ¿Cómo se determina el equivalente químico para una reacción de Oxido Reducción?

10. ¿Cuántos equivalente tiene el ácido nítrico en la reacción: HNO3 + Cu Cu(NO3)2 +NO2 + H2O ?

11. ¿Qué propiedades estudia la Cinética Química?

12. ¿Qué factores afectan la velocidad de Reacción de un sistema?

13. ¿Qué diferencias existen entre la velocidad de Reacción en un sistema homogéneo y unsistema heterogéneo?

14. ¿Cómo afecta la velocidad de una reacción en la energía total de la reacción?

15. ¿Qué diferencias existen entre los catalizadores heterogéneos y los catalizadoreshomogéneos?

16. ¿Qué es la Permanganometría y qué la Yodometría?

17. ¿Qué tipos de sustancias químicas se conocen como autoindicadores y qué requisitosdeben de satisfacer para poder usarse en la Química Cuantitatitva?

18. ¿De qué manera afecta un catalizador en la velocidad de reacción de un sistema?

19. Da 4 ejemplos de los catalizadores más utilizados y en qué reacciones se aplican.

20. ¿Qué relación existe entre el mecanismo de reacción de un sistema y el orden de reaccióndel mismo?

21. Para determinar la constante de velocidad de un sistema dado ¿qué actividades deberánde realizarse para poder obtener experimentalmente dicho valor?

22. ¿Qué importancia tiene el estudio de la velocidad de reacción de un determinado sistema?

23. ¿Es aplicable la Cinética Química en los procesos biológicos y por qué?

24. Describe brevemente los enunciados de la Teoría de las Colisiones

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ANEXO: Problemas Numér icos Cinét ica Química

1. Se ha hallado que para cierto intervalo de tiempo en el proceso: 4NH3{g) +SO2(g) 4NO(g) +6H2O(g) La velocidad media de formación del agua es de 21.3 mm/min. Calcular la velocidadmedia de formación y descomposición de las demás especies.

2. Para la reacción : H2 + I2 == 2HI se ha encontrado que la velocidad de producciónde ácido yodhídrico es de 9.0 x 10

-2mol/s, en un recipiente de 10 litros. Calcular la velocidad

específica de la reacción.

3. Para la reacción: N2 +H2 NH3 Si la velocidad de descomposición del Nitrógeno es de 2.54mol/min. ¿,Cuáles serán las velocidades de descomposición para el Hidrógeno y para elAmoníaco?

4. Determinar el orden de Reacción y el valor de la constante para el sistema:C4H9I + H2O C4H10O + H

++ I

-

A partir de los siguientes datos:

[H ] 0 0.0857 0.100 0.130 0.150 Tiempo min 0 30 60 90 120

5. La velocidad media de formación del Br-en la reacción: CH3Br + I

- CH3I + Br

-nos da los

siguientes datos:[I-] 1.00 0.950 0.902 0.857 Tiempo minutos 0 5 10 15

Determinar el orden de reacción para I-, asimismo el valor de la constante.

6. La descomposición del Acetato de Etilo (CH3COOCH2CH3) sigue una cinética de orden uno. Siinicialmente se colocaron 50 g de esta sustancia disuelta en un recipiente de 2 litros, cuandotranscurrieron 45 minutos, se había consumido 8.5 g de la misma.a) Determinar la constante para la descomposición del Acetato de Etilo.

b) En qué tiempo se habrá consumido la mitad del mismo.

7. Una disolución de peróxido de hidrógeno (15 ml) se descompone en oxígeno y agua,catalizado con plata coloidal; la descomposición completa de esa disolución da 6.18 ml deoxígeno a TPS y los volúmenes de oxígeno obtenido a diferentes tiempos son:

Tiempo (min) 2 4 6 8 14Vol O2 (ml) 1.24 2.36 3.36 3.98 5.23

8. Determinar el orden de reacción así como la constante de velocidad para el NO2 de acuerdocon los siguientes datos obtenidos en la reacción: 2NO2(g) N2O4(g)

Presión mmHg 250 238 224 210tiempo (s) 0 200 500 900

9. Calcular la constante de velocidad para la reacción: C4H9I + H2O

C4H10O + H

+

+ I

-

A partir de los siguientes datos:[H ] 0 0.0857 0.100 0.130 0.150 Tiempo min 0 30 60 90 120

10. Los siguientes datos se han obtenido de la reacción: 2A(g) B(g)

P mmHg 300 200 151 99 Tiempo (s) 0 250 500 1000

Determinar el orden de reacción y su constante específica de velocidad

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11. A una determinada temperatura se han obtenido los siguientes datos que corresponden a la

reacción: 2C4H6 C8H12 [C4H6] 1.020 0.111 0.104 0.0920 0 200 400 800

Determinar el orden de reacción y el valor de la constante de velocidad.

12. ¿Cuánto tiempo se necesita para que la concentración de [C4H9I] descienda desde 0.200 Mhasta 0.125 M?

[H ] 0 0.0857 0.100 0.130 0.150 Tiempo min 0 30 60 90 120

13. La velocidad de saponificación del acetato de metilo se realizó con una solución al 0.01 M enmedio ácido. Se obtuvieron los siguientes datos:

[OH-] 0.0074 0.0063 0.0055 0.0046 0.0036 0.0029 0.0025

tiempo min 3 5 7 10 15 21 25Determinar el orden de reacción y el valor de la constante.

