Experimentos Quimica II Laboratorio

Telebachillerato de Veracruz Segundo semestre

Experimentos Química II

Experimentos de Química II


INDICE Introducción--------------------------------------------------------------------------------------- 2 Medidas de seguridad ------------------------------------------------------------------------

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Experimento 1. Ley de la Conservación de la Materia ------------------------------- 3 Experimento 2. Ley de las Presiones Parciales de Dalton ------------------------ 5 Experimento 3. Precipitaciones corrosivas --------------------------------------------- 7 Experimento 4. Filtro de agua casero --------------------------------------------------- 9 Experimento 5. Azúcar, ¿elemento o compuesto? -------------------------------

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Experimento 6. ¿Cómo diferenciar un coloide de una disolución? --------- 13 Experimento 7. Detección de carbono y de hidrógeno -------------------------- 15 Experimento 8. Extintor casero --------------------------------------------------------

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Experimento 9. Polímeros ---------------------------------------------------------------

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Experimento 10. Extracción del ADN de una cebolla ------------------------------- 21 Créditos--------------------------------------------------------------------------------------------- 23

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Introducción En el semestre pasado se comprobó que existen varias sustancias químicas con las cuales tenemos contacto en nuestra vida cotidiana, lo que pretendemos con este manual de prácticas de laboratorio de Química II, es entender el impacto que tienen dichas sustancias en nuestro entorno y cómo solucionar la problemática que representa su análisis.

Medidas de seguridad 1. Cada grupo se responsabilizará de su zona de trabajo y de su material. 2. La utilización de bata es muy conveniente, pues evita que posibles proyecciones de sustancias químicas lleguen a la piel. 3. En el laboratorio no se podrán tomar bebidas ni comidas. 4. En los lugares donde se realicen las prácticas, no pueden depositarse prendas de vestir, apuntes, etc., los cuales pueden entorpecer el trabajo. 5. Se deberán seguir las indicaciones del maestro para evitar algún accidente durante la práctica. 6. Conservar la calma y leer bien los procedimientos al realizar la práctica. 7. En caso de accidentes, leves o graves, se deberá dar aviso inmediato al profesor. 8. Al inicio y término de la práctica se lavarán los materiales de trabajo y se dejará todo debidamente ordenado.

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Experimento 1 Ley de la Conservación de la Materia Número del Bloque: I Nombre del Bloque: aplicas la noción del mol en la cuantificación de procesos químicos de tu entorno.

Tiempo asignado: 20 hrs. Objeto de aprendizaje: Ley de Lavoisier. Propósito En este experimento explorarás lo que pasa con la masa total del sistema cuando un comprimido se disuelve por completo en agua.

Introducción Los conceptos masa y volumen nos informan cuánto tenemos de algo. Podríamos decir: «tenemos 10 cm 3 de aluminio» o «tenemos 27gramos de aluminio», puesto que ambas frases nos informan cuánto aluminio hay. Pero masa y volumen no son la misma cosa. Sus definiciones operacionales son completamente diferentes. La definición de masa implica el uso de una balanza para comparar el objeto medido con objetos estándares. La definición de volumen implica meter cubos unitarios en el objeto medido. La masa de un objeto nos dice cuán pesado es el objeto; el volumen nos dice cuánto espacio ocupa. Como lo hemos visto, la masa se conserva en un sistema cerrado, pero el volumen a veces no. Lo que acabamos de hacer es reemplazar un concepto, la cantidad de materia, por dos conceptos diferentes que se definen con precisión: masa y volumen. El concepto de cantidad de materia es demasiado impreciso para ser útil en la ciencia. Debemos siempre especificar de qué estamos hablando, de su masa o su volumen. La frase «tenemos la misma cantidad de agua y de mercurio», no tiene sentido. Podríamos tener el mismo volumen de agua y de mercurio, pero el mercurio sería más pesado. Podríamos tener la misma masa de agua y de mercurio, sin embargo el agua llenaría un recipiente más grande que el mercurio.

