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Prácticas Fisicoquímica II BUAP.
Prácticas Fisicoquímica II BUAP.
Prácticas Fisicoquímica II BUAP.
VICERRECTORA DE DOCENCIA
DIRECCIN GENERAL DE EDUCACIN SUPERIOR
FACULTAD DE CIENCIAS QUMICAS
AREA: FISICOQUMICA
CDIGO: QFBM-012L
CRDITOS: 2
NIVEL EDUCATIVO:
Licenciatura
NOMBRE DEL PROGRAMA EDUCATIVO: Licenciatura en Qumico Farmacobilogo
MODALIDAD ACADMICA:
Presencial
LABORATORIO DE FISICOQUMICA II
NOMBRE DE LA ASIGNATURA:
(EQUILIBRIO TERMODINMICO Y
CINTICA QUMICA)
UBICACIN:
Nivel Bsico
CORRELACIN:
ASIGNATURAS
PRECEDENTES:
ASIGNATURAS
CONSECUENTES:
CONOCIMIENTOS
PREVIOS
HABILIDADES Y
ACTITUDES
VALORES PREVIOS:
FISICOQUMICA I
FISICOQUMICA III.
lgebra bsica, geometra analtica, estadstica
bsica, clculo diferencial e integral en una
variable, qumica general, anlisis qumico, anlisis
instrumental, computacin.
Abstraccin, anlisis y sntesis de ideas, as como
psicomotriz para el correcto manejo de
instrumental y equipo de laboratorio, y para el
desarrollo de actividades y procesos creativos.
Habilidad para resolver problemas y trabajar en
equipo, as como de retencin asimilacin y
procesamiento de la informacin
Disciplina y responsabilidad en el estudio, y
disposicin para el aprendizaje permanente.
Actitud propositiva, honesta, emprendedora y
sensible a la problemtica de su entorno social.
Respeto y tolerancia a las dems personas y a las
opiniones diferentes a las propias.
CONCEPTO
HORAS PRCTICA.
TOTAL
32
NMERO
DE
CRDITOS
2
2
AUTORES:
FECHA DE DISEO:
MAYO 2009
OBJETIVOS:
a. Educacional:
El estudio de las ciencias naturales se basa en el estudio del movimiento de la
materia, sus relaciones mutuas y diferencias, tanto en el rea industrial y las lneas
de investigacin. Los alumnos egresados de la carrera sern poseedores de
conocimientos, habilidades y actitudes valorativas que le permitirn comprometerse
con el desarrollo responsable de la nacin y su cambiante realidad. Para lo cual
contar con las herramientas como son aptitudes y un pensamiento reflexivo, crtico
y cientfico que le permitirn ser un profesionista de alto desempeo laboral con un
espritu emprendedor, innovador y propositivo. Por lo que el egresado pondr en uso
las
universidad.
b. General:
El alumno adquirir conocimientos y habilidades en termodinmica y cintica qumica
que le permitirn comprender los diversos procesos fisicoqumicos relacionados con
PE: LICENCIATURA EN QUMICO FARMACOBILOGO
parte del mapa curricular de esta licenciatura. De esta manera el alumno ser capaz
de analizar, interpretar, planear y resolver situaciones o problemas.
c. Especficos:
Como regla general, no coger ningn producto qumico. El profesor los proporcionar.
3.
No devolver nunca a los frascos de origen los sobrantes de los productos utilizados sin
consultar al profesor.
4.
5.
No tocar con las manos, y menos con la boca, los productos qumicos.
6.
No pipetear con la boca los productos abrasivos. Utilizar la bomba manual o una
jeringuilla.
PE: LICENCIATURA EN QUMICO FARMACOBILOGO
Los cidos requieren un cuidado especial. Cuando queramos diluirlos, nunca echaremos
agua sobre ellos; siempre al contrario, es decir, cido sobre el agua.
8.
Los productos inflamables no deben estar cerca de fuentes de calor, como estufas,
hornillos, radiadores, etc.
9.
Cuando se vierta cualquier producto qumico debe actuarse con rapidez, pero sin
precipitacin.
10. Si se vierte sobre t cualquier cido o producto corrosivo, lvate inmediatamente con
mucha agua y avisa al profesor.
11. Al preparar cualquier disolucin, se colocar en un frasco limpio y rotulado
convenientemente.
Normas referentes a la utilizacin del material de vidrio:
1.
Cuidado con los bordes y puntas cortantes de tubos u objetos de vidrio. Alisarlos al
fuego. Mantenerlos siempre lejos de los ojos y de la boca.
2.
El vidrio caliente no se diferencia a simple vista del vidrio fro. Para evitar quemaduras,
dejarlo enfriar antes de tocarlo (sobre ladrillo, arena, planchas de material aislante,...).
3.
2.
El uso del gas butano requiere un cuidado especial: si se advierte su olor, cerrar la llave
y avisar al profesor.
2.
2.
