Salimos en el periódico!

En diciembre, los alumnos de 2º de Bachiller de Compañía de María de Santiago de Compostela, disfrutaron de una visita guiada por las instalaciones del Centro Singular de Química Biológica (CIQUS).
Donde pudieron aprender sobre algunas de las líneas de investigación más innovadoras que se están llevando a cabo en el centro, ver experimentos muy curiosos, así como tener la oportunidad de usar el material e instalaciones del mismo para la realización de una práctica (obtención de aspirina o paracetamol).
Aquí os dejo la noticia del 15 de diciembre de 2014 en El Correo Gallego:

Química para todos os públicos no Ciqus da USC

O Centro Singular de Química Biolóxica converte estes días alumnos de instituto en científicos // O 16 e 17 celebra xornadas de portas abertas a todas as idades

A descuberta de novos compostos eficaces na mellora dos tratamentos de enfermidades e materiais con aplicacións tecnolóxicas ou a procura de novos procesos de produción e almacenaxe de enerxía son retos que teñen respostas na investigación química actual. Un mundo complexo, pero ao que o público xeral tamén se pode achegar de forma amena. E para facelo non fai falta ir lonxe.  Nun dos límites do Campus Vida da Universidade de Santiago, asomado á avenida do Mestre Mateo, o Centro Singular de Química Biolóxica e Materiais Moleculares(Ciqus) traballa na vangarda da química, un apaixoante mundo que estará accesible para todo o público os vindeiros días 16 e 17 de decembro, martes e mércores, en dúas xornadas de portas abertas.

A iniciativa forma parte do ciclo Ciencia Creativa para un Mundo Mellor, un ciclo de visitas que durante dúas semanas está a converter a estudantes de bacharelato de 15 centros educativos galegos en aprendices de científicos. Ao longo de dúas semanas pasarán polos seus laboratorios 430 alumnos de secundaria de Santiago de Compostela, A Coruña, Vigo, Ourense, Ferrol, Narón, Salvaterra do Miño, Cedeira, Noia, Ames, Santa Comba, Ordes, Boiro e O Carballiño.

Rompiendo el agua

Con esta práctica de 2º de Bachiller, aprendimos que valiéndonos de un par de lápices, cables y una pila somos capaces de descomponer el agua en gas hidrógeno y oxígeno. Estos son los pasos a seguir:

ELECTRÓLISIS DEL AGUA

Objetivo
Lo que buscamos en la electrólisis es descomponer las moléculas de agua:

2 H₂O -----> 2H₂ + O₂ suministrándole energía, en este caso corriente eléctrica en una celda electrolítica.

Material:

-1 recipiente de vidrio

-1 fuente de alimentación (pila 4,5 V)

-Agua

-Cables

-Pinzas de cocodrilo

-H₂SO₄

-2 electrodos de grafito

Procedimiento

Para realizar nuestro experimento primero preparamos en un vaso agua con unas gotas de ácido sulfúrico, de esta manera mejoramos la conductividad de la disolución. A continuación metemos dos electrodos de grafito conectados a una pila de 4,5 voltios.

En ausencia de corriente no se aprecia ningún cambio químico en la disolución. Pero, al conectar los extremos de los cables a la pila se liberan unos gases en los electrodos de grafito.

La electrólisis es la producción de una reacción química no espontánea mediante el paso de una corriente eléctrica por una disolución o por una sal fundida. Lo importante es la presencia de iones libres que permitan el paso de la corriente eléctrica. 
En el cátodo (el electrodo conectado al polo negativo de la pila) se libera un ácido e hidrógeno, del que aparece doble cantidad que de oxígeno y en el ánodo (el electrodo conectado al polo positivo) se libera gas oxígeno y una base.
Por último, la cantidad de gas liberado depende del voltaje de la pila.

Ampliamos la práctica:
Probamos a realizar la electrólisis del agua, usando como electrolito sal y poniendo unas gotas de fenolftaleina, las reacciones que ocurren son las siguientes:

 Como vemos, ahora en el ánodo, en vez de oxígeno, se libera cloro , y en el cátodo, se están liberando aniones hidroxilo, básicos. Como en nuestro medio de reacción, hemos echado previamente unas gotas de fenolftaleina (un indicador ácido-base), la hidrólisis del agua aquí es muy visual, ya que podemos ver cómo alrededor del cátodo la reacción se torna rosa-violeta por la presencia del indicador fenolftaliena.

