Doblado de Vidrio

Universidad de San Carlos de Guatemala Facultad de Ingeniería Escuela de Química Área de Química Laboratorio de Química 3 Sección A Impartido por: Inga Mercedes Esther Roquel Chávez

USO ADECUADO DEL MECHERO BUNSEN, TÉCNICA DE DOBLADO DE VIDRIO Y OPERACIONES FUNDAMENTALES DE LABORATORIO

Brayan Estuardo Lemus Salgado Carné: 2008-17916 Guatemala, 18 de junio de 2014

RESUMEN

En la siguiente práctica se conoció el mechero Bunsen así como su correcta utilización mediante técnicas apropiadas de encendido y regulado del mismo a manera de optimizar una reacción de combustión completa de la llama. También se realizó la operación de corte de vidrio creando una región de alta tensión rayándolo con una lima triangular. Utilizando el vidrio cortado y lo aprendido sobre el mechero se realizaron tres procedimientos posteriores: el redondeo y pulido de los extremos cortados colocando los mismos en la llama del mechero, el doblado de tubos de vidrio utilizando la llama del mechero regulada por un estrangulador y el modelado una varilla de agitación a partir de un tubo de vidrio con mayor diámetro utilizando el mismo estrangulador de llama. Con estos procedimientos practicados se a podido llegar a comprender el funcionamiento del mechero Bunsen así como las técnicas apropiadas de corte, moldeado, pulido y doblado del vidrio, que en determinado momento podrían llegar a utilizarse para la elaboración básica de instrumentos de este material. Con relación a las operaciones fundamentales de laboratorio se colocó un Beaker vacío en una balanza digital para luego agregar arena y volver a pesar utilizando la misma balanza digital, obtenidas estas dos cantidades se obtuvo la diferencia entre el peso del Beaker con arena y el Beaker por si solo, obteniendo así el peso de la arena. También se aprendió a medir apropiadamente volúmenes de líquidos, esto se obtuvo al agregar agua en una probeta graduada colocando a misma a tres alturas diferentes midiendo así la altura del agua. El resultado con mas exactitud fue medido en la linea de visión tangente a el menisco formado por el líquido, en este caso cóncavo.

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Al trasladar el líquido hacia otro contenedor, en este caso de un Beaker a una probeta, se obtuvo una nueva medición debido a la diferencia de exactitud del recipiente nuevo. Se realizó una operación se separación de mezclas en la cual se mezclaron cloruro de sodio y arena en proporciones iguales, estos fueron mezclados con agua para luego separar la mezcla de agua con cloruro se sodio disuelto de la arena, haciendo pasar la mezcla total en un embudo con papel filtro de por medio y así realizar la filtración de la mezcla colocando la mezcla obtenida de cloruro se sodio con agua en una capsula de porcelana. Luego de filtrar la arena se colocó la capsula de porcelana con el líquido obtenido de la separación por filtrado sobre un cuadro de cedazo con asbesto calentando la estructura con el mechero Bunsen hasta lograr la evaporación del agua, lo cual por medio de destilación se obtuvo como remanente el cloruro de sodio contenido en la disolución para luego comparar lo obtenido con lo agregado inicialmente. Durante la práctica se trabajó en condiciones normales correspondientes al mes de Junio de la ciudad de Guatemala, a 230 C según el reporte del Instituto Nacional de Sismología, Vulcanología, Metereología, e Hidrología (INSIVUMEH) para el 16 de Junio del 2014.

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OBJETIVOS

General

Aprender la correcta utilización del mechero Bunsen y las técnicas apropiadas para el corte, pulido, moldeado y doblado de varillas de vidrio así como aprender las técnicas de medición y procedimientos fundamentales utilizados en el laboratorio.

Específicos

1. Obtener la capacidad de encender y regular la llama de el mechero Bunsen 2. Aprender la técnica de cortado y doblado . 3. Aprender la técnica de moldeo varillas de agitación. 4. Dominar el proceso proceso de medición. 5. Experimentar con 2 diferentes métodos de separación de fases, filtración y destilación.

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1.

1.1.