14. La hidrólisis del acetato de etilo muestra los siguientes resultados ([A] concentración de la basey [B] del acetato de etilo:

tiempo 0 178 273 531 866 1510 1918 2401[A] a-x 0.00980 0.00892 0.00864 0.00792 0.00724 0.00645 0.00603 0.00514[B] b-x 0.00980 0.00398 0.00398 0.00297 0.00230 0.00151 0.00109 0.00080

Determinar el orden de reacción y calcular la constante de velocidad de la reacción.

15. Cuando se hizo reaccionar trietil amina con una concentración inicial de 0.224 mol/l frente ayoduro de metilo, se obtuvieron los siguientes datos:

tiempo min 10 40 90 150 300[Amina] 0.212 0.183 0.149 0.122 0.084

Determinar el orden de reacción y la constante de velocidad para la trietil amina.

16. Para la hidrolización del acetato de metilo, se utilizó un exceso de HCl, el cual al final se valorócon NaOH 0.05 M el ácido que no reaccionó, dándonos los siguientes datos:

Vol (ml) NaOH 22.8 25.8 29.3 31.7 47.2tiempo (min) 0 21 75 119 ∞ Determinar el orden de reacción y la constante de velocidad del Acetato de metilo.

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ANEXO: Grado de Pureza de Reactivos Químicos

Grado de Pureza de diversos reactivos que se encuentran disponibles para laboratorios tantoquímicos como biológicos. Esta clasificación es un compendio de las diversas categorías dadas porlas siguientes marcas: BAKER, Fisher y MERCK.

Grado Descripción Usos

Laboratorio y técnicoProductos químicos de razonable purezapara situaciones donde no existen órequieren niveles de impurezas decalidad de estándares oficiales

Fabricación y uso generalde laboratorio

PurificadoPara síntesis

Químicos de buena calidad que nocumplen con estándares oficiales ocompendios, cumplen con losrequerimientos de artículos de

compendios no actuales.

Productos para aplicacionespreparativas (a escalalaboratorio, plantas piloto,producción)

ISOEspecificaciones acorde a los estándaresde la "International Organization forStandardization

Pueden ser utilizados paraanálisis cuantitativos

USP/NF/FCC/EP/BPReactivos químicos que cumplen lasespecificaciones de la Farmacopea delos Estados Unidos (USP), FarmacopeaEuropea (EP), Farmacopea Británica(BP), códices de la química de alimentos(FCC) y la Formulación Nacional (NF).

Uso en procesosfarmaceúticos ycomponentes deprescripción (USP y NF) ypara usarse en operacionesde procesado de alimentos.

ACS o Reactivo AnalíticoLa calidad de estos reactivos cumplenlos requerimientos establecidos por laACS (American Chemical Society).

Aplicaciones analíticas querequieren estaespecificación

GCSolventes con alto grado de pureza yconsistencia lote a lote. Libre decontaminantes en nivel de ppt, Cumpleespecificaciones ACS

Cromatografía de Gas (GC)

HPLCSolventes de alta pureza, salesreguladoras y modificadores de fasesmóviles para usarse en separacionesanalíticas y de preparación

Cromatografía de líquidos,cromatografía líquida dealta resolución (HPLC),cromatografía en gel yanálisis espectrofotométricoUV.

BioquímicoSolventes y reactivos que tienen que serespecialmente purificados y ensayadospara aplicaciones en biotecnología.

Electroforesis, biologíamolecular, secuenciacion,síntesis de peptidos y

oligonucleotidos

UltrapuroULTREX

Son ácidos o sales de alta pureza conbajos niveles de impurezas metálicasespecialmente para el análisis de trazasde elementos.

Análisis de trazas demetales en el rango de ppt

Entre un grupo de compuestos que también pueden conseguirse en el comercio, se encuentra elGrado Comercial, y que no cumplen con ningún certificado de pureza y que se pueden encontraren Tlapalerías como la Sosa Caútica (NaOH), ácido muriático (HCl), etc., son utilizadosgeneralmente para limpieza.

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ANEXO: MATERIAL DE L ABORATORIO

PROPIEDADES DE LOS MATERIALES DE LABORATORIO

MaterialTemperatura Máxima

de trabajo °CSensibi lidad alchoque térmico Inercia Química

Vidrio borosilicato 200°C Resiste cambio de150°C

Ligeramente atacado por solucionesalcalinas calientes

Vidrio suave Mala Es atacado por soluciones alcalinasVidrio resistente alálcali

Más sensible queel borosilicato.

Cuarzo fundido 1050°C Excelente Resistente a la mayoría de los ácidos yhalógenos

Vidrio con altocontenidode sílice

1000°C Excelente Más resistente a los álcalis que elborosilicato

Porcelana 1100°C (vidriada) Buena Excelente1400°C (no vidriada)

Platino 1500°C Resistente a la mayoría de los ácidos ysales fundidas. Es atacado por aguaregia, nitratos fundidos, cianuros ycloruros a 1000°C. Aleaciones con Au,Ag y otros metales.

Níquel y Fierro Muestras fundidas contaminadas con elmetal.

Acero inoxidable 400-500°C Excelente No es atacado por álcalis ni ácidosexceptoHCl conc. H2SO4 diluido y HNO3 concentrado a ebullición

Polietileno 115°C No es atacado por soluciones alcalinas niHF. Es atacado por muchos disolventesorgánicos (puede emplearse conacetona, etanol).