Curiosidades

-Gracias a la electricidad, es posible conseguir grandes cantidades de hidrogeno proveniente del agua que es utilizado en ciertos motores de cohetes. Saliendo del tanque del cohete, el hidrógeno se mezcla con el oxígeno se calienta, explota violentamente y propulsa el cohete hacia delante. La reacción que provoca la explosión es inversa a la reacción de la experiencia (síntesis del agua).

-El fenómeno de la electrólisis se aprovecha para realizar baños electrolíticos, con los cuales podemos recubrir objetos metálicos de finas capas de otros metales con propiedades más útiles. Así, se realizan cromados, plateados, niquelados, dorados, etc., sin más que introducir los objetos en disoluciones de sales de los metales indicados.

Construimos una pila!

Con esta experiencia realizada en 2º de Bachiller,  aprendimos cómo, a partir de dos metales, dos disoluciones y un material conductor, podemos crear corriente eléctrica! Si queréis conocer los pasos a seguir, aquí os los dejo:

PRÁCTICA 6: PILA DANIELL

Materiales

- Dos vasos de precipitados               - Voltímetro o polímetro

- Probeta de 100 mL                          - Disolución de ZnSO4 1 M

- Papel de filtro                                  - Disolución de CuSO4 1 M

- Hilos conductores                            - Lámina de Cu

- Tubo en U                                        - Disolución de NH4Cl 0,1 M /KNO3/ KCl ó NH₄NO₃

- Pinzas de cocodrilo                          - Lámina de Zn

Objetivos

Construir una pila Daniell y medir su fuerza electromotriz

Fundamento teórico

La pila Daniell está formada por un electrodo de Zn introducido en una disolución acuosa 1 molar de ZnSO4, separado por un tabique poroso o un puente salino de otro electrodo de Cu introducido en una disolución acuosa 1 molar de CuSO4.

Procedimiento experimental

Tomamos dos vasos de precipitados de 250 mL, a continuación con la ayuda de una probeta de 100 mL, medimos 100 mL de cada disolución y los colocamos en cada vaso de precipitados, seguidamente introducimos la lámina de Zn en la disolución de ZnSO4 y la lámina de Cu en la disolución acuosa 1 molar de CuSO4. Para permitir ka circulación de iones entre los dos recipientes usaremos un puento salino, que puede ser un tubo en U, los extremos deberán ser tapados con unos algodones, con una disolución de un electrólito inerte respecto al proceso redox (disolución de NH4Cl, KCl,...), esto impide que se mezclen las dos disoluciones y permite la circulación de iones..

[También se podría usar una tira de papel de filtro empapada en el electrolito inerte y que se introduce por cada extremo en cada una de las disoluciones.. Así mismo para que puedan circular los electrones por el circuito externo deberá cerrarse uniendo los dos electrodos con un conductor mediante sendas pinzas de cocodrilo. Entre los dos electrodos podemos intercalar un voltímetro o polímetro, que nos indicará aproximadamente 1,1 V, que es la f.e.m. de la pila Daniell. En el terminal negativo, en este caso el electrodo de Zn los electróns fluyen hacia el circuito externo

En el terminal positivo, en este caso el electrodo de Cu, el ion Cu²⁺ capta los dos electrones para depositarse como Cu metálico.

Por lo expresado anteriormente el Zn actúa como agente reductor por lo que se oxida a iones Zn²⁺, y los iones Cu²⁺ actúan como agente oxidante puesto que se reducen. La notación de la pila la expreseremos colocando el ánodo a la izquierda, y el cátodo a la derecha

El electrodo donde tiene lugar la oxidación actúa como negativo y se denomina ánodo. Siempre será el de menor potencial el más negativo o el menos positivo y tenderá a ceder los electrones. El electrodo donde tiene lugar la reducción actúa como positivo y se denomina cátodo. Siempre será el de mayor potencial el más positivo y tenderá a captar electrones. La f.e.m. de la pila será de 1,1 voltios teniendo en cuenta que los potenciales normales de reducción de los electrodos son

E 0 (Zn²⁺/Zn) = -0,76 V e

E 0 (Cu²⁺/Cu) = +0,34 V

En el funcionamiento de la pila Daniell, con el paso del tiempo, el electrodo de Zn se disuelve por lo que perderá masa, mientras que el electrodo de Cu aumentaría su masa. También debemos observar que la disolución anódica se va saturando de iones Zn²⁺, y la catódica se diluye en iones Cu²⁺, y la pila termina por agotarse.