Se corts y haz siempre uso del sentido comn y el buen juicio. Est prohibido hacer
bromas, correr, jugar, empujar y gritar en el laboratorio.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
Trabaja sin prisas, pensando en cada momento lo que ests haciendo, y con el material
y reactivos ordenados. Un comportamiento irresponsable puede ser motivo de expulsin
inmediata del laboratorio y de sancin acadmica.
9.
PRCTICA 1
DETERMINACIN DEL COEFICIENTE DE DISTRIBUCIN
INTRODUCCIN:
En una mezcla de dos lquidos puros, insolubles o solubles limitadamente
entre s, se forman dos capas, las cuales estn compuestas, en el primer caso, por
lquidos puros, y en el segundo, por soluciones de ambos componentes de distinta
composicin. Si se agrega a este sistema una tercera sustancia, soluble en ambos
lquidos (tercer componente), entonces, una vez alcanzado el equilibrio, este tercer
componente queda distribuido en ambas capas, formando soluciones de diferentes
composiciones.
Si las soluciones son lo suficientemente diluidas, el coeficiente de distribucin
se puede expresar por medio de la concentracin molar volumtrica, mediante la
siguiente ecuacin:
Donde
Kdist. coeficiente de distribucin
Corg - concentracin en la fase orgnica
Cinorg - concentracin en la fase inorgnica
OBJETIVO:
Investigar la distribucin del cido benzoico entre dos solventes inmiscibles
(agua-tolueno).
HIPTESIS*:
DESARROLLO:
1. Se colocan 15 ml de agua libre de CO2 (se prepara hirviendo agua destilada
durante 10 min., despus se deja enfriar sin acceso de aire) y 15 ml de tolueno
en cada uno de los embudos de separacin.
2. A cada embudo agregar 0.5 g, 0.8 g y 1.0 g de cido benzoico (etiquetar para
evitar confusin).
3. Tapar los embudos y agitar vigorosamente durante un lapso de tiempo suficiente
para disolver y distribuir el cido benzoico en los lquidos inmiscibles.
4. Dejar reposar para que ocurra la separacin de fases y tomar una alcuota de 2
ml de la fase orgnica y diluir en 25 ml de agua libre de CO 2, agregar 2 o 3 gotas
de fenoftaleina.
5. Si la muestra se observa turbia hay que calentar para disolver los cristales de
cido benzoico, de no ser as, se deja sin calentar.
6. Titular con la solucin de NaOH de concentracin 0.025 M.
7. Se repite la operacin con los embudos restantes.
8. Posteriormente, tomar una alcuota de 10 ml de la fase inorgnica (acuosa) y
titular con la solucin de NaOH usando fenoftaleina como indicador.
MATERIAL:
3 embudos de separacin
3 pipetas graduadas de 5 ml
1 vaso de precipitado de 500 ml
1 bureta de 25 ml
1 pinzas para bureta
1 parrilla
1 matraz aforado de 100 ml
3 matraces erlenmeyer de 125 ml
1 vidrio de reloj
REACTIVOS:
Indicador de fenoftaleina
Agua destilada libre de CO2
cido benzoico
Tolueno
100 ml de solucin 0.025 M de NaOH
REPORTE:
1.- Construir las tablas que se piden a continuacin. Anote todos los clculos
realizados para el llenado de las tablas.
Fase Orgnica
Embudo 1
Embudo 2
Embudo 3
Fase Inorg.
g de c. Benz.
agregados
Vol. de
la fase
Vol. de la
alcuota
Vol. de
titulante
g de c. Benz.
agregados
Vol. de
la fase
Vol. de la
alcuota
Vol. de
titulante
Embudo 1
Embudo 2
Embudo 3
Fase Orgnica
Embudo 1
Embudo 2
Embudo 3
Fase Inorg.
No. de moles de
soluto en el vol.
de la fase
Molaridad
g/L de soluto
No. de moles de
soluto en el vol.
Molaridad
g/L de soluto
10
de la fase
Embudo 1
Embudo 2
Embudo 3
2.- Determine el coeficiente de distribucin para cada uno de los embudos
No. de embudo
1
2
3
Kdist
CONCLUSIONES*:
BIBLIOGRAFA*:
* Debe ser elaborada por el estudiante.
11
PRCTICA 2
ESTUDIO DE LA MISCIBILIDAD
PARCIAL DE UN SISTEMA LQUIDO-LQUIDO
INTRODUCCIN:
Dos lquidos son completamente miscibles cuando al formar una mezcla se
observan como una sola fase lquida. Ejemplo: tolueno-benceno.
Dos lquidos son inmiscibles cuando se forman dos capas lquidas distintas.
Aadir agua a nitrobenceno es un ejemplo. La capa acuosa contiene slo un vestigio
de nitrobenceno disuelto, mientras que la capa de nitrobenceno contiene slo un
vestigio de agua disuelta.
Dos lquidos son parcialmente miscibles cuando al mezclarse se disuelven
para producir una sola fase pero posteriormente uno de los componentes de la
mezcla se satura y se obtienen dos capas lquidas.
