“Año de la integración nacional y el reconocimiento de nuestra diversidad”
Universidad nacional de ingeniería Curso: Química QU 111 Profesora: María Cáceres Chumpitaz Alumnos: -
Diego Peñaloza Peñaloza Aponte Aponte 20120028D -
Italo Vilca Morales 20120015J -
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Akira Toma Jiga 20120067J
Nelio Geraldo Calero Remigio 20120071G
Facultad: Facultad de Ingeniería Eléctrica y Electrónica (FIEE) Especialidad: Ingeniería Electrónica Sección: O Fecha de entrega: 3 de mayo de 2012
AÑO 2012
Experimento N°1 Estudio de la Llama Observaciones: 1)Llama no Luminosa: la llama no luminosa no presenta coloración distingible a simple vista solo se puede observar atreves de ciertos fondos una sutil coloración azul que se va degradando. Esta llama no presenta partículas incandescentes y es producto de la combustión completa. 2)Cuando se sostuvo el trozo de porcelana con la pinza para crisol y se expuso a la mitad de la llama no luminosa se pudo observar que rápidamente en la esquina de la porcelana se formo una incandescencia de color rojo, por mediciones determinamos que el tiempo que tomo este fenómeno fue de 45 segundos aproximadamente 3) Llama Luminosa: La llama luminosa presenta una coloración amarilla en su zona fría, anaranjada en su zona media y una coloración rojo-anaranjado en su zona externa. Esta llama presenta partículas de carbono incandescente y es producto de la combustión incompleta. 4) Cuando se sostuvo el trozo de porcelana con la pinza para crisol y se expuso a la llama luminosa se pudo observar que en un tiempo considerable la porcelana no formo ninguna incandescencia y que en vez de ello se quemo formando hollín 5) Cuando tomamos la tarjeta IBM y la colocamos en el mechero de forma que divida la llama no luminosa en dos partes iguales observamos que la zona fría de la llama no combustiono el papel por unos instantes mientras que la zona externa si combustiono de inmediato, de este modo se observo que el efecto de la quemadura fue notorio y fuerte. 6) Atravesamos el palito de fosforo con alfiler debajo de la cabeza del cerillo y lo colocamos dentro y en la parte central del vástago del mechero y prendemos el mechero con llama no luminosa se observo que en la parte fría de la llama no prendió el cerillo y se mantuvo de ese modo hasta que factores externos lo perturbaron y finalmente prendió Reacciones involucradas Combustión completa
CH4 + 2O2→ CO2 + 2 H2O Combustión incompleta
CH4 + O2→ CO + C + H2O Combustión del papel
(C6H12O6)N + 12N O2→ 6N CO2 + 6N H2O
Posibles causas de los errores en el procedimiento 1) El experimento con la tarjeta IBM, la tarjeta se quemo debido a que la llama se mantuvo en esta y se propago rápidamente; además el no colocarla adecuadamente en el medio provoco que no se lograra lo deseado que era que no se quemara por completo para poder observar las manifestaciones de las diferentes zonas de la llama 2) El experimento con el alfiler, el cerillo se prendió debido a que quizás no se coloco adecuadamente en la zona fría y también por factores externos como el viento o la salida inconstante del gas que produce la inestabilidad de la llama Recomendaciones 1) Tratar de hacerlo en un ambiente en el cual factores como el viento no intervengan en los fenómenos 2) Tratar de que la llama que expulsa el mechero sea constante 3) Cuando se quema la tarjeta IBM procurar que el mechero sea apagado rápidamente para que la tarjeta no se queme por completo
Conclusiones -
Se pudo comprobar los diferentes tipos de llama luminosa y no luminosa debido a la entrada de aire del mechero bunsen. Y se determino que la llama no luminosa produce mayor temperatura en su zona externa que la llama luminosa.
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Se pudo comprobar las intensidades de las diferentes zonas de la llama debido al experimento con la tarjeta IBM y la porcelana. Y se pudo determinar que en la zona fría la temperatura es más baja que la zona media, y finalmente que la zona externa presenta la mayor temperatura.