Este fue nuestro resultado!

Seguimos valorando!

Aquí os dejo la segunda valoración que realizamos en 2º de Bachiller, en esta ocasión, no se trata de una valoración de ácidos y bases, sino que se basa en reacciones de transferencia electrónica, es decir una valoración redox. Así llevamos a cabo la experiencia:

PRÁCTICA 5.-VALORACIÓN REDOX: PERMANGANOMETRÍA

 Materiales
- Disolución problema de sulfato de hierro(II) FeSO4
- Erlenmeyer
- Ácido sulfúrico 1M
- Disolución de KMnO4 0'05M
- Bureta

Objetivos 

Calcular la concentración de una disolución de sulfato de hierro (II) mediante una volumetría redox, utilizando permanganato potásico; es decir, por medio de una permanganatometría

Fundamento teórico

Del mismo modo que en las volumetrías de neutralización, donde se calculaba la concentración de un ácido o una base, aquí, en las volumetrías redox, con los mismos procedimientos, calcularemos la concentración de un reductor, FeSO4 (el cual se oxida), conociendo la concentración de un oxidante, KMnO4 (el cual se reduce). La reacción entre ambos en medio ácido da lugar a sulfato de manganeso(II), sulfato de hierro(III), sulfato de potasio y agua.
La volumetría redox que vamos a realizar, se conoce con el nombre de permanganatometría; ya que se utiliza como oxidante el permanganato potásico. Esta volumetría no necesita indicador; el KMnO₄ funciona como indicador

Procedimiento experimental

1. Tomar 20 ml de la muestra que queremos analizar (la disolución problema de

FeSO₄) y colocarlos en un erlenmeyer. A continuación, añadir 10 ml de disolución de ácido sulfúrico 1 M.

2. La bureta debe estar limpia y seca. Por consiguiente, después de limpiarla, la homogeneizaremos con disolución de KMnO₄. Llenar la bureta con disolución de permanganato potásico 0,05 M y enrasarla a cero.
3. Colocar el erlenmeyer con la disolución de FeSO₄ debajo de la bureta y dejar caer la disolución de KMnO₄ gota a gota y agitándola continuamente.En el momento en el cual el color amarillo (por influencia de los iones Fe2+), que tiene inicialmente la disolución que se encuentra en el erlenmeyer, cambie a color rosa (por influencia del exceso de KMnO₄) se da por finalizada la valoración.Medir el volumen de disolución de KMnO₄ utilizado en la valoración.

          V _{[disolución de permanganato potásico]} = .................

4. A continuación, repetir todo el proceso, pero más lentamente, sobre todo en torno al cambio de color; de este modo mediremos con mayor precisión el volumen de la disolución de permanganato potásico que debemos utilizar:

Valoración	Volumen utilizado
1ª valoración ............................................. 2ª valoración ............................................. 3ª valoración .............................................	V [disolución de permanganato potásico] = .................. V [disolución de permanganato potásico] = .................. V [disolución de permanganato potásico] = ..................
Valor promedio: V [disolución de permanganato potásico] = ..................

5.-        ¿Qué ha sucedido?

             Los iones MnO₄^- se han reducido y han pasado a ser iones Mn²⁺. Los iones

Fe⁺² se han oxidado a iones Fe⁺³

Cálculos:

1.-        Escribir la reacción redox y ajustarla.

2.-       Calcular el número de moles de permanganato potásico en el punto de equivalencia.

3.-       Calcular el número de moles de FeSO₄ que tienes en el erlenmeyer.

4.-       Calcular la molaridad de la disolución de FeSO₄.

Reacciones precipitadas

En esta ocasión, con los alumnos de 2º de Bachiller, estudiamos las técnicas de separación para recuperar el precipitado de una reacción.También vimos qué sustancias usar para redisolver nuestro sólido precipitado. Estos fueron nuestros pasos!