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ANEXO: SUGERENCIAS PARA LA LIMPIEZA Y ALMACENADO DEMATERIAL DE VIDRIO

Cualquier técnica de Laboratorio requiere de un material limpio, debido a que cualquier suciedadpuede provocar resultados erróneos. De cualquier modo, el material de vidrio deberá estar limpio,debe de estar químicamente limpio, y en aplicaciones biológicas, debe de ser bacteriológicamentelimpio o estéril.

Todo el material de vidrio debe de estar libre de grasa. La mejor forma de ver esto es mediante elmojado uniforme con agua destilada. Esto es muy importante en el material usado para medir elvolumen de líquidos. La grasa y otros contaminantes evitarán que el vidrio se moje uniformemente.Esto a su vez alterará el volumen de residuo adherido a las paredes del contenedor que afectará elvolumen del líquido liberado.

Además, en la pipetas y buretas, el meñisco se distorsionará y no podrá realizarse el ajustecorrecto. La presencia de pequeñas cantidades de impurezas puede también alterar la forma del

meñisco.

LIMPIEZA DEL MATERIAL DE LABORATORIO

Lavar el material de Laboratorio lo más pronto posible después de usarse. Si no es posible unalimpieza a fondo inmediatamente, remoje el material con agua y jabón. Si la suciedad no se limpiainmediatamente, puede ser difícil quitarla después.

Muchos tipos de vidrio reaccionan ligeramente con los álcalis. Para realizar pruebas químicas deprecisión, el material nuevo debe remojarse por varias horas en agua ácida (una solución al 1% deácido clorhídrico o nítrico) antes de lavarse.

USO DEL ACIDOS

Tipos especiales de precipitados puede necesitar quitarse con ácido nítrico, agua regia o ácidosulfúrico fumante. Son sustancias muy corrosivas y deben usarse sólo cuando se necesiten,recomendándose desechar en recipientes adecuados para su procesado.

QUITANDO GRASA

La grasa se quita mejor calentando en una solución diluida de Carbonato de Sodio. Puede usarsela Acetona u otro solvente orgánico para grasas. No deberá usarse álcalis fuertes ya que atacará alvidrio. La grasa de silicona se quita fácilmente remojando las partes con decahidronaftalenocaliente durante 2 horas.

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LIMPIADORES DE VIDRIO

Cuando limpiemos vidrio, podrá usarse jabón, detergente o un polvo limpiador (con o sin un

abrasivo). Entre los limpiadores para vidrio están Alconox, Durax, M & H, Lux, Tide y Fab. El aguadebe de estar caliente. Para el vidrio que está muy sucio, un polvo limpiador con un abrasivo finodará resultados adecuados. El abrasivo no deberá rayar el vidrio. Durante el lavado, todas laspartes del vidrio deberá ser perfectamente fregado con un escobillón con gendarme. Esto significaque deberá tener a la mano un juego de escobillones para tubos de ensayo grandes y pequeños,buretas, embudos, frascos y botellas graduados y de diversos tamaños. No usar escobillones quepuedan rayar el material. Cualquier marca en la superficie uniforme del vidrio es un punto potencialde rotura, especialmente cuando es calentado. No permitir que el ácido haga contacto con el vidrioantes que el detergente (o jabón) sea removido perfectamente. Si esto sucede, se puede formaruna película de grasa.

ENJUAGUE

Es imperativo que todo el jabón, detergente u otro líquido limpiador sea eliminado del vidrio antesde usarse. Esto es especialmente importante con los detergentes, ya que ligeras trazas del mismointerfiere con reacciones serológicas y de cultivo.

Después de limpiar, enjuagar el vidrio con agua corriente. Dejar cuando los tubos de ensayo,graduados, frascos y similares contenedores son enjuagados con agua, que el agua corra pordentro y fuera por un corto tiempo, y después llene parcialmente cada material con agua, agiteperfectamente y enjuague por lo menos seis veces. Las pipetas y buretas son mejor enjuagadasuniendo un tubo de hule en un extremo y después permitir que el agua corra a través de estos. Siel agua es dura, es mejor usar agua deionizada.

Enjuague el vidrio en un baño grande de agua destilada. Enjuagar con agua destilada. Paraconservar el agua destilada, use una botella de 20 litros como reservorio. Almacénelo en unanaquel cercano al área de lavado. Ponga un sifón para usarlo y reemplace el reservorio con aguadestilada.

MANEJO Y ALMACENADO

Para evitar el rompimiento cuando se enjuaga o lava pipetas, probetas o buretas, cuidar de nodejar otros objetos en el agua. Secar los tubos de ensayo, tubos de cultivo, frascos y otrosmateriales montándolos sobre un mueble que permita que escurran adecuadamente; o colocarlosen canastas para secarlos en un horno (No aplicar calor directamente a material vacío que esusado en mediciones volumétricas ya que lo deformarían. Tales materiales deberán secarse a

temperaturas no mayores de 80-90°C). Las temperaturas de secado no deben de exceder 140°C.Coloque la canasta secadora con un trapo limpio para mantener las bocas de las vasijas limpias.

Secar buretas, pipetas y probetas colocándolos sobre una toalla doblada. Proteger el material delpolvo. Esto se hace mejor tapando con algodón, corcho, cinta o papel sobre la boca del material ocolocándolo en un ambiente libre de polvo. Evite el rompimiento del material manteniéndolosseparados. No almacene líquidos alcalinos en frascos volumétricos o buretas.

Agua regia: 1 volumen de ácido nítrico con 3 volúmenes de ácido clorhídrico.