OBJETIVO:
Obtener el diagrama temperatura-composicin para el sistema fenol-agua y
ser capaz de interpretarlo.
HIPTESIS*:
MATERIAL:
7 tubos de ensaye
1 vaso de precipitado de 1000 ml
1 vaso de precipitado de 400 ml
1 agitador
1 termmetro
1 mechero, tela de asbesto y tripie
1 pipeta volumtrica de 10 ml
1 vidrio de reloj
REACTIVOS.
Fenol
H2O destilada
DESARROLLO:
1. Prepare las mezclas de fenol/agua como lo indica la tabla:
No. de tubo
1
2
3
4
5
6
Fenol, g
0.50
0.80
1.50
2.00
2.50
3.00
Agua, g
4.50
4.20
3.50
3.00
2.50
2.00
12
3.40
1.60
Fenol, g
Agua, g
Tmisc, C
Testr, C
Tn, C
Tn, C
Fenol, % n
Agua, % n
13
7
5. Grafique Tn en funcin al porcentaje del nmero de moles de fenol y agua.
6. De la grfica determine la temperatura crtica superior a la miscibilidad.
7. Cmo se encontrara el sistema en un punto dentro, sobre y fuera de la curva,
en cuanto a su estado homogneo y heterogneo?
8. Mencione y explique alguna utilidad prctica que tenga el saber interpretar un
diagrama temperatura-composicin.
9. Con base al potencial qumico (), cmo puede explicar que en un sistema
binario sus componentes sean miscibles o inmiscibles entre s.
CONCLUSIONES*:
BIBLIOGRAFA*:
* Debe ser elaborada por los estudiantes.
14
PRCTICA 3
DETERMINACIN DE LA ISOTERMA DE
SOLUBILIDAD PARA UN SISTEMA TERNARIO
INTRODUCCIN:
Todos los equilibrios heterogneos pueden tratarse desde un punto de vista
unificado mediante el principio conocido como Regla de las Fases, con el cual el
nmero de variables que se encuentra sometido un equilibrio heterogneo cualquiera
queda definido bajo ciertas condiciones experimentales definidas. En los casos de
sistemas de tres componentes se conviene fijar la temperatura y presin variando
slamente las composiciones del sistema. La manera de representar dicho sistema
es por medio de un tringulo equiltero donde cada uno de sus vrtices indica uno de
los componentes puros y en cada lado se leer la composicin del sistema ternario.
OBJETIVO:
Obtener experimentalmente la curva de solubilidad para un sistema ternario a
una temperatura determinada.
HIPTESIS*:
MATERIAL:
9 matraces erlenmeyer de 125 ml
1 bureta de 50 ml
1 pinzas para bureta
1 pipeta graduada de 10 ml
1 picnmetro
REACTIVOS:
H2O destilada
Tolueno
cido actico glacial
DESARROLLO:
1. Prepare mezclas de agua y tolueno que contengan 10, 20, 30, 40, 50, 60, 70, 80
y 90 % en volumen de agua. El volumen total de cada mezcla debe ser de 10 ml.
2. Las mezclas se estratificarn formando dos capas, la inferior de las cuales es la
acuosa. Cuando se agita se forma una dispersin que se caracteriza por su
turbidez, pero las dos capas se vuelven a separar inmediatamente al cesar la
agitacin.
3. Estas mezclas se titulan con cido actico hasta que desaparezca la turbidez
que se produce con la agitacin.
4. En el proceso de titulacin despus de cada adicin de cido actico, agite
vigorosamente durante varios segundos y observe si las capas mantienen su
estratificacin o si se produjo la homogenizacin del sistema.
5. Al disminuir el volumen de alguna de las fases, habr de tenerse cuidado de no
sobrepasar el punto de solubilidad (al aadir cido actico) en el cual ya no se
PE: LICENCIATURA EN QUMICO FARMACOBILOGO
15
16
PRCTICA 4
CINTICA POR ESPECTROFOTOMETRA
Reaccin de estudio:
2 Kl + K2S2O8 l2 + 2K2SO4
OBJETIVOS:
Determinar el orden parcial de la reaccin con relacin al persulfato de potasio
y el valor de la constante de velocidad de la reaccin a temperatura constante,
ambiente.
HIPTESIS*:
MTODO DE INVESTIGACIN:
Espectrofometra en regin visible a 465 nm.
MATERIAL:
REACTIVOS:
1 Espectrofotmetro
Solucin de Yoduro de potasio 0.075M
1 Cronmetro
Solucin de persulfato de potasio 0.015M
Guantes de polietileno o ltex
Pauelos desechables de bolsillo
(no perfumados)
1 Termmetro
2 Matraces aforados de 25 ml.
2 Vasos de precipitados de 50 ml.
2 Pipetas graduadas de 5ml.
1 Pipeta graduada de 10 ml.
DESARROLLO:
(MTODO DE AISLAMIENTO)
1. Conectar el espectrofotmetro y dejar calentar durante 30 min. Para que se auto
verifique, regule y estabilice apuntando a 465 nm.