PRÁCTICA : REACCIONES DE PRECIPITACIÓN. SEPARACIÓN POR FILTRACIÓN

Materiales                               Reactivos

- Balanza.                                - Na₂CO₃

- Vidrio de reloj.                        - CaCl₂

- Espátula.

- Probeta.

- Vasos de precipitados (2)

- Varilla de vidrio.

- Frasco lavador.

- Mechero.

- Papel de filtro.

- Embudo, vaso de precipitados, soporte y aro con nuez.

- Embudo Büchner, matraz Kitasato,

trompa de vacío.

Objetivos

• Emplear adecuadamente instrumentos de laboratorio que permitan aislar el precipitado de la disolución de origen.
• Separar una sustancia, formada en disolución a partir de otras especies químicas, aprovechando su baja solubilidad.
• Adquirir conocimientos de cómo se pueden llegar a disolver algunos precipitados y que sea capaz de calcular el rendimiento de la reacción de precipitación.

Procedimiento experimental

En primer lugar preparamos una disolución de cada reactivo. Se miden con una probeta unos 10 ml de agua destilada y se vierten en un vaso de precipitados. Se pesan sobre 1g de CaCl₂ y se vierten en el vaso. Se calienta con el mechero y se agita con la varilla de vidrio suavemente para facilitar la disolución. En otro vaso de precipitados se prepara la disolución de Na₂CO₃ de modo similar pero en este caso pesando de forma aproximada 1,5 g del soluto.

Posteriormente, mezclamos ambas disoluciones. Se añade la disolución de Na₂CO₃ sobre la de CaCl₂ y aparecerá un precipitado.

Nuestro resultado

Enfriamos la disolución para favorecer la precipitación. Se enfrían las paredes del vaso de precipitados con un chorro de agua fría del grifo.

Realizamos la filtración de la disolución para separar el precipitado que quedará en el papel de filtro.

Filtración al vacío: Se coloca el embudo Büchner unido al matraz Kitasato a través del tapón de goma agujereado y se conecta el matraz a la trompa de vacío (ver figura 1).

Se coloca un papel de filtro, previamente pesado, en el embudo de forma que cubra por completo los orificios de la placa del embudo. Con ayuda de la varilla de vidrio se pasa el contenido del vaso de precipitados al embudo Büchner.

Filtración por gravedad: Se sujeta el embudo al soporte y se coloca debajo un vaso de precipitados (ver figura 2).

Se coloca un papel de filtro, previamente pesado, en el embudo de forma que quede 1cm por debajo del embudo. Con ayuda de la varilla de vidrio se pasa el contenido del vaso de precipitados al embudo.

Lavamos el precipitado. Se lava varias veces el precipitado con agua destilada.

Recogemos el precipitado formado con el papel de filtro y lo colocamos en un vidrio de reloj, previamente pesado.

Secamos el precipitado. Se introduce el precipitado en una estufa o bien se deja secar al aire. Realizamos la pesada del precipitado obtenido y calculamos el rendimiento de la reacción.

Se pesa el precipitado obtenido una vez seco y se resta el peso del papel de filtro y el vidrio de reloj para determinar el rendimiento.

Rendimiento=_____________

Disolución de precipitados

Disolución de un precipitado por adicción de un ácido fuerte. Si en un vaso de precipitados tenemos carbonato cálcico (CaCO3(s)) lo podemos disolver añadiendo ácido clorhídrico concentrado. ¿Cuáles son los productos de la reacción? Escribe la reacción.

Valoraciones de Ácidos y Bases

Siguiendo el plan de prácticas de química para la preparación de las pruebas selectivas de este año, realizamos con los alumnos de 2º de Bachiller una valoración de un ácido fuerte con una base fuerte.
Aquí están los pasos que hemos seguido!

PRÁCTICA 4.- VALORACIÓN DE UN ÁCIDO FUERTE CON UNA BASE FUERTE.

 Materiales                                           Reactivos

-Bureta                                                   – Disolución 0,30 M de NaOH ya preparada (disolución -Frasco lavador                                         de concentración conocida, disolución valorante)

-Vaso de precipitados                            – Disolución 0,3 M de HCl (disolución a valorar)

-Embudo                                                – Disolución de fenolftaleína

-Soporte, pinza de bureta y nuez doble                                             
-Matraz Erlenmeyer 100 mL (disolución a valorar)

Objetivos

• Aprender a realizar una volumetría manejando los aparatos adecuadamente y realizando los cálculos correspondientes a la neutralización.