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ANEXO: SEGURIDAD PERSONAL EN EL LABORATORIO

La seguridad es uno de los puntos más críticos de cualquier laboratorio. Para ayudar a mejorar laseguridad en un laboratorio, procura seguir los siguientes puntos:

MEZCLADO Y AGITADO

No ver directamente sobre cualquier recipiente que esté siendo calentado o contenga reactivos. Noapuntar con un recipiente abierto sobre otra persona. Una reacción puede provocar que elcontenido sea proyectado. Debe usarse equipo protector.

La salpicadura de ácidos, materiales caústicos o soluciones fuertemente oxidantes sobre la piel oropa debe ser lavado inmediatamente con grandes cantidades de agua.

QUEMADURAS CAUSADAS PORTEMPERATURAS EXTREMAS

Las quemaduras son causadas por el calor, rayos Ultravioleta o Infrarrojos y también pormateriales extremadamente fríos. Use anteojos y limite el tiempo de exposición cuando se trabajacon radiación Ultravioleta o Infrarroja.

Nunca toque un material muy frío o gases líquidos con las manos desnudas. Use guantes o pinzaspara mover todo el material del fuego. El vidrio caliente puede provocar severas quemaduras. Losguantes protectores, zapatos de seguridad, delantal y lentes se desgastarán en caso de accidentes

químicos, derrames o salpicaduras.

ETIQUETE CUIDADOSAMENTE

Nunca llene un recipiente con otro material diferente al especificado por la etiqueta. Etiquete todoslos contenedores antes de llenarlos. Deseche el contenido de recipientes no etiquetados.

NUNCA BEBA EN UN VASO DEPRECIPITADOS

Un vaso de precipitados usado específicamente para beber es una amenaza en el laboratorio. Usevasos desechables o reciclables. No pruebe las sustancias para identificarlas. Oler sustancias sólocuando sea necesario y sólo pequeñas cantidades de vapor hacia la nariz usando la palma de lamano para arrastrar el vapor.

No succionar líquidos con pipeta usando la boca. Puede haber serios daños. En vez de eso, usemedios mecánicos, como una perilla o un auxiliar para pipetas disponibles de suministros paralaboratorios o utilizando una jeringa adaptada con una manguera de hule.

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CUIDADO PARA EL VACIO Y PRESION

Debido a las variaciones de condiciones, no se puede garantizar a cualquier material contra roturasal trabajar al vacío o presión. Deben de tomarse las precauciones pertinentes para proteger alpersonal que realiza dichos trabajos.

MANEJO CUIDADOSO DEL VIDRIO

Sostener los vasos de precipitados, botellas y frascos por los lados y el fondo en vez de la partesuperior. Los bordes de los vasos de precipitados o los cuellos de botellas y frascos puedenromperse si se usan como puntos de sostén. Ser especialmente cuidadosos con los frascos decuellos múltiples.

USE ACIDOS CUIDADOSAMENTE

Cuando se trabaja con materiales volátiles, recordar que el calor produce expansión de su volumeny el confinamiento de la expansión resulta en explosión. Recordar también que el peligro existe aúncuando no se aplique calor externo.

No mezclar ácido sulfúrico con agua dentro de una probeta. El calor de la reacción puede romperla base del recipiente.

El ácido perclórico es especialmente peligroso debido a que explota al contacto con materialesorgánicos. No usar ácido perclórico alrededor de bancas o mesas de madera. Guarde el ácido

perclórico con bandejas de vidrio o cerámicos con el suficiente volumen para contener todo elácido en caso de que el frasco contenedor se rompa. Siempre use ropa protectora cuando trabajecon ácido perclórico.

Siempre enjuague y limpie el exterior de los frascos de ácidos antes de abrirlos. No ponga el tapónde tal forma que cualquier material pueda contactar con residuos del ácido.

TRABAJAR EN UNA AREA VENTILADA

Cuando trabajamos con Cloro, Sulfuro de Hidrógeno, Monóxido de Carbono, Cianuro de Hidrógenoy otras sustancias muy tóxicas, siempre usar una máscara protectora o realizar estos experimentosen una campana de extracción y en una área bien ventilada.

CALENTAMIENTO Y ENFRIAMIENTO

Los trabajos de evaporación deben de observarse cuidadosamente. Ser precavido cuando semaneja una vasija que ha sido calentada después de que hubo evaporación. Puede romperseinesperadamente.

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EVITAR LOS EXTREMOS

Aunque los productos PYREX y VYCOR pueden soportar extremas temperaturas, siempre úselos

con cuidado. No colocar vidrio caliente sobre superficies frías o húmedas. Puede romperse con loscambios de temperatura. Enfríe todo el material lentamente para prevenir resquebrajaduras, amenos que uses VYCOR que puede ir desde altas temperaturas al agua congelada sin daño.

CALENTAR RECIPIENTES DE PAREDGRUESA

Los materiales de vidrio con pared gruesa como botellas y jarras no deberán calentarsedirectamente sobre la flama o fuentes comparable de calor ya que son más propensos aresquebrajaduras . Se sugiere usar un calentador de inmersión.

CUIDADO PARA NO RAYAR VIDRIO

No calentar vidrio que este grabado, roto, con muesca o rayado. Es muy probable que se rompa.Use un “gendarme” sobre el vidrio o una varilla agitadora de metal o use una varilla de TEFLON para prevenir el rayado interno de una vasija.