2. La tapa del porta celdas debe estar siempre cerrada.
3. Tomar una alcuota de 5 ml de solucin de yoduro de potasio y agregarla en una
primera celda hasta la marca indicada, la cual servir de blanco.
4. Introducir la celda en la direccin correcta indicada en el porta celda y cerrar y
calibrar el aparato a cero de absorbancia.
5. Mezclar 5 ml de la solucin de yoduro de potasio con 5 ml de solucin de
persulfato de potasio, agitar e iniciar simultneamente el tiempo de reaccin,
tomar la temperatura de la mezcla de reaccin.
6. Tomar una alcuota de la mezcla de la reaccin y agregarla en una segunda
celda hasta la marca.
PE: LICENCIATURA EN QUMICO FARMACOBILOGO
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PRCTICA 5
CINTICA DE INVERSIN DE LA SACAROSA
INTRODUCCIN:
La reaccin de hidrlisis de la sacarosa catalizada por el in hidrgeno H +, nos
permite estudiar el comportamiento cintico de este sistema.
C12H22O11
Sacarosa
H+/H2O C6H12O6
Glucosa
C6H12O6
Fructuosa
Donde; t=tiempo, (0 - ) es proporcional a la concentracin inicial (C o) y ( t ) ser proporcional a (Ct), es decir a la concentracin al tiempo t.
OBJETIVOS:
Estudiar la cintica de inversin de la sacarosa en medio cido (catalizador)
mediante polarimetra para determinar el orden de la reaccin y su constante de
velocidad, kr.
PE: LICENCIATURA EN QUMICO FARMACOBILOGO
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HIPTESIS*:
MTODO EXPERIMENTAL:
Polarimetra
MATERIAL:
1 polarmetro con su celda
2 matraces erlenmeyer
3 vasos de precipitados (50 o 100 ml)
2 matraces aforados de 50 ml
2 pipetas de 5 ml, 10 ml.
1 probeta 25 o 50 ml.
1 cronmetro
1 propipeta
REACTIVOS:
Sacarosa al 5%
HCl 1M
H20 destilada
DESARROLLO:
En el estudio del presente sistema se utiliza un polarmetro el cual debe
encenderse con media hora de anticipacin. Con el disolvente que se va a usar se
llena la celda del polarmetro y se fija el cero de rotacin ptica, para esta prctica es
agua. Una vez ajustado el aparato se puede empezar a utilizar.
Se preparan 50 ml de solucin de sacarosa al 5%. La celda del polarmetro se lava
perfectamente con agua destilada y se enjuaga con solucin de sacarosa, en
seguida dicha celda se llena con la solucin de sacarosa y se determina su ngulo
de rotacin que corresponder a, o.
Se prepara una mezcla con 25 ml de sacarosa al 5% y 25 ml de HCl 0.25M, se
agita y se inicia el tiempo de reaccin con un cronmetro. La celda previamente
enjuagada con esta solucin se llena, se lee su ngulo de rotacin y el tiempo al
cual corresponde la lectura (Nota: fijar primero el ngulo de rotacin
y ver
enseguida el tiempo). Tomar 10 lecturas de ngulo de rotacin cada 5 min. el resto
de la solucin se calienta a una temperatura de 60-70 C durante 20-30 minutos, se
deja enfriar y con esta solucin se llena la celda del polarmetro y posteriormente se
efecta la lectura que corresponder a: .
REPORTE:
1. Anotar las condiciones experimentales; cantidad y concentracin de cada una de
las soluciones, temperatura, longitud de onda de la lmpara y marca y modelo
del polarmetro, rotacin ptica inicial (0) y rotacin ptica final ().
2. Tabla de datos que incluya tiempo de reaccin (tr) y rotacin ptica a un
determinado tiempo (t).
3. Aplicar el mtodo grfico para determinar el orden de reaccin.
4. Determinar la constante de velocidad.
PE: LICENCIATURA EN QUMICO FARMACOBILOGO
20
CONCLUSIONES*:
BIBLIOGRAFA*:
* Debe ser elaborada por los estudiantes.
21
PRCTICA 6
REACCION DE SEGUNDO ORDEN Y EFECTO DE LA TEMPERATURA
Cintica de la reaccin Persulfato-Ioduro: 2KI + K 2S2O8 I2 + 2K2SO4
INTRODUCCION:
Una reaccin qumica es un ejemplo de proceso donde la materia se
transforma. Esto puede ser visto a nivel macroscpico, como el proceso en que
algunas especies qumicas, que llamaremos reactantes, desaparecen y generan
especies qumicas diferentes, que llamaremos productos. A nivel microscpico, el
proceso se traduce en un reordenamiento estructural de los tomos (y por cierto de
los electrones que los forman) de las especies reactantes, formando las nuevas
especies producto. No slo es importante cunto se crea o desaparece en una
reaccin, sino que tambin cun rpido ocurre el proceso. La cintica qumica se
ocupa de establecer cuantitativamente este aspecto y el del mecanismo de las
reacciones qumicas.