MARCO TEÓRICO

Mechero Bunsen

Un mechero o quemador Bunsen es un instrumento utilizado en laboratorios científicos para calentar o esterilizar muestras o reactivos químicos. El mechero Bunsen es una de las fuentes de calor más sencillas del laboratorio y es utilizado para obtener temperaturas no muy elevadas. Consta de una entrada de gas sin regulador, una entrada de aire y un tubo de combustión. El tubo de combustión está atornillado a una base por donde entra el gas combustible a través de un tubo de goma, con una llave de paso. Presenta dos orificios ajustables para regular la entrada de aire. La cantidad de gas y por lo tanto de calor de la llama puede controlarse ajustando el tamaño del agujero en la base del tubo. Si se permite el paso de más aire para su mezcla con el gas la llama arde a mayor temperatura (apareciendo con un color azul). Si los agujeros laterales están cerrados el gas sólo se mezcla con el oxígeno atmosférico en el punto superior de la combustión ardiendo con menor eficacia y produciendo una llama de temperatura más fría y color rojizo o amarillento, la cual se llama "llama segura.o "llama luminosa". La llama amarilla es considerada "sucia"porque deja una capa de carbón sobre la superficie que está calentando. Cuando el quemador se ajusta para producir llamas de alta temperatura, éstas (de color azulado) pueden llegar a ser invisibles contra un fondo uniforme.

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1.2.

Vidrio

El vidrio es un material inorgánico duro, frágil, transparente y amorfo que se encuentra en la naturaleza, aunque también puede ser producido por el ser humano. El vidrio artificial se usa para hacer ventanas, lentes, botellas y una gran variedad de productos. El vidrio es un tipo de material cerámico amorfo, no se oxida, no se corrompe, y no reacciona con otras sustancias. El vidrio se obtiene a unos 1500 0 C a partir de arena de sílice (SiO2 ), carbonato de sodio (N a2 CO3 ) y caliza (CaCO3 ).

1.2.1.

Varillas de Vidrio

Suelen ser piezas de unos 5-7 mm de diámetro, y de 20 a 50 cm de longitud utilizadas dentro del equipo de laboratorio con la función de revolver los solutos añadidos al disolvente en un matraz o vaso de precipitados y favorecer su disolución. Se usan para los líquidos y sólidos de baja densidad. También sirven para introducir sustancias líquidas de gran reactividad por medio de escurrimiento, para evitar accidentes.

1.3.

Técnicas de Medición y separación de Fases

1.3.1.

Menisco

el menisco es la curva volteada de la superficie de un líquido que se produce en respuesta a la superficie de su recipiente. Esta curvatura puede ser cóncava o convexa, según si las moléculas del líquido y las del recipiente se atraen (agua y vidrio) o repelen (mercurio y vidrio), respectivamente. En química es importante para realizar la lectura de un líquido en cualquier material volumétrico. Para esto deben coincidir la curva (más bien la tangente de ésta) (la parte central) con el aforo o graduación. Siempre teniendo la vista perpendicular a ambas.

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1.3.2.

Filtración

Se denomina filtración al proceso unitario de separación de sólidos en suspensión en un líquido mediante un medio poroso, que retiene los sólidos y permite el pasaje del líquido La variedad de dispositivos de filtración o filtros es tan extensa como las variedades de materiales porosos disponibles como medios filtrantes y las condiciones particulares de cada aplicación: desde sencillos dispositivos, como papel de filtro o los embudos de filtración para separaciones de laboratorio, hasta grandes sistemas complejos de elevada automatización como los empleados en las industrias petroquímicas y de refino para la recuperación de catalizadores de alto valor, o los sistemas de tratamiento de agua potable destinada al suministro urbano. 1.3.3.

Destilación

La destilación es la operación de separar, mediante vaporización y condensación en los diferentes componentes líquidos, sólidos disueltos en líquidos o gases licuados de una mezcla, aprovechando los diferentes puntos de ebullición de cada una de las sustancias ya que el punto de ebullición es una propiedad intensiva de cada sustancia, es decir, no varía en función de la masa o el volumen, aunque sí en función de la presión.

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2.

MARCO METODOLÓGICO

2.1.

Algoritmos de procedimientos

2.1.1.

Técnica de encendido y regulación del Mechero

1. Con la llave de gas cerrada, se conectó la toma de de gas a la entrada de gas ubicada en la base del mechero. 2. Se verificó que la entrada de aire se encuentre cerrada. 3. Se encendió un fósforo alejado del mechero. 4. Se colocó el fósforo aproximadamente 5cm sobre la boquilla del mechero. 5. Se abrió la llave de salida de gas. 6. Se hizo girar la roldana de entrada de aire hasta obtener una llama azulada difícil de ver. 7. Se verificó que la llama no fuera entrecortada 2.1.2.

Corte de Tubos de Vidrio

1. Se colocó el tubo sobre la mesa. 2. Se realizó un rayado firme sobre el tubo utilizando la lima triangular. 3. Se tomó el tubo con ambas manos con los pulgares juntos y opuestos al rayado halando sin esfuerzo hasta que el vidrio quede cortado.

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2.1.3.