Experimento N°2 Temperatura de la llama Observaciones: 1) El hierro en la llama no luminosa se pone de una coloración roja en la zona externa de la llama mediante transcurre el tiempo. 2) El alambre de cobre se derrite con mayor facilidad debido a que es un filamento delgado y presenta una coloración al rojo vivo y tornándose de color verde. Recomendaciones -
Calentar un trozo de cobre y no un filamento de este ya que se derretiría y no se apreciaría los tipos de llama y su coloración
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Calentar la esquina del trozo de hierro para que arda mas rapido
Posibles causas de los errores en el procedimiento -
Si no se coloca adecuadamente el trozo de hierro en la zona externa este no ardera adecuadamente o tardara mucho.
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Calentar filamentos delgados de cobre haría que se derrita y no se pueda observar la coloración de modo que sería mejor si se usa un trozo consistente de cobre
Conclusiones: -
Se pudo comprobar haciendo arder el hierro y el cobre que la temperatura de la llama depende de la sustancia ya que en el fenómeno presenta diferentes coloraciones.
Experimento N°3(Operaciones fundamentales, manipulación de instrumentos) Observaciones: •
Reacción 1:
-Después de que se inicio la reacción observa un precipitado de color blanco en forma de pequeños hilos -Se observo una fase del precipitado con una menor concentración (menor densidad), una fase traslucida en la cual se veían los pequeños hilos cayendo y otra en la cual se veía el precipitado en mayor concentración) mayor densidad.
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Reacción 2:
-Después de que se inicio la reacción se observa que partículas de color blanco van cayendo hasta el fondo del tubo -Se observa una fase de color turquesa claro y otra en la cual se veía al precitado ya concentrado
Reacciones involucradas: •
Reacción 1
KBr + Pb(NO3)2→ PbBr2 + K(NO3) •
Reacción 2
Cu(SO4)2 + Pb(NO3)2→ Pb(SO4) + Cu(NO3)2
Cálculos Involucrados: Para hallar las masas de los resultados necesitamos utilizar las siguientes formulas: ௐ
#Eq-g=n.θ=V.N = .θ
M.θ =N
Siendo #Eq-g: número de equivalentes gramos
M: Molaridad
n: número de moles
N:Normalidad
V: Volumen
θ: parámetro
N: Normalidad W: Masa M: Masa molecular θ: parámetro
Reacción 1: Tenemos KBr (10ml; 0.1M) y Pb(NO3)2 (5ml;0.2M) por lo tanto tenemos #Eq-g(KBr)=1 y #Eqg(Pb(NO3)2)=2 por lo tanto tenemos un exceso de Pb(NO3)2
KBr + Pb(NO3)2→ PbBr2 + K(NO3) Por lo tanto tenemos 1 Eq-g de PbBr2 y K(NO)3, pero como no sobraba el Pb(NO3)2 entonces tenemos 0.1656g de Pb(NO3)2 0.183504g de PbBr2
0.101g de K(NO3) •
Reacción 2:
Tenemos Cu(SO4) (5ml;0.2M) y Pb(NO3)2(5ml;0.2) por lo tanto tenemos 2Eq-g deCu(SO4) y 2 Eq-g dePb(NO3)2 lo que quiere decir que no tendremos exceso teoricamente hablando
Cu(SO4)2 + Pb(NO3)2→ Pb(SO4) + Cu(NO3)2 Por lo tanto tendremos como productos: 0.30326g de Pb(SO4) 0.1875g de Cu(NO3)
Porcentaje de Error: -Las causas posibles del error podría deberse al experimentador y a los instrumentos ya que al medir los volúmenes de las sustancias se confía mayormente en la opinión del observador. -Las masas de los productos recogidos son teóricas así no se puede saber las masas de los productos encontrados después delas reacciones.
Recomendación: -Para medir con mayor exactitud los volúmenes de las sustancias utilizadas se podría utilizar pipetas.
-Para asegurar una reacción mas cercana a la teórica se podría haber agitados el tubo de ensayo para que se produzca la mayor cantidad de choques efectivos.
Conclusiones: -Podemos concluir que se han comprobado la existencia de las reacciones químicas de desplazamiento
Experimento 4: Determinacion de la densidad Se desea hallar la densidad del plomo y del alcohol.