MECHEROS BUNSEN

Ajustar el mechero Bunsen para obtener una flama larga suave. Calentará más lentamente pero

también más uniformemente. El calor uniforme es un factor crítico para muchas reaccionesquímicas. Ajustar el anillo o tripié que sostiene el material tal que la flama toque al vidrio por debajodel nivel del líquido. Calentar por encima del nivel del líquido no producirá un calentamientouniforme de la solución y puede provocar un choque térmico y rompimiento del recipiente. Unarejilla metálica centrada sobre el anillo difundirá la flama para dar un calentamiento más uniforme.

Rotar y agitar cuidadosamente los tubos de ensayo para evitar el sobrecalentamiento de una áreaen particular. El calentamiento uniforme es muy importante en tus experimentos. Calentar todos loslíquidos lentamente. El calentamiento rápido puede provocar protuberancias que a su vezproducirán que la solución se proyecte. No calentar el vidrio directamente con elementos decalentamiento eléctrico ya que pueden reaccionar con éstos. Se puede inducir tensión sobre elvidrio y provocar su rompimiento.

PLACAS CALENTADORAS

Existen diversos tipos de placas calentadoras. Algunas son eléctricas, otras calentadas con agua.Puede existir con vidrio o metal. Deberás de consultar tu manual de instrucciones antes de usaruna placa calentadora por primera vez. Siempre use una placa calentadora más grande que elrecipiente a usar para evitar una posible caída del recipiente debido al movimiento del mismodurante la ebullición. Los materiales con pared gruesa, como las jarras, botellas, probetas y frascosfiltradores no deberán calentarse en estas placas.

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ANEXO: Tab la de Productos de Solubil idad

COMPUESTO P.M. Kps T°C Fórmula

Bromato de Plata 235.78 3.97 x 10- 20 AgBrO3

Bromuro de Cobre I 143.45 4.15 x 10-08

20 CuBr 2

Bromuro de Mercurio I 280.49 1.30 x 10- 25 HgBr

Bromuro de Plata 187.78 4.10 x 10-

18 AgBr

Carbonato de Bario 197.35 8.10 x 10- 25 BaCO3

Carbonato de Calcio 100.09 8.70 x 10-

25 CaCO3

Carbonato de Estroncio 147.63 1.60 x 10-09

25 SrCO3

Carbonato de Litio 73.89 1.70 x 10- 25 Li2CO3

Carbonato de Magnesio 84.32 2.60 x 10-05

12 MgCO3

Carbonato de Plata 275.75 6.15 x 10- 25 Ag2CO3 Carbonato de Plomo 267.20 3.30 x 10

- 18 PbCO3

Cloruro de Cobre I 98.99 1.02 x 10-

20 CuCl

Cloruro de Mercurio I 236.04 2.00 x 10-

25 HgCl

Cloruro de Plata 143.32 1.56 x 10-10

25 AgCl

Cromato de Bario 253.33 1.60 x 10- 18 BaCrO4

Cromato de Bario 253.33 2.40 x 10-

28 BaCrO4

Cromato de Plata 331.73 9.00 x 10- 25 Ag2CrO4

Cromato de Plomo 323.18 1.77 x 10-

18 PbCrO4

Dicromato de Plata 431.72 2.00 x 10-07

25 Ag2Cr 2O7

Fluoruro de Bario 175.34 1.60 x 10-

10 BaF2

Fluoruro de Bario 175.34 1.70 x 10-06

18 BaF2

Fluoruro de Calcio 78.08 3.40 x 10- 18 CaF2

Fluoruro de Estroncio 125.62 2.80 x 10-

18 SrF2

Fluoruro de Magnesio 62.31 7.10 x 10- 18 MgF2

Fluoruro de Plomo 245.19 3.20 x 10-

18 PbF2

Hidróxido de Fierro II 89.86 1.64 x 10-14

18 Fe(OH)2

Hidróxido de Fierro III 106.87 1.10 x 10- 18 Fe(OH)3

Hidróxido de Magnesio 58.33 1.20 x 10-

18 Mg(OH)2

Hidróxido de Manganeso II 88.95 4.00 x 10-

18 Mn(OH)2 Hidróxido de Plata 124.87 1.52 x 10

- 20 AgOH

Hidróxido de Zinc 99.38 1.80 x 10-14 20 Zn(OH)2

Hidróxido de Aluminio 78.00 3.70 x 10-

18 Al(OH)3

Oxalato de Bario 225.36 2.18 x 10-07

18 Ba(COO)2

Oxalato de Cadmio 200.42 1.53 x 10-

18 Cd(COO)2

Oxalato de Calcio 128.10 1.78 x 10-

18 Ca(COO)2

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ANEXO: Tabla de Productos de Solubil idad (Cont.)

COMPUESTO P.M. Kps T°C Fórmula

Oxalato de Cobre II 151.57 2.87 x 10-08 25 Cu(COO)2

Oxalato de Estroncio 175.64 5.61 x 10-

18 Sr(COO)2

Oxalato de Fierro II 143.86 2.10 x 10-07

25 Fe(COO)2

Oxalato de Magnesio 112.32 8.57 x 10-

18 Mg(COO)2

Oxalato de Plomo 295.21 2.74 x 10-

18 Pb(COO)2

Oxalato de Zinc 153.40 1.35 x 10- 18 Zn(COO)2

Sulfato de Bario 233.40 8.70 x 10-

18 BaSO4

Sulfato de Calcio 136.14 2.45 x 10-05 25 CaSO4

Sulfato de Estroncio 183.68 3.81 x 10

-

18 SrSO4 Sulfato de Plomo 303.25 1.06 x 10

- 18 PbSO4

Sulfuro de Cadmio 144.46 3.60 x 10- 18 CdS

Sulfuro de Cobalto 91.00 3.00 x 10-

18 CoS

Sulfuro de Cobre I 159.14 2.00 x 10-47 18 Cu2S

Sulfuro de Cobre II 95.60 8.50 x 10-

18 CuS

Sulfuro de Fierro II 87.91 3.70 x 10-19

18 FeS

Sulfuro de Manganeso II 87.00 1.40 x 10-

18 MnS

Sulfuro de Mercurio II 232.65 4.00 x 10-

18 HgS

Sulfuro de Níquel II 90.77 1.40 x 10- 18 NiS

Sulfuro de Plata 247.80 1.60 x 10- 25 Ag2SSulfuro de Plomo 239.25 3.40 x 10-28 18 PbS