Redondeo y Pulido de Bordes

1. Se encendió y reguló el mechero. 2. Se colocó el extremo cortado del tubo sobre la parte las externa de la llama durante un breve momento. 3. Se giró el tubo continuamente en ambos sentidos evitando que cierre. 4. Se extrajo el tubo de la llama y se dejó enfriar. 2.1.4.

Doblado de Tubos Vidrio

1. Se colocó el estrangulador de flama sobre el mechero. 2. Se encendió y ajustó el mechero. 3. Se colocó el tubo cortado a lo largo de la llama girando a manera de calentar todo el diámetro. 4. Se verificó que el tubo fuera blando y se retiró de la llama. 5. Luego de esperar unos segundos, se doblo la varilla hasta el ángulo deseado formando un codo. 2.1.5.

Medida de la masa de una sustancia

1. Se colocó un Beaker de 50mL vacío y pesarlo con la balanza digital. 2. Se agregó una cantidad pequeña de arena y volver a pesar. 3. Se obtuvo la diferencia entre las dos medidas para obtener el peso de la arena.

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2.1.6.

Medida de Líquidos

1. Se colocó 8mL de agua en una probeta de 10mL. 2. Se colocó la probeta en 3 alturas diferentes. 3. Observó la diferencia en las medidas. 4. Se llenó un Beaker a 25mL con agua 5. Se trasladó el agua hacia una probeta. 6. Se volvió a realizar la medición. 2.1.7.

Separación de Mezclas

1. Se tomó 10g de una mezcla de 50 % arena y 50 % NaCl. 2. Se agregó 20mL de agua medida con una probeta. 3. Se pesó una cápsula de porcelana limpia. 4. Se revolvió hasta que el NaCl quede disuelto. 5. Se pesó la cápsula con l mezcla. 6. Se colocó papel filtro en un embudo de espiga. 7. Se realizó una filtración de la mezcla y recibir el filtrado en una cápsula de porcelana limpia. 8. Se colocó la cápsula de porcelana en un cedazo de asbesto y calentar con el mechero. 9. Se esperó hasta que el agua se evaporara. 10. Se volvió a pesar la cápsula con el remanente de NaCl. 11. Se obtuvo el peso de el NaCl.

9

2.2.

Diagramas de Flujo

2.2.1.

Técnica de encendido y Regulación del Mechero

10

2.2.2.

Corte de Tubos de Vidrio

2.2.3.

Redondeo y Pulido de Bordes

11

2.2.4.

12

Doblado de tubos de Vidrio

2.2.5.

Medida de la masa de una sustancia

2.2.6.

Medida de Líquidos

13

2.2.7.

14

Separación de Mezclas

3.

3.1.

RESULTADOS

Medida de la masa de una sustancia

Instrumento/Mezcla

Peso(g)

Arena

3,168

3.2.

Medida de líquidos

Posición

Probeta(mL)

1

8

2

8,3

3

7,9

3.3.

Medición de Volumen

Recipiente

Volumen(mL)

Beacker

25

Probeta

27

3.4.

Separación de Mezclas

Instrumento/Mezcla

Peso(g)

Sal(NaCl)

4,101

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4.

INTERPRETACIÓN DE RESULTADOS

En la siguiente práctica se utilizó el mechero Bunsen para distintos procesos, luego de encontrar la manera correcta de regular el mechero, trajo beneficios al momento de calentar con mejor eficiencia los artefactos requeridos. Para realizar el pulido fue necesario colocar la varilla o el tubo aproximadamente a 750 en la llama, esto para lograr una mejor curvatura en los extremos y tener un mejor acabado. En el doblado es evidente que al calentar una región y uniforme sobre el tubo a doblar era posible controlar mejor la región del doblado, esto se logra colocando únicamente la región a doblar y hacerlo girar para evitar quebrar o astillar el vidrio. En la parte de mediciones es posible constatar que no es siempre necesario hacer mediciones por diferencia como es el caso de los sólidos no pulverizados, aunque en algunas sustancias si lo es, líquidos o compuestos muy pulverizados puede llegar a ser dificultosa la medición del peso únicamente de la sustancia, por lo que la medición por diferencia, se hace totalmente necesario. Las mediciones de una misma característica como lo es el peso, bajo las mismas condiciones, con un único instrumento de medición por un mismo operario puede tener no variar o tener buena repetibilidad, pero obtener repoducibilidad ante la medición de un mismo sistema con distintos operarios, puede llegar a tener más variaciones dependiendo tanto del instrumento como de el sistema a medir. Al realizar mediciones con cualquier instrumento volumétrico es evidente que es mas exacto obtener un resultado al observar la medida teniendo la vista perpendicular a la tangente sobre el menisco ya sea cóncavo o convexo. las variaciones entre las mediciones realizadas con la probeta varían únicamente debido a la perspectiva que se tiene desde el punto de visión sobre la medida real del volumen. Al hacer mediciones con un beaker, este tiene hacer inexacto debido a la misma naturaleza del artefacto, al contrario, la probeta es creada con el fin de medir volúmenes para lo cual su exactitud es mayor. La precisión de ambos instrumentos dependerá el número de datos recolectado bajo una misma medida, a menor dispersión de estos, mejor será la precisión.