Se coloca un trozo de plomo en un tubo de ensayo y se halla su volumen, se pesa el trozo de plomo y mediante la ecuación Masa=Densidad. Volumen obtenemos la densidad de plomo. Se llena de alcohol un densímetro del que se conoce su masa y su volumen. Se pesa obteniendo así la masa de alcohol, y finalmente con la ecuación anterior obtenemos la densidad del alcohol. Densidad del plomo: Datos: Volumen del agua destilada: (20 ± 0,1) ml……………………………………………… (α) Volumen del agua destilada + Plomo: (21 ± 0,1) ml………………………………… (β) Masa del Plomo: (13,50 ± 0,01) g……………………………………………………………. (ø) Ecuación 1: [β- α].D₁=ø Reemplazando: [1 ± 0,2].D₁=12,34 ± 0,01 →D₁= (12,34 ± 2,458) Densidad de Plomo: 11,35 g/cm³ Porcentaje de error: 12,93% ~ 30,38%
Densidad el alcohol: Datos: Volumen del alcohol: (25 ± 0,1) ml …………………………………………………………..(₦) Masa del Densímetro: (24,89 ± 0,1) g……………………………………………………….. (₰) Masa del Densímetro + Alcohol: (44,70 ± 0,1) g………………………………………. (҈) Ecuación 2: [҈ - ₰]=₦.D₂ Remplazando: [19,81 ± 0,2]= (25 ± 0,1).D₂→D₂= (0,7924 ± 0,00483)
Densidad del alcohol: 0,789 Porcentaje de error: 0,18% ~ 1,04%
Cuestionario: 1.-Medainte un grafico muestre las zonas de la llama no luminosa,reacciones involucradas y temperaturas respectivamente
1.- zona fría: no llega oxígeno 2.- zona de reducción: poco oxígeno 3.- zona de oxidación: abundancia de oxígeno 4.- Zona de fusión: alcanza los1500 ºC
2.- ¿A que se debe la coloración amarilla en la llama luminosa? Sabemos que en la llama luminosa se produce una combustión incompleta y debido al Carbono solido(hollín) que la acción del calor se pone incandescente y da ese color amarillo-anaranjado a
la llama, que por eso se le dice llama luminosa 3.-¿Cuál de los productos formados en la combustión es el hollín? La respuesta seria el Carbono que se produce en una combustión incompleta al no haber suficiente oxigeno 4.-Busque en la bibliografía la temperatura de fusión del Cobre y del Hierro, anótelas y establezca que relación hay con la temperatura de la llama utilizada. La temperatura de fusión del Cobre es 1083ºC mientras la del Hierro 1536°C Se observó que el filamento de cobre se fundió por lo tanto podemos deducir que la temperatura de fusión de Cu es menor la temperatura de la llama Se observó también que el alfiler de Hierro se puso de un color rojizo pero no se fundió por lo quje podemos inferir que la temperatura de la llama es menor a la temperatura de fusión del Hierro 6.-Mediante un cuadro describa brevemente algunas aplicaciones de los instrumentos observados en la práctica de Laboratorio. La probeta
La Probeta es un instrumentodelaboratorio que se utiliza, sobre todo en análisisquímicos, para contener o medir volúmenes de líquidos de una forma aproximada. Es un recipiente cilíndrico de vidrio con una base ancha, que generalmente lleva en la parte superior un pico para verter el líquido con mayor facilidad.
El tubo de ensayo es de cristal cerrado en uno de sus extremos, sirve para realizar experiencias o pruebas con pequeñas cantidades. A través de ellos se puede observar las diferencias de color o donde hay separaciones de materiales. Los tubos de ensayo pueden estar formados por distintas clases de vidrio. Unos son de vidrio termoresistente (pírex), diferenciado mediante marcas blancas, el cual tiene la particularidad de poder exponerse al fuego, sin romperse. Los otros no poseen esta característica.