Sulfuro de Zinc 97.43 1.20 x 10-

18 ZnS

Tiocianato de Cobre I 121.62 1.60 x 10- 18 CuSCN

Tiocianato de Plata 165.95 4.90 x 10-

18 AgSCN

Yodato de Bario 487.14 6.50 x 10-

25 Ba(IO3)2

Yodato de Calcio 389.89 6.44 x 10-08 18 Ca(IO3)2

Yodato de Cobre II 413.35 1.40 x 10-

25 Cu(IO3)2

Yodato de Plata 282.77 9.20 x 10-09 10 AgIO3

Yodato de Plomo 557.00 1.20 x 10-

18 Pb(IO3)2

Yoduro de Cobre I 190.44 5.06 x 10-

20 CuI

Yoduro de Mercurio I 327.49 1.20 x 10- 25 HgI

Yoduro de Plata 234.77 1.50 x 10-

25 AgI

Yoduro de Plomo 461.00 1.39 x 10-08 25 PbI2

Esta tabla es una recopilación de datos presentes en las siguientes obras: Handbook of Chemistry and Physics (CRC), TheMerck Index (Merck & Co) y Gilbert Ayres (Análisis Químico Cuantitativo).

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ANEXO: Concentración de ácidos y bases comerciales

P.M. mol/litro gramos/litro

% p/p Densidad

acido acético glacial L CH3COOH 60.05 17.40 1045 99.5 1.050

acido acético L CH3COOH 60.05 6.27 376 36 1.045

acido butírico L CH3(CH2)2COOH 88.10 10.30 912 95 0.960

acido fórmico L HCOOH 46.02 23.40 1080 90 1.200

acido yodhídrico L HI 127.90 7.57 969 57 1.700

acido bromhídrico G HBr 80.92 8.89 720 48 1.500

acido clorhídrico G HCl 36.50 11.60 424 36 1.180

acido cianhídrico G HCN 27.03 25.00 676 97 0.697

acido fluorhídrico G HF 20.01 32.10 642 55 1.167

acido hipofosforoso L H3PO2 66.00 9.47 625 50 1.250

acido láctico S CH3CH(OH)COOH 90.10 11.30 1020 85 1.200

acido nítrico G HNO3 63.02 15.99 1008 71 1.420

acido perclórico HClO4 100.50 11.65 1172 70 1.670

acido fosfórico L H3PO4 98.00 14.70 1445 85 1.700

acido sulfúrico L H2SO4 98.10 18.00 1766 96 1.840

acido sulfuroso L H2SO3 82.10 0.74 61.2 6 1.020

Amoníaco G NH3 17.00 14.80 252 28 0.898

hidróxido de potasio S KOH 56.10 13.50 757 50 1.520

carbonato de sodio S Na2CO3 106.00 1.04 110 10 1.100

hidróxido de sodio(solución preparada)

NaOH 40.00 19.10 763 50 1.530

G = Gas ( est as se encuent r an di suel t as normal ment e en sol uci ón acuosa) L = Líquido

Los datos fueron recopilados de la obra The Merck Index (Merck & Co).

Ac idos fuertes: nítrico, clorhídrico, tricloroacético, sulfúrico (primer protón), yodhídrico,bromhídrico y perclórico. En solución acuosa se encuentran disociados totalmente (para finesprácticos y de cálculo).

Bases fuertes: hidróxido de sodio, potasio y de bario. Se disocian totalmente en solución acuosa,cediendo un ion hidroxilo al medio.

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ANEXO: Tab la de Constante de acidez de al gunos Compuestos

NOMBRE DEL ACIDO P.M. equiv. Ka1 Ka2 Ka3

Acético 60,05 1 1,76E-05

Acetoacético 102,09 1 2,62E-04 Arsénico 141,93 3 5,62E-03 1,70E-07 3,95E-12 Ascórbico 176,12 2 7,94E-05 1,62E-12 Aspártico 133,10 2 1,38E

-041,51E

-10

Barbitúrico 128,09 1 9,80E-05

Benzoico 122,12 1 6,46E

-05

Bórico 61,83 3 7,30E-10

1,80E-13

1,60E-14

Butírico 88,10 1 1,54E

-05

Carbónico 62,02 2 4,30E-07

5,61E-11

Cítrico 192,13 3 7,10E-04 1,68E-05 6,40E-06 Cloroacético 94,50 1 1,40E

-03 Crómico 118,01 2 1,80E

-01 3,20E-07 Dicloroacético 128,95 1 3,32E-02 Fluorhídrico 20,01 1 3,53E-04 Fórmico 46,02 1 1,77E-04 Fosfórico 98,00 3 7,52E