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En la separación de mezclas se realizó inicialmente una mezcla heterogénea entre la arena y la sal. Al agregar agua la se obtiene una mezcla homogénea entre el NaCl y el agua y una heterogénea entre la anterior y la arena. Al hacer pasar la mezcla obtenida, en general heterogénea, por el papel filtro, fue posible observar que por medio de filtración la arena fue dejada atrás sobre el embudo, pasando únicamente la mezcla de agua salada. Por evaporación de agua, gracias a los diferentes puntos de ebullición de los compuestos ( 1465 0 C N aCl y 1000 C N aCl), fue posible separar el NaCl del agua, logrando pesar obtener así, el peso del soluto. Al momento de pesar la cápsula fue necesario dejar enfriar la misma para evitar tensiones en el material al enfriarse por la disminución del volumen de la cápsula y de esa manera evitar que la cápsula pudiera llegar a dañarse.

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5.

CONCLUSIONES

Fue satisfactorio el aprendizaje del encedido y regulado del mechero Bunsen

El corte y doblado de vidrio requiere más practica para dominar la técnica, pero las bases sobre la técnica fueron aprendidas con exito.

Se comprendió y comprobó la correcta medición de peso y volumen con los diferentes instrumentos.

La separación de las mezclas heterogéneas y homogéneas fue demostración clara de los procesos de filtración y destilación donde exitosamente se obtuvo el peso de el compuesto de sal esperado.

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6.

BIBLIOGRAFÍA

1. Menisco Fundación Wikimedia, Inc Licencia Creative Commons Atribución Compartir Igual 3.0 http //es.wikipedia.org/wiki/M eniscof ísica 2. Destilación Fundación Wikimedia, Inc Licencia Creative Commons Atribución Compartir Igual 3.0 http //es.wikipedia.org/wiki/Destilación 3. Filtración Fundación Wikimedia, Inc Licencia Creative Commons Atribución Compartir Igual 3.0 http //es.wikipedia.org/wiki/F iltración 4. Mechero Bunsen Fundación Wikimedia, Inc Licencia Creative Commons Atribución Compartir Igual 3.0 http //es.wikipedia.org/wiki/M echeroB unsen 5. Vidrio Fundación Wikimedia, Inc Licencia Creative Commons Atribución Compartir Igual 3.0 http //es.wikipedia.org/wiki/V idrio 6. Instructivo de laboratorio de química 3 Universidad de San Carlos de Guatemala Facultad de Ingeniería Escuela de Ingeniería Química

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7. 7.1.

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DATOS ORIGINALES

APÉNDICE

7.2.

MUESTRA DE CÁLCULO

7.2.1.

Cálculo para el peso Se utilizó la siguiente fórmula P S ' P SI − P I

(1)

Donde: PS = Peso de la sustancia PIS = Peso del instrumento de medición y la sustancia PI = Peso del instrumento de medición vacío. Por ejemplo: Suponiendo que el peso de el Beacker es de 35g y el peso de el Beacker con usa solución X es de 39g ⇒ Instrumento/Mezcla

Peso(g)

Beacker-X

39

Beacker vacío

35

X

4

Por lo tanto el valor de X es de 4g * Nota: El mismo procedimiento se ha realizado para los cálculos de el peso de la arena y de NaCl filtrado.

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7.3.

DATOS DE CÁLCULO

7.4.

Medida de la masa de una sustancia Instrumento/Mezcla

Peso(g)

Beacker-Arena

103,385

Beacker vacío

100,217

Arena

3,168

* Fuente: Muestra de Cálculo

7.5.

7.6.

22

Medida de líquidos Posición

Probeta(mL)

1

8

2

8,3

3

7,9

Medición de Volumen Recipiente

Volumen(mL)

Beacker

25

Probeta

27

7.7.

Separación de Mezclas Instrumento/Mezcla

Peso(g)

Capsula con filtrado

21,300

Capsula vacía

17,199

Sal(NaCl)

4,101

* Fuente: Muestra de cálculo

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