Los vasos de precipitados son instrumentos de laboratorio de vidrio que se utiliza para almacenar sustancias, disolverlas, mezclarlas, calentarlas y en general cualquier cosa que no necesite una medida de precisión del volumen. En general se utiliza para contener cualquier tipo de sustancia que después va a ser medida con precisión o también para disolver sólidos en una determinada sustancia. Es pues así, el material más común de loslaboratorios.
El Picnómetro es un instrumento de medición muy usado en el laboratorio de química. Como observamos en la figura es un pequeño envase de vidrio que tiene una tapa biselada en el cual se encuentra un capilar. Al Picnómetro se le utiliza para medir las densidades de los líquidos. Y es por esta razón que tiene un volumen definido aproximadamente 10ml. Mechero Bunsen, dispositivo que se utiliza mucho en los laboratorios de químicadebido a que proporciona una llama caliente, constante y sin humo. Al encender el mechero conviene abrir la lentamente la llave de entrada de gas, para evitar que salga de golpe y pueda producirse una explosión. La forma más común de encender el mechero es mediante la utilización de un fósforo o un encendedor a chispa. Los mecherosBunsen se han visto desplazados en muchos casos por camisas calentadoras eléctricas.
Es un instrumento que se utiliza como soporte para calentar distintos recipientes . Con este material es posible la preparación de montajes para calentar, utilizando como complementos el mechero (dependiendo del tipo). También sirve para sujetar con mayor comodidad cualquier material que se use en el laboratorio de química que vaya a llenarse con productos peligrosos o líquidos de cualquier tipo
La rejilla se usa en el laboratorio de química para colocar los materiales que van a ser calentados. Es una tela de alambre de forma cuadrangular con la parte central recubierta de amianto (material no inflamable), con el objeto de lograr una mejor distribución del calor.
7.- ¿Qué es Ultrafiltración y Nanofiltración mencione una aplicación en cada caso? •
Ultrafiltración:
El principio de la ultrafiltración es la separación física. Es el tamaño de poro de la membrana lo que determina hasta qué punto son eliminados los sólidos disueltos, la turbidez y los microorganismos. Las sustancias de mayor tamaño que los poros de la membrana son retenidas totalmente. Las sustancias que son más pequeñas que los poros de la membrana son retenidas parcialmente, dependiendo de la construcción de una capa de rechazo en la membrana. Así pues, la depuración mediante ultrafiltración es un proceso en el cual el agua no se depura por un proceso químico ni biológico, sino por filtración a través de membranas, obteniendo aguas libres de microorganismos.
Una de las aplicaciones de la ultrafiltración es el Tratamiento de Aguas La aplicación de tecnología de membranas de ultrafiltración en el tratamiento de agua tiene una larga Historia, sin embargo aplicaciones fallidas han retrasado su crecimiento en la Industria en general. Tal es el caso de aplicaciones contraindicadas para configuración y materiales de
fabricación, pre-tratamientos inadecuados o cambios en la alimentación sin ajustes en la operación. La ultrafiltración, reconocida como UF, es una barrera de presión impulsada a los solidos en suspensión,bacterias,virus,endotoxinas y otros agentes patógenos parta producir agua de muy alta pureza y baja densidad de sedimento. Sirve como un pre-tratamiento para las aguas superficiales y agua de mar. Cabe mencionar que el proceso de filtración con membranas de ultrafiltración se ha convertido rápidamente en la opción preferida para el pre-tratamiento de agua en el ambiente industrial. Los desarrollos recientes en los tipos y configuraciones han incrementado la viabilidad económica y técnica en aplicaciones de grandes volúmenes, tales como pre-tratamientos de aguas superficiales, agua cruda de ríos y lagos y reúso de aguas residuales. Estos sistemas de membranas también son usados actualmente en alimentación de calderas , torres de enfriamiento y agua de proceso en la industria química, petroquímica ,generadora de electricidad, semiconductores, y de bebidas. El sistema de ultrafiltración se diseña como un proceso de un solo paso que reemplaza a procesos de múltiples pasos, tales como clarificación, con dosificación.