-036,23E

-082,20E

-13

Ftálico 166,13 2 1,30E-03

3,90E-06

Fumárico 116,07 2 9,30E

-043,62E

-05

Glutárico 132,11 2 4,58E-05

3,89E-06

Hipobromoso 96,91 1 2,06E

-09

Hipoclorico 52,46 1 2,95E-05

Hipoyodoso 143,91 1 2,30E

-11

Láctico 90,08 1 8,40E-04 Maleico 116,07 2 1,42E-02 8,57E-07 Málico 134,09 2 3,90E-04 7,80E-06 Malónico 104,06 2 1,49E-02 2,03E-06 Nitroso 47,01 1 4,60E

-04

Oxálico 90,04 2 5,90E-02

6,40E-05

P-Amino Benzoico 137,13 1 1,20E

-05

Peryodico 191,91 1 2,30E-02

Pícrico 229,11 1 4,20E

-01

Propiónico 74,08 1 1,34E-05

Succínico 118,09 2 6,89E

-052,47E

-06

Sulfánilico 191,21 1 5,90E-04

Sulfuroso 82,08 2 1,54E

-021,02E

-07

Tartárico 150,09 2 1,04E-03

4,55E-05

Tricloroacético 163,40 1 2,00E-01 Urico 168,11 1 1,30E-04 Valérico 102,13 1 1,51E

-05

Yódico 319,82 1 1,69E-01

Yodoacético 185,95 1 7,50E

-04

Datos recopilados de las siguientes obras: Handbook of Chemistry and Physics (CRC), The Merck Index (Merck & Co),Donnald Summers (Manual de Química).

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ANEXO: Indicadores Ac ido Base

Compuesto Rango de Vire Color ácido - color básico

1,3,5-trinitrobenceno 11.5-14.0 Incoloro - Naranja2,4-Dinitrofenol 02.4-04.0 Incoloro - Amarillo2,5-Dinitrofenol 04.0-05.8 Incoloro - AmarilloAcido rosálico 06.8-08.2 Amarillo - Rojoalfa-Naftolftaleína 07.3-08.7 Púrpura - VerdeAlizarina 05.5-06.8 11.0-12.4 Amarillo - Rojo - VioletaAmarillo de alizarina GG 10.0-12.1 Amarillo - NaranjaAmarillo de alizarina R 10.0-12.1 Amarillo - RojoAmarillo de Metanilo 01.2-02.3 Rojo - Amarillo

Amarillo de Metilo 02.9-04.0 Rojo - AmarilloAzul de Bromofenol 03.0-04.6 Amarillo - AzulAzul de bromotimol 06.0-07.6 Amarillo - AzulAzul de Metilo 11.0-13.0 Azul - PúrpuraAzul de p-Xilenol 01.2-02.8 08.0-09.6 Rojo - Amarillo - AzulBenzopurpurina 4B 01.3-04.0 Violeta - RojoCristal Violeta 00.0-01.8 Amarillo - AzulCurcumina 07.4-08.6 10.2-11.8 Amarillo - Rojo - AmarilloEritrosina 02.2-03.6 Naranja - RojoFenolftaleína 08.2-10.0 Incoloro - PúrpuraIndigo carmín 11.6-14.0 Azul - AmarilloLacmoid 04.4-06.4 Rojo - AzulNaranja de Metilo 03.1-04.4 Rojo - Amarillo

Nitramina 10.8-13.0 Incoloro - Caféo-Cresolftaleína 08.2-09.8 Incoloro - Rojop-Etoxicrisoidina 03.5-05.5 Rojo - Amarillop-Nitrofenol 05.6-07.6 Incoloro - AmarilloPúrpura de bromocresol 05.2-06.8 Amarillo - PúrpuraResazurina 03.8-06.5 Naranja - VioletaRojo Congo 03.0-05.0 Azul - RojoRojo de cresol 00.2-01.8 07.2-08.8 Rojo - Amarillo - RojoRojo de fenol 06.4-08.2 Amarillo - RojoRojo de metilo 04.4-06.2 Rojo - AmarilloRojo de Quinaldina 01.4-03.2 Incoloro - RojoRojo neutro 06.8-08.0 Rojo - Amarillo Timolftaleína 09.3-10.5 Incoloro - Azul Toluazotoluidina 01.4-02.8 Naranja - Amarillo Tropaeolina 0 11.0-13.0 Amarillo - Naranja Tropaeolina 000 número 1 07.6-08.9 Amarillo - Rojo Tropaeolina OO 01.3-03.2 Rojo - AmarilloVerde de bromocresol 03.8-05.4 Amarillo - AzulVerde de Malaquita 00.0-02.0 11.6-14.0 Amarillo - Verde - IncoloroVerde de Metilo 00.2-01.8 Amarillo - AzulVioleta de Metilo 0.15-03.2 Amarillo - Violeta

Datos recopilados de las siguientes obras: Handbook of Chemistry ans Physics (CRC), The Merck Index (Merck & Co).