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Materiales y sustancias: Materiales

Sustancias

Globos pequeños Alka-seltzer Frascos pequeños o goteros Agua Báscula para cocina Cubos de hielo

Procedimiento:   

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Llena con ¾ partes de agua el frasco o gotero. Pesa el frasco o gotero junto con el globo y el Alka-seltzer y anótalo. Deposita el Alka-seltzer en el frasco o gotero e inmediatamente tápalo con el globo, ya que se disolvió e infló el globo, vuelve a pesar el frasco y anota lo observado. Coloca un trozo de hielo dentro del frasco pequeño del experimento anterior y pésalo de manera inmediata, esperamos que se transforme a líquido, vuelve a pesar con poca exactitud.

Análisis de resultados 1.- Cuando el comprimido se disuelve, ¿qué pasa con el volumen del sistema: aumenta, disminuye o se mantiene igual? Explica tu razonamiento. 2.- Cuando el comprimido se disuelve, ¿qué pasa con la masa del sistema: aumenta, disminuye o se mantiene igual? Explica tu razonamiento. 3.- En base a este experimento, ¿puedes concluir que los gases tienen masa? Si es así, ¿cómo determinarla? 4.- ¿Qué concluyes con este experimento?

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Experimento 2 Ley de las Presiones Parciales de Dalton Número del Bloque: I Nombre del Bloque: aplicas la noción del mol en la cuantificación de procesos químicos de tu entorno.

Tiempo asignado: 20 hrs. Objeto de aprendizaje: Ley de Dalton. Propósito Conocer el resultado de una presión constante de aire cuando intervienen altas y bajas temperaturas que modifiquen su volumen.

Introducción Esta ley enuncia que la presión de un gas, al estar en contacto con temperaturas elevadas, hace que el aire se expanda y si está en contacto con temperaturas bajas el gas se comprime, ocupando menos espacio.


Sustancias

Botella de plástico de 600 ml Agua caliente Un globo Agua fría Dos bandejas para agua

Procedimiento:  

Coloca el globo en la boquilla de la botella. Coloca en una bandeja agua caliente y en otra agua fría. -5-

Experimentos de Química II 

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Introduce la botella en la bandeja con agua caliente, observa lo que sucede después de unos minutos. Introduce la botella en la bandeja con agua fría, observa lo que sucede después de unos minutos.

Análisis de resultados 1.- ¿Qué sucede cuando introduces la botella en agua caliente? 2.- ¿Qué sucede cuando introduces la botella en agua fría? 3.- Anota a qué conclusión llegas al finalizar el experimento.

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Experimento 3 Precipitaciones corrosivas Número del Bloque: II Nombre del Bloque: actúas para disminuir la contaminación del aire, agua y del suelo.

Tiempo asignado: 9 hrs. Objeto de aprendizaje: lluvia ácida. Propósito En esta actividad vamos a comprobar la importancia de mantener el pH del agua de lluvia dentro de los límites normales, ya que la naturaleza no es capaz de regular modificaciones importantes del mismo. Esta lluvia contaminada (lluvia ácida) es la responsable del deterioro de monumentos (fachada de la Catedral de Burgos, Acueducto de Segovia, etc.), muerte de los bosques de coníferas, etcétera.

Introducción Nadie pone en duda la importancia del agua para la vida y sin embargo el hombre, a lo largo de su historia, ha contaminado ríos, lagos, manantiales, etc., destruido su flora y fauna. Actualmente, la situación ha cambiado y parece que al ser humano le empieza a interesar la conservación del medio ambiente. Así, se investiga en fábricas, facultades y entidades de todo tipo sobre la búsqueda de procesos alternativos a los existentes que permitan seguir obteniendo los productos que generan nuestro bienestar pero contaminando menos. El pH de la lluvia es de por sí ligeramente ácido, razón por la cual se considera lluvia ácida a aquellas precipitaciones con un pH inferior a 5,6 y no a 7 (pH neutro). En esta actividad simularemos dicha lluvia empleando diferentes vinagres.

Materiales y sustancias: Materiales Sustancias Mármol Gotero

200 ml de Vinagre Planta

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Procedimiento Sobre una placa de mármol deja caer gota a gota el vinagre. En poco tiempo observarás cómo va apareciendo un surco en la misma, debido a la reacción del vinagre con el carbonato de calcio (mármol).