• Determinar la concentración de una disolución de HCl de concentración desconocida por neutralización con una disolución de NaOH de concentración conocida.

Fundamento:

• Cuando a un ácido se le añade una base, los iones OH liberados por ésta reaccionan con los H liberados por el ácido, dando agua neutra

• Se entiende por neutralización la reacción entre cantidades equivalentes de un ácido y de una base. Esta reacción permite conocer la concentración de una de las dos disoluciones, la ácida o la básica, conociendo la concentración de la otra.

• La determinación del punto de equivalencia entre ambas disoluciones se realiza de forma bastante aproximada mediante el cambio de color que experimenta el indicador utilizado

Procedimiento experimental

1. Limpiar la bureta adecuadamente y enjuagarla con un poco de la disolución de NaOH a usar.

2. Hacer el montaje de la Figura 1, pero sustituyendo primeramente el matraz Erlenmeyer por un vaso de precipitados.

3. Llenar la bureta con disolución de NaOH, de concentración conocida, con ayuda del embudo.

4. Cebar la bureta (rellenar con disolución la parte inferior) abriendo y cerrando rápidamente la llave de la bureta, repitiendo esta operación las veces que sea necesario hasta lograr que el pico de la bureta esté lleno y no queden burbujas de aire en él. El ácido sobrante se recoge en el vaso de precipitados que a tal fin ha sido previamente colocado debajo de la bureta.

5. Enrasar la bureta. Puede hacerse en el cero de la escala o en cualquier otra división de la misma.

Anotar este volumen inicial en la tabla.

6. Tomar con una pipeta, con ayuda del cargador de pipetas, 20 mL de la disolución de HCl preparada a valorar. Poner en esta disolución unas gotas de fenolftaleína (su intervalo de viraje es de pH 8,0 a 9,8, incoloro en medio ácido, rojo púrpura en medio básico)

7. Colocar el matraz Erlenmeyer así preparado con la disolución ácida debajo de la bureta y comenzar la adición de la disolución de NaOH, de forma relativamente lenta, abriendo la llave de paso y haciendo girar suavemente el matraz al mismo tiempo para lograr la mezcla. Llegará un momento en que las gotas de NaOH al caer sobre la disolución ácida producirán a su alrededor el cambio de coloración de la disolución. Ello indica que nos estamos acercando al punto de equivalencia. Agitamos la disolución

y desaparece el color. Los cambios de color se detectan mejor colocando papel blanco debajo del matraz Erlenmeyer.

A partir de aquí se prosigue la adición de NaOH, pero ahora gota a gota, y agitando continuamente, hasta que la primera gota de NaOH adicionada produzca un cambio de coloración permanente de la disolución.

8. Leer el volumen de disolución de NaOH gastado y anotar.

La experiencia se repetiría otras dos o tres veces más hasta obtener tres valores concordantes en el volumen añadido de ácido. Para ello habría que repetir el procedimiento desde el paso 3 (si no hay suficiente NaOH en la bureta) o desde el 5 (en el caso de que quede suficiente NaOH en la bureta para realizar la valoración). El volumen final de ácido sería el promedio de los volúmenes válidos.

 En el momento de cambio de color se cumplirá:

Cuestiones

1. Escribe la reacción que ocurre.

2. Completa la tabla con los datos obtenidos en la valoración.

                                                                                                                             

3. ¿Qué color tiene la disolución del matraz Erlenmeyer después de añadir la fenolftaleína y antes de comenzar la valoración? ¿Por qué?

4. ¿Se podría realizar esta práctica colocando el ácido en la bureta y la base en el matraz Erlenmeyer?

Nuestra valoración:

Estudiando el movimiento con Newton

Hola a todos!