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ANEXO: Diagrama de Indicadores Ac ido Base

pH

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ANEXO: Leyes Elementales de Velocidad

Orden Forma diferencial Forma Integrada Ecuación

0 k dt

dx= xkt = Ec 1

1 ( ) xak dt

dx−=

( ) xa

akt

−= ln Ec 2

2 ( )2 xak dt

dx−=

( ) xaa

xkt

−= Ec 3

2 ( )( ) xb xak dt

dx−−=

( )( )

−

−

−=

xba

xab

bakt ln

1 Ec 4

2 ( )( ) xb xak dt

dx2−−=

( )( )( )

−

−

−=

xba

xab

bakt

2ln

2

1 Ec 5

3 ( )3 xak dt

dx−=

( ) 222

1

2

1

a xakt −

−= Ec 6

Para la reacción: A B + C ( )m xak dt

dx−=

Cuando m =0, la reacción sigue un orden de reacción conforme a la Ec 1Cuando m =1, se comporta como la Ec 2Si m =2, sigue la Ec 3, y si m =3 será la Ec 6

Para la reacción A + B C + D ó A + B C ( ) ( )nm xb xak

dt

dx−−=

Cuando m =0 y n =0, sigue un orden de reacción conforme a Ec 1Si m =1 y n =0, (asimismo si m =0 y n =1), se comporta como la Ec 2Si m =2 y n =0, (ó m =0 y n =2), sigue la Ec 3Si m =1 y n =1, es de acuerdo a la Ec 4

La Ec 5 se da en el caso para la reacción: A + 2B C + D, con m =1 y n =1.

Para las formas diferencialesdx =(concentración final de un intervalo) – (concentración inicial de dicho intervalo)dt =(tiempo final de un intervalo) – (tiempo inicial del intervalo)

(a - x) =la media de la (concentración final de un intervalo +concentración inicial del intervalo)(b – x) lo mismo que (a – x)

Para las formas integradasa =Concentración inicial de A [mol/l]b =Concentración inicial de B [mol/l]x =cantidad que ha reaccionado de A o B [mol/l]t =tiempo, que puede ser en segundos, minutos u horas.k =Constante de velocidad (las unidades varían de acuerdo a la orden de reacción)

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BIBLIOGRAFIA BASICA

1. Arce, J . R. Betancourt y N. Motta. 2001. Laboratorio de química general, McGraw Hill,Interamericana editores, México.

2. Castellan, Gilbert W., 2002. Fisicoquímica, 2ª., Pearson Educación, México.

3. Coyne, Gary S. 1988. The Laboratory Companion. A practical guide to materials, equipment,and technique. J ohn Wiley and Sons. INC USA.

4. Fontana, Norbis. 1997. Química general universitaria, Fondo Educativo Interamericano,México.

5. Gazpio, Dora y Marcela Alvarez. 1999. Soportes de la biblioteca de hoy: Desarrollo de lashabilidades de información. Ciccus, Buenos Aires.

6. López Barajas Zayas, Emilio. 1998. Fundamentos de metodología científica. Universidad

Nacional de Educación a Distancia. Madrid.7. Orna, Elizabeth y col. 2001. Cómo usar la información en trabajos de investigación, Gedisa

Mexicana, México.

8. Zarco, Rubio Esther. 1998. Seguridad en Laboratorios. Prevención de accidentes y primerosauxilios en laboratorios químicos. 2ª, Trillas, México

BIBLIOGRAFIA COMPLEMENTARIA

1. Ayres, G.H. 2001. Análisis químico cuantitativo, Oxford University Press, México.

2. Blake, Reed H y Edwin Haroldsen. 1997. Taxonomía de conceptos de la comunicación. AteneoMéxico.

3. Logan, S. R. 1999. Fundamentos de cinética química, Addison Wesley, México.

4. López Cancio, J osé A. 2000. Problemas de química, P rentice Hall, México.

5. Martínez López, J osé Francisco. 1998. Internet para investigadores y universitarios.Universidad de Huelva, España.

6. Rubinson, J udith F. 2000. Química analítica contemporánea, Prentice Hall Interamericana,México.

7. Sabater Tobella, J uan y Antonio Vilumara. 1988. Buenas prácticas de Laboratorio (GLP). Ediciones Díaz de Santos, Madrid.

8. Whitten, Kenneth W., 1998.Química general, 5ª., McGraw-Hill Interamericana, México.

9. Normas oficiales Mexicanas:

• NOM-026-STPS-1998 F.P. 13/10/98 Colores y señales de seguridad e higiene, e identificaciónde riesgos por fluidos conducidos en tuberías

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• NOM-018-STPS-2000 F.P. 27/10/00 Sistema para la identificación y comunicación de peligros

y riesgos por sustancias químicas peligrosas en los centros de trabajo.

• NOM-100-STPS-1994 F.P. 08/01/96 Seguridad Extintores contra incendio a base de polvoquímico seco con presión contenida - Especificaciones.

• NOM-102-STPS-1994 F.P. 10/01/96 Seguridad Extintores contra incendio a base de bióxido decarbono - Parte 1: Recipientes.

• NOM-101-STPS-1994 F.P. 08/01/96 Seguridad Extintores a base de espuma química

• NOM-103-STPS-1994 F.P. 10/01/96 Seguridad Extintores contra incendio a base de agua conpresión contenida.

• NOM-106-STPS-1994 F.P. 11/01/96 Seguridad Agentes extinguidores polvo químico seco tipoBC, a base de bicarbonato de sodio.

• NOM-010-STPS-1999 F.P . 13/03/00 Condiciones de seguridad e higiene en los centros detrabajo donde se manejen, transporten, procesen o almacenen sustancias químicas capacesde generar contaminación en el medio ambiente laboral.

• NOM-025-STPS-1999 F.P. 23/12/99 Condiciones de iluminación en los centros de trabajo.

• NOM-101-STPS-1999 F.P. 13/12/99 Edificios, locales, instalaciones y áreas de los centros detrabajo-condiciones de Seguridad e Higiene.

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