Mármol + Vinagre -----> Gas Carbonato de calcio + Ácido acético -----> Dióxido de carbono + Acetato de calcio + Agua Tras un tiempo, podrás observar el resultado del goteo en el mármol:

Se puede comprobar la influencia de la lluvia ácida en la muerte de la flora si se riega una planta con vinagre. No es necesario que riegues la planta hasta su destrucción, así, una vez que observes su deterioro comienza a regarla con agua. Recuerda que las plantas son organismos vivos y se debe respetar el medio ambiente.

Análisis de resultados 1.- Anota tus conclusiones acerca del experimento y compáralas con tus compañeros. 2.- Si se emplean diferentes vinagres (de manzana, vino, etc.) se simularán lluvias de diferente acidez, ¿qué resultado obtendrás con estas variaciones?

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Experimento 4 Filtro de agua casero Número del Bloque: II Nombre del Bloque: actúas para disminuir la contaminación del aire, del agua y del suelo.

Tiempo asignado: 9 hrs. Objeto de aprendizaje: contaminación del agua, aire y suelo. Propósito Realizar un purificador de agua casero para contrarrestar la contaminación del agua en nuestro entorno.

Introducción El agua es un compuesto inorgánico de suma importancia, ya que sus características físicas y químicas lo hacen un compuesto químico indispensable para la vida. Si bien, la tierra se encuentra cubierta por un 75% de agua, sólo el 0.08% del total de ésta se encuentra en las condiciones para ser potable, es decir para su consumo, lo cual indica paradójicamente la poca cantidad de agua disponible.


Sustancias

Botella de plástico de 2 litros Carbón vegetal Algodón Cenizas Tijeras Piedras pequeñas o gravilla Gasas de tela Arena Vaso de cristal

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Procedimiento: 

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Toma la botella de plástico y sin quitarle la tapa corta la base de esta con la ayuda de las tijeras, introduce el algodón hasta el cuello de la botella. cúbrela con una gruesa capa de las piedras. Coloca una capa uniforme de ceniza que será aproximadamente de un centímetro. Hasta aquí, debes haber llegado hasta la mitad de la botella de plástico. Luego vendrá una capa gruesa de arena, una capa no tan gruesa de carbón vegetal, que viene en forma de piedra, la cual debes procurar acomodar uniformemente y no dejar ver a través de ella la arena y por ultimo cubrirás lo anterior con pedazo de gasa. Para terminar, quita la taparrosca de la botella y coloca ésta sobre un vaso vacío. Vierte agua turbia en la botella y espera unas horas hasta que el contenido descienda a través de todos los elementos que componen el filtro y llegue hasta el vaso donde notaras un significativo cambio de color, pudiendo llegar a ser agua transparente.

Análisis de resultados 1.- ¿Qué función tienen cada uno de los materiales y sustancias en el experimento, para limpiar el agua? 2.- ¿Se podrá aplicar este experimento para grandes cantidades de agua?

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Experimento 5 Azúcar: ¿elemento o compuesto? Número del Bloque: III Nombre del Bloque: comprendes la utilidad de los sistemas dispersos. Tiempo asignado: 17 hrs. Objeto de aprendizaje: clasificación de la materia. Propósito Que el estudiante sea capaz de clasificar al azúcar como un elemento o compuesto al concluir el presente experimento.

Introducción Entre todas las transformaciones químicas posibles hay unas que resultan de mucho interés: las que dan lugar a los elementos. Es decir, transformaciones que conducen a sustancias que ya no parecen estar constituidas por otras más simples, de aquí que se les llame sustancias elementales o elementos. Un elemento químico es aquella sustancia que no puede descomponerse en otras más simples mediante algún proceso químico común. Los elementos, si bien no pueden descomponerse, pueden reaccionar entre sí para formar compuestos. Un compuesto es una sustancia constituida por dos o más elementos químicos.