En esta ocasión realizamos el experimento con los alumnos de 4ºESO. Sirviéndonos de pesas, coches de juguete, una rampa y mucha paciencia (virtud imprescindible para todo científico!), pudimos ver la relación que guarda la masa de un cuerpo con respecto a la aceleración del mismo; comprobando por tanto la segunda Ley de Newton.
Aquí os dejo los pasos de nuestra experiencia:

SEGUNDA LEY DE NEWTON O LEY DE FUERZA

Material

-Un carrito   

-Un cronómetro

-Una polea

-Varias pesas graduadas

-Un metro

-Una cuerda delgada y resistente

Objetivos

• Desarrollar los conceptos de fuerza, masa y aceleración.
• Verificar el cumplimiento de que la fuerza es igual a la masa por la aceleración.
• Estudiar los conceptos básicos de la dinámica.
• Analizar las diferentes gráficas que nos ayuden a entender el movimiento

Introducción

Segunda Ley de Newton:

La aceleración que un cuerpo adquiere es directamente proporcional a la resultante de las fuerzas que actúan en él, y tiene la misma dirección y el mismo sentido que dicha resultante.

R = m a , o bien,  F = m a.

Consideremos un cuerpo sometido a la acción de varias fuerzas (F1, F2, F3, etc.). Sabemos que al suceder esto, es posible sustituir el sistema de fuerzas por una fuerza única, la resultante R del sistema.

La aceleración que el cuerpo vaya a adquirir por la acción del sistema de fuerza, se obtendrá como si el cuerpo estuviese sometido a la acción de una fuerza única, igual a R. La ecuación F = ma será en este caso, sustituida por R = ma, y el vector a tendrá la misma dirección y el mismo sentido que el vector R. La ecuación R = ma es la expresión matemática de la Segunda Ley de Newton en su forma más general.

La Segunda Ley de Newton es una de las leyes básicas de la mecánica, se utiliza en el análisis de los movimientos próximos a la superficie de la tierra y también en el estudio de los cuerpos celestes.

Procedimiento experimental

El experimento se divide en dos partes: en la primera, mantendremos la masa constante y variamos la fuerza; en la segunda, la fuerza permanecerá constante y se cambiará la masa. En ambas partes, antes de iniciar el experimento, elaboraremos una hipótesis acerca de qué sucede en las relaciones fuerza-aceleración y masa aceleración, dando argumentos plausibles para ellas.

-Primera parte: Masa constante:

Colocamos una pesa de 100 g encima de nuestro coche, para proporcionar una fuerza de aceleración, agregamos sucesivamente pesas en el extremo colgante del cordón y medimos en cada caso el tiempo que tarda en desplazarse el carrito desde que parte del reposo hasta que llega a la pelota (con cuidado de coger el carro poco antes de que llegue a la polea). Medimos la distancia recorrida, que deberá ser siempre la misma para facilitar los cálculos. Registramos en una tabla de fuerza-tiempo, las magnitudes medidas.

Con los datos de la tabla, se podrá calcular la aceleración media en cada caso (d = ½ a t²) y, a partir de ella, trazar una gráfica de fuerza – aceleración.

Mcoche=100g	Exp 1	Exp 2	Exp 3	T medio	a media
t1à m2=7,5g	_____s	_____s	_____s	t1=	a1=
t2à m2=7,5g	_____s	_____s	_____s	t2=	a2=
t3à m2=7,5g	_____s	_____s	_____s	t3=	a3=

-Segunda parte: Fuerza constante

Colocamos 5 g en el vaso que cuelga del extremo, este peso debe permanecer constante en toda esta segunda parte del experimento.

Vamos agregando, sucesivamente, distintas pesas al carrito y dejamos rodar midiendo en cada caso el tiempo de desplazamiento. Registramos las lecturas en una tabla masa-tiempo, con los datos de la tabla, se podrán calcular la aceleración media en cada caso (d = ½ a t²) y, a partir de ella, discutir si sus hipótesis iniciales se confirmaron.

Mvaso=5g	Exp 1	Exp 2	Exp 3	T medio	a media
t1à m1=50g	_____s	_____s	_____s	t1=	a1=
t2à m1=100g	_____s	_____s	_____s	t2=	a2=
t3à m1=150g	_____s	_____s	_____s	t3=	a3=

Discutimos acerca de:

¿Por qué en un caso las pesas adicionales son fuerza, y en el otro son masa?

¿Por qué no es indispensable conocer la masa del carrito?

¿Qué hipótesis se está haciendo cuando se calcula la aceleración a partir de la fórmula d= ½ a t²?, ¿es válida?

¿Por qué no se puede variar simultáneamente la masa y la fuerza?