Considrese una reaccin homognea general, cuyo balance de especies es el
siguiente:
(1)
aqu decimos que A, B, C, ... son especies reactantes y K, L, M, ... son especies
producto; mientras que a, b, c, ..., k, l, m, ... son los coeficientes estequiomtricos
respectivos.
Si consideramos una reaccin irreversible, la velocidad de reaccin es:
(2)
donde, k es una constante de proporcionalidad, llamada constante cintica o
constante de velocidad. Los exponentes ... son los rdenes parciales de
reaccin con respecto a las especies A, B, C, ..., respectivamente. La suma
, es el orden total de reaccin. Recordemos, adems que slo
para reacciones elementales (aquellas que ocurren en una sola etapa) los rdenes
parciales de reaccin son idnticos a los coeficientes estequiomtricos para cada
especie.
Para la especie j (ya sea reactante o producto) adems, se cumple:
(3)
22
d[A]
-------- = - k [A] 2
dt
1 / [A] = k t + 1 / [A]o
t1/2 = 1 /( [A]o k )
d[A]
-------- = - k [A] [R]
dt
23
(26)
v = k' [A]
2 HI I2 + H2
I2 + H2 2 HI
RCO2 R' + NaOH RCO2 Na + R'OH
2 C4 H6 C8 H12
Log
= -
2
.
303
R
T
T
K1
2
1
24
25
MATERIAL:
1 Matraz erlenmeyer de 250 ml.
4 Matraces erlenmeyer de 125 ml.
2 Vasos de precipitado de 100 ml.
1 Bureta de 25 o 50 ml.
1 Pinza para bureta
1 Agitador
2 Pipetas de 10 ml.
1 Termmetro
1 Cronmetro
REACTIVOS:
50 ml. de KI 0.04M
50 ml. de K2S2O8 0.04M
150 ml. de Na2S203 0.0017M
Indicador de almidn
DESARROLLO:
ETAPA I
Obtencin de datos para el clculo de la constante de velocidad k 1 a la
temperatura de 25 C T1
1. Poner a trabajar el recirculador del bao fijando la perilla reguladora de
temperatura a 25C.
2. En un matraz erlenmeyer de 125 ml. (matraz 1) agregar 50 ml. de la solucin de
KI 0.04M.
26
Temperatura de trabajo: 35 C
Titulacin
Tiempo
Vol. de Tit.
s
mL
1
27
2
3
4
5
6
7
2
3
4
5
6
7
28
PRCTICA OPTATIVA
EFECTO SALINO PRIMARIO EN LA VELOCIDAD DE REACCIN
INTRODUCCIN:
OBJETIVOS:
Observar el efecto salino primario positivo, calcular los factores Z A, ZB y
proponer interpretacin.
HIPTESIS*:
MTODO EXPERIMENTAL:
Anlisis Qumico Volumtrico.
log K r log K 0 1.02Z A Z B
Ecuacin :
I=M
REACTIVOS:
50 ml. de KI 0.04M
50 ml. de K2S2O8 0.04M
150 ml. de Na2S203 0.0017M
Indicador de almidn
NaCl
La sal que se utilizar es el NaCl (P.M. = 58.44 g/mol) en soluciones de las siguientes
concentraciones:
Para 100 ml. 0.01M
0.05M
0.1M
0.2M
0.0584g
0.2922g
0.5844g
1.1688g
29
0.3M
0.4M
1.7532g
2.3376g
DESARROLLO:
En un matraz erlenmeyer de 125 ml. agregar 50 ml. de la solucin de KI 0.04M
y la cantidad correspondiente de NaCl, La cual se disolver en los 50 ml. de solucin,
ya que se haya disuelto agregar con agitacin 50 ml. de la solucin de K2S2O8 0.04M,
iniciando de esta manera la reaccin ( en el momento en que se mezcla hay que
iniciar la toma del tiempo de reaccin). Tomar alcuotas de 10 ml. cada 6 minutos y
titularlas con Na2S203 0.0017M agragando indicador de almidn cerca del punto
final. Realizar la misma operacin hasta completar 7 titulaciones. Anotar la
temperatura de trabajo.
Realizar la misma operacin anterior para las subsiguientes concentraciones
de NACl.
REPORTE:
CONCLUSIONES*:
BIBLIOGRAFA*:
* Debe ser elaborada por los estudiantes.
30
PRCTICA OPTATIVA
CINTICA FOTOQUMICA
INTRODUCCIN:
RADIACION ELECTROMAGNETICA.
Prcticamente todos los das hacemos uso de las ondas de radio. El
microondas lo utilizamos para calentar comida. Existen lmparas de infrarrojos que
se emplean para la rehabilitacin de ciertas lesiones musculares. Los rayos X para
hacer radiografas y la radiacin gamma, caracterstica de los materiales
radioactivos, encuentra utilidad en el tratamiento de tejidos cancerosos.