Sustancias

1 frasco de vidrio delgado 2 gramos de azúcar de mesa 1 pinzas para hielo Lámpara de alcohol


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Coloca los 2 gramos de azúcar en el frasco de vidrio delgado. Toma el frasco con las pinzas asegurándote de que no exista la posibilidad de resbalarse. Calienta la base del frasco en la flama hasta que dejes de observar cambios en el sistema. Anota todas las observaciones del suceso.

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Análisis de resultados 1.- Describe detalladamente lo ocurrido durante el calentamiento del azúcar en el frasco. 2.- ¿Qué elementos reconoces? 3.- ¿Presenciaste el desprendimiento de algún gas? 4.- De ser así, ¿de qué gas crees que se trate?

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Experimento 6

¿Cómo diferenciar un coloide de una disolución? Número del Bloque: III Nombre del Bloque: comprendes la utilidad de los sistemas dispersos. Tiempo asignado: 17 hrs. Objeto de aprendizaje: sistemas dispersos. Propósito Identifica las características distintivas de los sistemas disperso (disoluciones, coloides y suspensiones).

Introducción En los coloides, las partículas que los forman son mucho mayores que el tamaño de los átomos o de las moléculas, pero demasiado pequeñas para ser visibles. Su tamaño está comprendido entre 10 -7 cm y 10 -3 cm y existen débiles fuerzas de unión entre ellas. A mediados del siglo XIX, el inglés John Tyndall demostró que la dispersión de la luz en la atmósfera era causada por las partículas en suspensión en el aire. Este efecto lo utilizaremos para diferenciar en el laboratorio una disolución de una dispersión coloidal. Cuando un rayo de luz que atraviesa un líquido con partículas en suspensión invisibles al ojo es dispersado, estamos en presencia de un coloide. Si el rayo de luz no experimenta ninguna dispersión, el líquido es una disolución o una sustancia pura.


Sustancias

Un puntero láser (lámpara con foco pequeño) Una lámina de gelatina Vaso de vidrio Agua caliente

Procedimiento: 

Toma un par de láminas de gelatina, córtalas en trozos pequeños y colócalas en un vaso lleno hasta la mitad con agua caliente. Agita

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suavemente con una cucharilla hasta que veas que queda un líquido de aspecto homogéneo y transparente. Deja el vaso en el refrigerador durante más o menos una hora. Cuando lo saques, el líquido se habrá solidificado en un gel coloidal. Dirige la luz de un puntero láser de manera que atraviese el coloide: podrás ver perfectamente el rayo de luz.

Análisis de resultados 1.- ¿Cuál es tu conclusión de este experimento? 2.- Dirige la luz del láser o la lámpara de manera que incide con un cierto ángulo por la parte inferior de la superficie de la gelatina, ¿cuál es el resultado?

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Experimento 7

Detección de carbono y de hidrógeno Número del Bloque: IV Nombre del Bloque: valoras la importancia de los compuestos del carbono en tu vida diaria y entorno.

Tiempo asignado: 16 hrs. Objeto de aprendizaje: carbono en la vida diaria. Propósito Identificar la presencia de carbono e hidrógeno en una muestra, a través de procesos simples.

Introducción Los compuestos orgánicos son sustancias químicas basadas en cadenas de carbono e hidrógeno. En muchos casos contienen oxígeno, y también nitrógeno, azufre, fósforo, boro y halógenos. Los carburos, los carbonatos y los óxidos de carbono no son moléculas orgánicas. Las moléculas orgánicas pueden ser de dos tipos: Moléculas orgánicas naturales. Son las sintetizadas por los seres vivos, y se llaman biomoléculas, las cuales son estudiadas por la bioquímica. Moléculas orgánicas artificiales. Son sustancias que no existen en la naturaleza y han sido fabricadas por el hombre como los plásticos.

Materiales y sustancias: Materiales Taza de porcelana Copa de cristal o embudo de plástico Cerillos Vela

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Procedimiento: 

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Enciende una vela y coloca sobre la llama una taza de porcelana, observa y anota. Enciende una vela y coloca una copa de vidrio invertida a una cierta distancia de la llama, observa y anota.