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Nanofiltracion
Nanofiltración es un proceso de filtración por membranas operadas bajo presión en la que solutos de bajo peso molecular (1000 daltons) son retenidos, pero las sales pasan, total o parcialmente, a través de la membrana con el filtrado. Esto provee un rango de selectividad entre las membranas de Ultrafiltración y Osmosis Inversa, permitiendo simultáneamente concentración y desalado de solutos orgánicos. La membrana NF retiene solutos que la UF pasaría, y deja pasar sales que la OI retendría. En algunas aplicaciones, su selectividad entre moléculas de tamaños similares es la clave del éxito del proceso de separación con membrana. Permitiendo un paso, prácticamente libre, de iones monovalentes, la membrana de nanofiltración reduce el incremento del gradiente de presión osmótica, a la que contribuyen las sales monovalentes. Como resultado, una mayor cantidad de producto (permeado) es posible. Las membranas de Nanofiltración pueden ser membranas tubulares o espirales, hechas especialmente para la recuperación de cáusticos y ácidos .
Estas membranas poseen una excelente estabilidad a largo plazo, en soluciones tales como Hidróxido de Sodio, Hidróxido de Potasio, Acido Fosfórico y Acido Nítrico en concentraciones del 10 % o mayor. Todos los materiales de construcción de esta membrana han sido cuidadosamente seleccionados para alcanzar:
95% Recuperación de Cáustico 90% Reducción de DQO 95% Ahorro Energía (calor) y Agua 80 al 90% Reducción de Calcio Operación hasta 70° C de Temperatura Rangos entre 1 a 14 de pH Una aplicación para la nanofiltracion es en la Industria Textil: La industria textil usa valioso tintes, que son claramente visibles si se descargan en las vías de agua públicas. Además estos tintes son precursores de los trihalometranos que tienen propiedades carcinógenas. Así su disposición crea un ambiente antiestético y además un problema ambiental de agua residual. Al mismo tiempo, la industria textil continuamente busca la conservación del agua y se beneficia económicamente de la recuperación de tintes. Las membranas de nanofiltración pueden realizar todas estas tareas. Primero, los tintes textiles son rechazados, recuperados y vueltos a usar. Segundo, se evita la contaminación de efluentes de agua. y tercero, se produce agua de reúso.
La industria textil usa agentes sintéticos, que son caros y no biodegradables y provocan problemas significativos de tratamiento de agua residual. Las membranas de ultrafiltración se usan para recuperar y volver a usar estos agentes, evitando costos altos de tratamiento químico y de desecho.
La tecnología de membranas de nano y ultrafiltración continuamente están cubriendo demandas de los clientes. Sean consiente de sus diferencias y tome ventaja de sus capacidades de separación en los componentes que usted vende, el equipo que usted construye y el sistema que usted diseña. 8.-¿Qué efectos produce el exceso de
ଶ
en el ambiente?
El dióxido de carbono (CO2), también conocido como bióxido de carbono, óxido de carbono y anhídrido carbónico, es uno de los gases más abundantes en la atmósfera. Y uega un papel importante en los procesos vitales de plantas, animales y, en definitiva, para el ser humano, como en la fotosíntesis, la respiración o en diversas actividades internas del cuerpo humano. El CO2, en cantidades adecuadas, es uno de los gases de efecto invernadero que contribuye a que la Tierra tenga una temperatura habitable, ya que impide la salida de calor de la atmósfera. Y es que sin CO2, la Tierra sería un bloque de hielo. El físico y químico escocés Joseph Black descubrió el CO2 alrededor de 1750. A temperatura ambiente, el CO2 es un gas inodoro e incoloro, ligeramente ácido y no inflamable. Cuando alcanza los -78 C se vuelve sólido y se hace líquido cuando se disuelve en agua, aunque si la presión desciende intentará escapar al aire, dejando una masa de burbujas. Sin embargo, un exceso de CO2 provoca una subida de la temperatura excesiva, dando lugar al calentamiento global, del que se sospecha que puede provocar un aumento de la actividad de las tormentas o el derretimiento de las placas de hielo de los polos, lo que provocará diversos problemas ambientales, como inundaciones en los continentes habitados. El análisis de gases retenidos en muestras de hielo de la Antártida y Groenlandia ha permitido conocer la concentración de CO2 atmosférico y de otros gases de efecto invernadero de los últimos 160.000 años. Con los datos obtenidos, los científicos han detectado que los niveles actuales de CO2 en la atmósfera son los mayores desde que se tiene constancia, produciéndose un aumento sustancial y acelerado durante los últimos 160 años, es decir, desde el inicio de la revolución industrial. Además, los científicos han estudiado que el CO2 se escapa del suelo cada vez más rápido, lo que acelera aun más el calentamiento global.