Si bien tienen aplicaciones muy diferentes, todas las radiaciones mencionadas
tienen caractersticas comunes relacionadas con una naturaleza que es, al mismo
tiempo, elctrica y magntica. Por ello, a todas ellas se las denomina de forma
genrica, radiaciones electromagnticas.
Una onda electromagntica se puede representar mediante la ilustracin
esquemtica de la figura 1, en la que se observa un trazado repetitivo, que presenta
crestas que se distribuyen en el plano, manteniendo una distancia constante.
Figura 1
La longitud que existe entre cresta y cresta se denomina longitud de onda En
trminos generales, una radiacin electromagntica viene caracterizada por dos
aspectos fundamentales: la amplitud de la onda (relacionada con la altura de la
cresta) y la longitud de onda (figura 1). Las radiaciones electromagnticas se
clasifican atendiendo a esta ltima magnitud como se ilustra en la figura 2.
Esta figura representa el espectro de la radiacin electromagntica. Abarca
desde las ondas de radio (longitud de onda larga) hasta los rayos gamma (longitud
de onda corta).
PE: LICENCIATURA EN QUMICO FARMACOBILOGO
31
Figura 2
El eje horizontal inferior representa longitudes de onda. El eje superior
representa frecuencias. La frecuencia de una onda corresponde con el nmero de
crestas que pasan por un punto dado en la unidad de tiempo y se mide en nmero de
ciclos (o crestas) por unidad de tiempo. Se expresa en s -1, o lo que es lo mismo, en
hertzios (Hz).
Por lo tanto, las ondas electromagnticas pueden nombrarse indicando la
longitud de onda o a la frecuencia. Ambas magnitudes estn ntimamente
relacionadas de tal manera que cuanto menor es la longitud de onda, mayor es la
frecuencia y viceversa.
Todas las radiaciones electromagnticas son portadoras de energa. La
cantidad que aportan depende de la frecuencia de la onda y puede calcularse de
forma sencilla utilizando la expresin de Planck :
E = h
donde, E es la energa de la onda, h representa la constante de Planck y es
la frecuencia de la radiacin.
El amplio margen de radiaciones que abarca desde la regin ultravioleta hasta
los rayos gamma, corresponde con el extremo ms energtico y por lo tanto, con el
conjunto de radiaciones ms peligrosas para el hombre. Su empleo requiere grandes
medidas de seguridad, entre otras cosas porque adems, su presencia no puede ser
detectada por el ojo humano.
Por el contrario, las radiaciones incluidas en el intervalo que comprende desde
la regin del infrarrojo hasta las ondas de radio, siendo tambin invisibles al ojo
humano, son menos energticas y por lo tanto menos peligrosas, encontrando
aplicabilidad en tareas cotidianas que no requieren altos niveles de seguridad.
En la zona central del espectro se encuentra una estrecha franja limitada
aproximadamente entre 300 nm y 700 nm. Las longitudes de onda incluidas en este
intervalo son las que puede detectar el ojo humano y por ello integran la regin del
visible. En la zona de 300 nm, lindando con la regin del ultravioleta encontramos el
PE: LICENCIATURA EN QUMICO FARMACOBILOGO
32
color violeta, mientras que en la zona de 700 nm, junto a la regin del infrarrojo, se
encuentra el color rojo. En trminos cotidianos, las radiaciones incluidas en ese
intervalo se denominan luz.
Reacciones fotoqumicas.
La fotoqumica es el estudio de las reacciones qumicas producidas por la luz.
La absorcin de un fotn de luz de suficiente energa, puede promocionar una
molcula a un estado electrnico excitado, donde ser ms probable originar una
reaccin qumica que en el estado electrnico fundamental.
En esta prctica evaluaremos la reaccin de fotodegradacin de un colorante
denominado verde brillante. Su composicin es muy parecida a la de compuestos
orgnicos que constituyen vertidos txicos sobre los ros y ocanos de nuestro
planeta. El estudio de fotodegradacin de este compuesto nos puede aportar
informacin sobre la posibilidad de desarrollo de una va barata de eliminacin de
residuos.
Esta sustancia se fotodegrada por absorcin de radiacin en el ultravioleta
cercano, por ello se irradiar una disolucin preparada con esta especie con una
lmpara que emite en esa regin del espectro.
El color de las cosas.
Si un rayo de luz llega a un objeto pueden ocurrir tres cosas:
a. La luz atraviesa el material
b. La luz es absorbida por el material
c. La luz rebota en la superficie del material
La apariencia de una sustancia y el hecho de que sea visible, dependen de la
proporcin en que se den cada uno de estos tres procesos. Supongamos que
nuestra fuente de luz es una bombilla de filamento incandescente y que colocamos
un objeto slido entre sta y el observador. Los materiales opacos como la madera
no transmiten la luz, de modo que no es posible percibir a su travs la que irradia la
bombilla. La luz que les llega o bien es absorbida o bien es reflejada, aunque por lo
general, ocurren ambas cosas al mismo tiempo. Si al menos una parte de la luz que
llega al material lo atraviesa, el objeto es transparente o traslcido.