Análisis de resultados 1.- ¿Cómo puede usted detectar la presencia de carbono? 2.- ¿Qué es lo que indica la presencia de hidrógeno en la muestra? 3.- Enuncia, ¿dónde podemos encontrar carbono en nuestra vida diaria?

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Experimento 8 Extintor casero Número del Bloque: IV Nombre del Bloque: valoras la importancia de los compuestos del carbono en tu vida diaria y entorno.

Tiempo asignado: 16 hrs. Objeto de aprendizaje: carbono en la vida diaria y entorno. Propósito Realizar una mezcla capaz de solucionar un problema de incendio pequeño demostrando las características químicas que tienen las sustancias del bicarbonato y vinagre al realizarse dicha mezcla.

Introducción Al momento de agitar y acercar el extintor casero a la veladora ésta se apagó como por arte de magia. Esto se debe a la reacción química que ocurre al mezclarse el vinagre y el bicarbonato, ya que producen CO 2 (dióxido de carbono). Al acercar el extremo del popote a la veladora y retirar el dedo con el que este se estaba tapando el orificio, el dióxido de carbono sale disparado porque dentro del recipiente se consumió todo el oxígeno, lo que provoca presión en el CO 2; es por esto que la veladora se apaga, porque el CO 2, al hacer contacto con el fuego, desplaza el oxígeno que mantiene la llama o que mantiene la combustión.


Sustancias

Tapón de corcho de una botella de vino Bicarbonato Popote Vinagre Servilletas de papel Botella de agua pequeña (seca) Hilo de coser Pica hielo

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Procedimiento: 

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Toma una servilleta de papel y ábrela completamente, de forma que quede cuadrada. Agrega en ella 4 cucharaditas de bicarbonato (en el centro) y ciérrala por los extremos, en forma de bolsita, enróllala con un hilo (tiene que quedar bien sujeto). Después añade a la botella 5 cucharadas de vinagre. Hazle un agujero con un pica hielo al corcho, traspasándolo todo, para que pueda entrar el popote. Si no tienes un corcho, puedes utilizar el tapón de plástico de la botella tapando los huecos con plastilina. Después la bolsita de bicarbonato metela en la botella de forma que cuelgue (con una parte del hilo fuera) y no toque con el vinagre; mete el popote en el corcho y con esta tapa la botella. Por último, para saber si el experimento funciona, enciende una vela. Tapa con el dedo el popote sujetando la botella al mismo tiempo, mezcla el bicarbonato con el vinagre y agita, sin destapar el popote. Quita el dedo y proyecta el gas, el cual sale de la botella sobre la vela que se apaga.

Análisis de resultados 1.- Anota tus observaciones y realiza una conclusión del experimento. 2.- ¿Por qué es tan importante que exista este fenómeno en nuestra vida cotidiana? 3.- ¿El extintor casero tendrá la capacidad para apagar un fuego más grande? - 18 -


Experimento 9 Polímeros Número del Bloque: V Nombre del Bloque: identificas la importancia de las macromoléculas naturales y sintéticas.

Tiempo asignado: 18 hrs. Objeto de aprendizaje: macromoléculas, polímeros y monómeros. Propósito En este experimento vas a conseguir, partiendo de materiales cotidianos, obtener un nuevo material: un polímero con nuevas propiedades.

Introducción Las reacciones químicas permiten transformar la materia y a partir de unas sustancias obtener otras diferentes con nuevas propiedades. Un polímero está compuesto por más de 4 monómeros en su estructura. El hombre con sus investigaciones ha sido capaz de sintetizar algunas macromoléculas para su beneficio, el ejemplo más claro es el plástico; éstos pueden ser duros o moldeables, algunos son utilizados en paracaídas o incluso en pinturas o barnices.