El incremento de las emisiones de dióxido de carbono provoca alrededor del 50-60% del calentamiento global. La combustión de combustibles fósiles para la generación de energía provoca alrededor del 70-75% de las emisiones de CO2, mientras que el resto de las emisiones son provocadas por los tubos de escape de los vehículos . Pero la emisión de CO2 surge también de los propios consumidores: en España cada hogar produce hasta 5 toneladas de CO2 anuales, según datos del Ministerio de Medio Ambiente. Sólo el coche y la calefacción concentran el 54% del CO2 emitido por el consumo familiar. Para restringir las emisiones de gases invernadero, principalmente CO2, se rubricaba en diciembre de 1997 el protocolo de Kyoto, donde los países firmantes se comprometían a reducir estas emisiones en una media de 5,2% hasta el 2012 respecto a los niveles de 1990. Sin embargo, según un informe de Naciones Unidas, las emisiones de gases contaminantes, sobre todo de CO2, aumentarán en los países industrializados en un 17% en los próximos 10 años a pesar de los compromisos por reducirlos. Estados Unidos, principal emisor de CO2 del mundo, no ha firmado el protocolo porque considera que los perjuicios para su economía son mayores que los supuestos beneficios para el medio ambiente. No obstante, el Protocolo podría originar grandes ganancias para aquellos países que desarrollen tecnologías ecológicas y para los que emiten menos gases con efecto invernadero de lo permitido, puesto que todo ello se podrá vender a aquellos países que no cumplen con los objetivos.
9.- ¿Qué efectos produce el hollín en el ambiente? ¿Afecta la salud?
La concentración de carbono negro en la atmósfera, resultante del hollín, es la segunda causa más importante del calentamiento climático después de las emisiones de dióxido de carbono. Un estudio realizado por expertos de las universidades de California e Iowa (EEUU) indica que el carbono negro es una sustancia que absorbe la radiación solar y no permite que la radiación reflejada por la superficie terrestre salga de la atmósfera, por lo que eleva la temperatura del planeta. El carbono negro puede viajar largas distancias por la atmósfera terrestre en un recorrido en el que se mezcla con otros aerosoles, como nitratos, sulfatos y cenizas. Esta mezcla origina columnas de nubes marrones de 3 a 5 kilómetros de espesor que no dejan que la radiación solar visible llegue a la superficie terrestre, lo que daña el ciclo del hidrógeno y calienta la atmósfera. Este hecho se ve agravado porque la mayor concentración del carbono negro se da en los trópicos, donde la radiación solar es mayor. Además, la deposición de carbono negro puede también oscurecer la nieve y el hielo, lo que incrementa su absorción del calor local y contribuye al deshielo de los glaciares y los polos, en particular del Círculo Polar Ártico y de la cordillera del Himalaya. La quema de biocombustibles, de combustibles fósiles y de biomasa es la principal fuente de emisión del carbono negro a la atmósfera. Las mayores concentraciones se dan en los países en desarrollo de los trópicos y el este asiático, especialmente la India, el este de China, el Sureste asiático, México, Centroamérica, gran parte de Brasil y Perú. Los investigadores calculan que bajo la influencia de esta sustancia viven unos 3.000 millones de personas. Los efectos del carbono negro del hollín son, según el estudio, la segunda influencia humana más importante en el calentamiento del planeta después de las emisiones de dióxido de carbono.
Bibliografia: http://www.lenntech.es/periodica/elementos/cu.htm http://www.fullquimica.com/2010/10/instrumentos-de-laboratorio.html http://www.acsmedioambiente.com/equipos/nanofiltracion.htm http://www.acsmedioambiente.com/LoNuevo/febrero2.htm