Los materiales transparentes que transmiten casi toda la luz que reciben,
independientemente de su longitud de onda, aparecen como incoloros, pero si las
sustancias transmiten algunas longitudes de onda, pero absorben otras, se ven
coloreadas. Un trozo de vidrio estaado puede, por ejemplo, absorber todas las luces
verdes y azules que reciba. Slo la luz restante, de color rojo, se transmite hasta la
vista, y el cristal se ve rojo.
QU ES LA ESPECTROMETRA?
La espectrofotometra es el mtodo de anlisis ptico ms utilizado en las
investigaciones qumicas. Este es un instrumento que permite comparar la radiacin
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absorbida o transmitida por una solucin que contiene una cantidad desconocida de
soluto, y una que contiene una cantidad conocida de la misma sustancia.
Todas las sustancias pueden absorber energa radiante, la absorcin de las
radiaciones ultravioletas, visibles e infrarrojas depende de la estructura de las
molculas, la cual es caracterstica de cada sustancia qumica.
Cuando la luz atraviesa una sustancia, parte de la energa es absorbida; la
energa radiante no puede producir ningn efecto sin ser absorbida, el color de las
sustancias se debe a que stas absorben ciertas longitudes de onda de la luz blanca
que incide sobre ellas y solo dejan pasar a nuestros ojos aquellas longitudes de onda
no absorbidas.
Adems, no esta de menos mencionar el hecho de que la absorcin y
trasmitancia de luz depende tanto de la cantidad de la concentracin y de la distancia
recorrida.
Ley de Beer.
La Ley de Beer declara que la cantidad de luz absorbida por un cuerpo
depende de la concentracin en la solucin. Por ejemplo, en un vaso de vidrio
tenemos agua con azcar diluida y en otro tenemos un vaso con la misma cantidad
de agua pero con ms azcar diluida. El vaso es una celda fotoelctrica, y la solucin
de azcar es la que se mide su concentracin.
Segn la ley de Beer, si hiciramos que un rayo de luz atravesara el primer
vaso, la cantidad de luz que saldra del otro lado seria mayor que si repitiramos esto
en el segundo; ya que en el segundo, los las ondas electromagnticas chocan contra
un mayor nmero de tomos o/y molculas y son absorbidos por estos.
Ley de Lambert.
En la Ley de Lambert se dice que la cantidad de luz absorbida por un objeto
depende de la distancia recorrida por la luz. Por ejemplo, retomando el ejemplo de
los vasos, pero ahora, pensemos que ambos tiene la misma cantidad de agua y la
misma concentracin de azcar, pero, el segundo tiene un dimetro mayor que el
otro.
Segn la ley de Lambert, si hiciramos que un rayo de luz atravesara el primer
vaso, la cantidad de luz que saldra del otro lado seria mayor que si repitiramos esto
en el segundo; ya que en el segundo, de la misma forma que se explico en la ley de
Beer.
Transmitancia y absorcin de las radiaciones.
Al hacer pasar una cantidad de fotones o de radiaciones, por las leyes
mencionadas anteriormente, hay una perdida que se expresa con la ecuacin:
IT/I0=T-kdc''
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MATERIAL:
REACTIVOS:
1 espectrofotmetro
100 mL de verde de malaquita
1 cronmetro
2.5 x 10-5 M (posteriormente diluir 1:2)
Guantes de ltex
Pauelos desechables
1 termmetro
2 matraces aforados de 25ml
2 vasos de precipitado de 50 ml
2 pipetas graduadas de 5 ml
1 pipeta graduada de 10 ml
1 lmpara de U.V.
DESARROLLO:
1. Conectar el espectrofotmetro y dejar calentar durante 30 min. para que se auto
verifique y estabilice apuntando a 625 nm; dejando la tapa del porta celdas
cerrada todo el tiempo.
2. Tomar una alcuota de 5 ml de agua destilada y agregar en la primera celda
hasta la marca indicada, la cual sirve de blanco.
3. Se introduce la celda en la direccin correcta, indicada en el porta celda, se
cierra la tapa y se calibra a 0% de absorbancia o 100% de transmitancia.
4. La solucin del Verde Brillante se pone en agitacin y se toma la temperatura.
5. Se colocan las lmparas de luz U.V. segn indicaciones del profesor.
6. Se encienden las lmparas y simultneamente se inicia el tiempo de reaccin
con el cronmetro.
7. A los 5 minutos de iniciada la reaccin se toma una alcuota de la solucin de
verde de malaquita y se transfiere a otra celda del espectrofotmetro, la cual
sustituye al blanco en el espectrofotmetro y se toma la primera lectura de
Absorbancia.
8. Tomar alcuotas de la solucin de verde de malaquita cada 5 minutos para tomar
y registrar sus valores de absorbancia hasta completar 10 lecturas.
9. Una vez tomadas las lecturas las muestras se desechan en un contenedor de
desechos que les dar su profesor.