Materiales y sustancias: Pegamento blanco Perborato dental o bicarbonato de sodio (Se vende en las farmacias como producto para la higiene dental) Agua

2 tazas. 1 cuchara metálica

Vinagre

Procedimiento: 

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Coloca en una taza pequeña el equivalente a una cucharada de pegamento blanco y añade un poco de agua (más o menos la misma cantidad). Muévelo para que se disuelva. En otra taza pequeña coloca una cucharadita de perborato y añade agua hasta más o menos la mitad de la taza. Agita para que se disuelva. Vierte una cucharadita de la disolución de perborato sobre la disolución de pegamento blanco. Muévelo con la cuchara. Se produce la reacción química y observa cómo se va formando una - 19 -


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masa viscosa. Si hace falta puedes añadir más disolución de perborato. Separa la masa viscosa y observa sus propiedades. Haz una bola y déjala botar.

PRECAUCIÓN. No debes llevarte la sustancia a la boca, ni ponerla encima de la ropa ni de los muebles. Al terminar debes lavarte bien las manos.

Análisis de resultados 1.- ¿Qué sucede con la mezcla final? 2.- Cuando dejas botar la bola, ¿qué ocurre? 3.- Sumerge el polímero en vinagre y anota lo que sucede.

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Experimento 10

Extracción del ADN de una cebolla Número del Bloque: V Nombre del Bloque: identificas la importancia de las macromoléculas naturales y sintéticas.

Tiempo asignado: 18 hrs. Objeto de aprendizaje: macromoléculas naturales. Propósito Mediante este experimento identificar las macromoléculas naturales, las cuales constituyen aproximadamente el 95% del peso corporal en seco de un organismo.

Introducción La extracción de ADN requiere una serie de etapas básicas. En primer lugar, tiene que romperse la pared celular y la membrana plasmática para poder acceder al núcleo de la célula. A continuación, debe romperse también la membrana nuclear para dejar libre el ADN. Por último, se debe proteger el ADN de enzimas que puedan degradarlo y para aislarlo hay que hacer que precipite en alcohol.


Sustancias

Vaso de cristal Vaso de cristal alto (mantenerlo frio hasta que se requiera usarlo) Cuchillo Agitador de bebidas Una licuadora Cuchara.

Una cebolla grande fresca Detergente lavavajillas

Filtro de café Lupa

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Sal común Agua destilada Zumo de piña o papaya Alcohol de 96° muy frío sustituirse por vodka helado)

(puede



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Corta la zona central de la cebolla en cuadrados. En un vaso de agua agrega 3 cucharaditas de detergente lavavajillas, una de sal y añade agua destilada hasta llenar el vaso. Mezcla esta solución con los trozos de cebolla. Licua el conjunto, a velocidad máxima durante 30 segundos. Filtra el líquido obtenido con un filtro de café. Llena hasta la mitad aproximadamente un vaso de cristal alto con la disolución filtrada. Añade 3 cucharaditas de zumo de piña o papaya y mezcla bien. Añade un volumen de alcohol muy frío equivalente al del filtrado, cuidadosamente, haciéndolo resbalar por las paredes del vaso para que forme una capa sobre el filtrado. Puedes utilizar el agitador o una cucharilla para ayudarte. Deja reposar durante 2 ó 3 minutos hasta que se forme una zona turbia entre las dos capas. A continuación, introduce el agitador y extrae una maraña de fibras blancas de ADN. Toma una lupa y observa detenidamente el ADN de la cebolla.

Análisis de resultados 1.- ¿Cuál es la finalidad de identificar el ADN de la cebolla? 2.- ¿Qué función tiene el zumo de piña o papaya en el experimento? 3.- ¿Cuáles son las 4 macromoléculas naturales importantes que aborda tu guía? 4.- Explica la función que tienen en el cuerpo humano las 4 macromoléculas naturales.

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Créditos Osvaldo Pérez Pérez

Director General de Telebachillerato Rosa Edith Ferrer Palacios

Subdirectora Técnica Julián De la Rosa Martínez

Subdirector de Evaluación y Supervisión Escolar Arlethe del Rosario Ibáñez Salcedo

Jefa del Departamento Técnico Pedagógico Diana Karely Ortíz Olivas

Jefa de la Oficina de Planeación Educativa Juana Isabel Bautista Ovando

Jefa de la Oficina de Desarrollo Educativo Jorge Alvarado Blanco

Elaboración del Manual

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Experimentos Quimica II Laboratorio

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