REPORTE:
TEMPERATURA:
DATOS EXPERIMENTALES:
Tiempo
min
5
Absorbancia
10
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20
25
30
40
45
50
CONCLUSIONES*:
BIBLIOGRAFA*:
* Debe ser elaborada por los estudiantes.
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PRCTICA OPTATIVA
EFECTO CATALTICO POSITIVO
Reaccin de estudio:
2 KI + K2S208 I2 + 2 K2SO4
INTRODUCCIN:
Los tipos de reacciones catalticas son: Homogneas y Heterogneas. Las
homogneas se efectan frecuentemente en fase lquida, el catalizador es una
substancia que influye sobre la velocidad de reaccin y puede o no alterarse durante
el proceso,
interviene qumicamente y sus velocidades de
reaccin son
determinadas por las mismas variables que las reacciones ordinarias, como la
concentracin y la naturaleza qumica del catalizador, la velocidad de una reaccin
catalizada es de primer orden respecto a la concentracin del catalizador, puesto
que la velocidad puede ser finita en ausencia de catalizador, la velocidad es
proporcional a:
a + b (C catalizador) n
En donde a, b y n son constantes.
Los procesos catalticos son ejemplos excelentes de reacciones complejas. Se
considera que el catalizador se combina con alguno de los reactantes para dar un
compuesto intermedio, que a continuacin reacciona para formar los productos de la
reaccin principal y dejar en libertad el catalizador, que puede reaccionar
nuevamente.
La etapa catalizada requiere menor energa de activacin y por tanto, puede
transcurrir ms fcilmente.
OBJETIVOS:
Observar el efecto cataltico positivo de la reaccin, determinar el coeficiente
cataltico y el orden de reaccin del catalizador.
HIPTESIS:
Se supone que la catlisis que se est estudiando es homognea en la
solucin xido-reduccin, en donde la velocidad de la reaccin va a ser directamente
proporcional a la concentracin del catalizador, en la que se espera que se ajuste a
la siguiente ecuacin:
Kr = K0 + K catalizador ( Catalizador)n
En donde:
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REACTIVOS:
100 ml de Yoduro de potasio 0.02 M
100 ml de Persulfato de potasio 0.02M
25 ml de sulfato ferroso 0.0002 M
25 ml de sulfato ferroso 0.0006 M
25 ml de sulfato ferroso 0.0010 M
25 ml de sulfato ferroso 0.0014 M
Tiosulfato de sodio 0.0017 M
Indicador de Almidn
DESARROLLO:
1. Tomar 25 ml de KI en un matraz erlenmeyer y agregar 25 ml de sulfato ferroso
de la concentracin ms baja y despus agregar 25 ml de persulfato de potasio
para obtener 75 ml de mezcla reaccionante.
2. Agitar e iniciar simultneamente el tiempo de reaccin.
3. Tomar alcuotas de 10 ml cada 6 minutos y titular con tiosulfato de sodio e
indicador de almidn cerca del punto final, realizar 6 titulaciones.
4. Repetir todo el procedimiento para cada una de las diferentes concentraciones
de sulfato ferroso.
REPORTE:
CUESTIONARIO:
CONCLUSIONES*:
BIBLIOGRAFA*:
* Debe ser elaborada por los estudiantes.
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CRITERIOS DE EVALUACIN
Tareas
Exposicin y discusin de resultados
Participacin
Reporte de prcticas
TOTAL
PORCENTAJE
A criterio del Profesor
A criterio del Profesor
A criterio del Profesor
A criterio del Profesor
100
REQUISITOS DE ACREDITACIN
Estar inscrito oficialmente como alumno del PE en la BUAP
Aparecer en el acta
Cumplir con el 100 % de asistencia y reportes
Cumplir con las actividades propuestas por el profesor al inicio del curso
BIBLIOGRAFA FUNDAMENTAL:
Ira N. Levine, Fisicoqumica. Vol. 1, Edit. Mac Graw Hill, 2000.
Raymond Chang, Physical chemistry for the chemical and biological sciences University
Science Books, 2000.
Jaime Gonzlez Carmona, Mara del Socorro A. Meza Reyes. Fisicoqumica para ciencias
de la salud, Mac graw Hill, 2007.
Patrick J. Sinko; Martins Physical Pharmacy and pharmaceutical sciences: Ed.
Lippincott Williams & Wilkins. 2006
BIBLIOGRAFA COMPLEMENTARIA:
P. W. Atkins, Fisicoqumica Wilmington, Delaware : Addison-Wesley Iberoamericana, 1991.
Mara Vallet, coord ; Juan Faus, Enrique Garca-Espaa, Jos Moratal. Introduccin a la
qumica bioinorgnica: Madrid : Editorial Sntesis, 2003.
Yakov Guerasimov, Curso de qumica fsica: URSS : MIR, 1977.
Maria del Consuelo Hidalgo y Mondragn Farmacia qumica: Madrid : Alhambra, 1969.
Philip Nelson; Fsica biolgica (Energa, vida, informacin): Ed. Reverte S. A. (2005).
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