Informe_química_ 4.docx

DEPARTAMENTO DE MEDICINA

LABORATORIO DE CIENCIAS BÁSICAS I QUÍMICA MÉDICA xxxxx CORRALES, Alejandro1; DIOSA, Paola1; GÁMEZ Liceth1. 1

Departamento de Medicina, Universidad de Pamplona

Resumen Es importante en el campo de la medicina poder identificar por su nombre químico cualquier sustancia, debido a que es propio de la profesión el trabajar todo el tiempo con éstas. Para lograr parte de este objetivo planteado, en la primera parte de la práctica de laboratorio se procedió a mezclar varios tipos de compuestos (óxidos, ácidos y bases) en tubos de ensayo para observar las reacciones que ocurrían. Esto permitió la identificación de patrones técnicos lingüísticos en los nombres de los compuestos estudiados, reforzando los temas teóricos de nomenclatura vistos en clase. Además, el proceso sirvió para aprender y/o reconocer algunos tipos de reacciones que ocurren en la combinación de sustancias. De igual manera, es también trascendental reconocer el comportamiento y la naturaleza de los compuestos gaseosos, ya que se encuentran en muchos procesos biológicos. En la segunda parte se trabajó una reacción productora de material gaseoso, para estudiar las propiedades de los gases y relacionarlas con la ley de los gases ideales y la ley de Dalton, teorías que permiten predecir las características de los elementos o compuestos presentes en este estado de la materia. Para ello se combustionó determinada cantidad de KClO3, y se analizó lo ocurrido con el oxígeno gaseoso producido, confinándolo a un espacio establecido (probeta) y estudiándole sus magnitudes de presión, cantidad de materia, volumen ocupado y temperatura. Palabras claves: Nomenclatura química, reacción química, gases, presión, temperatura, cantidad de materia, volumen.

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Abstract Being able to identify any substance by its chemical name is important in the field of medicine, because it is typical of the profession to work all the time with them. To achieve part of this objective, in the first part of the laboratory practice, several types of compounds (oxides, acids and bases) were mixed in tubes to observe the reactions that occurred. This allowed the identification of technical linguistic patterns in the names of the studied compounds, reinforcing the theoretical topics of nomenclature studied in class. In addition, the process served to learn and / or recognize some types of reactions that occur in the combination of substances. Likewise, it is also important to recognize the behavior and nature of gaseous compounds, because they are found in many biological processes. In the second part a gaseous material production reaction was studied, to study the properties of gases and relate them to the law of ideal gases and Dalton's law, theories that allow to predict the characteristics of the elements or compounds present in this state Of the mattery. To do this, a certain quantity of KClO3 was combusted, and what happened with the gaseous oxygen produced was analyzed, confining it to an established space (test piece) and studying its magnitudes of pressure, amount of matter, occupied volume and temperature. Keywords: Chemical nomenclature, chemical reaction, gases, pressure, temperature, quantity of matter, volume.

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moles de soluto que hay en un litro de disolución”3. Molaridad = moles de soluto / volumen de disolución en litros. Ahora, teniendo en cuenta la información anterior de concentración, ¿Qué pasaría si le agregamos tanta azúcar a una taza de café que no podamos beberla ya de lo dulce? Sencillo, agregamos más agua y reducimos su dulzura. Este proceso se conoce como dilución. Puede ser practicado en un laboratorio y por cualquier profesional o persona competente en química. Es importante tener en cuenta que las moles de soluto de una solución, siguen siendo las mismas después de aplicarle más solvente Moles de soluto antes de diluir = moles de soluto después de diluir y que moles = molaridad * litros, para reducir la concentración de una sustancia de manera rápida y sencilla; usando la siguiente fórmula: Mconc * Vconc = Mdil * Vdil 4. Los ácidos y bases son componentes fundamentales de los fluidos biológicos, estos se forman en procesos de disoluciones. Los ácidos “son sustancias que se ionizan en disolución acuosa para formar iones hidrógeno y así aumentar la concentración de iones H+ (acuosa)”5 y las bases “son sustancias que aceptan (reaccionan con) iones H+. Las bases producen iones hidróxido (OH-) cuando se disuelven en agua”6. Los compuestos ácidos difieren de las

1. Marco Teórico e Introducción En el área de la salud, como médicos en formación nos compete identificar la composición de los medicamentos utilizadas en el tratamiento de la enfermedad. Saber mezclar en cantidades específicas dos o más sustancias para obtener una solución es tarea del médico. Una solución o disolución “es una mezcla homogénea de dos o más sustancias. El soluto es la sustancia presente en menor cantidad, y el disolvente es la sustancia que está en mayor cantidad”1. Así, la sangre es una disolución líquida compuesta por plasma que contiene glóbulos rojos, glóbulos blancos y plaquetas. Una solución puede variar sus propiedades según la cantidad que tenga de soluto disuelto en el solvente, a esto se le llama concentración, la cual depende en parte de la solubilidad de la sustancia, “que se define como la máxima cantidad de soluto que se disolverá en una cantidad dada de disolvente a un temperatura 2 específica” , y se identifica cuando a simple vista se ve que la sustancia solvente llega a un punto en donde no disuelve más cantidad de la otra sustancia o del soluto, presentando precipitación de esta. La concentración se expresa en términos de molaridad, la cual “expresa la concentración de una disolución como el número de 2

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bases en que estos tienen un sabor agrio mientras los otros presentan un sabor amargo. Al mezclar disoluciones ácidas con disoluciones básicas se obtienen una reacción de neutralización, “los productos de la reacción no tienen ninguna de las propiedades características de la disolución de ácido ni de la de base”7. En el área de la salud, el entendimiento de las bases y los ácidos es fundamental para la adecuada realización de los procesos médicos. Es por esto que identificar la concentración de disoluciones ácidas o bases se vuelve indispensable. Este proceso se denomina titulación y consiste en “combinar una muestra de la disolución con una disolución de reactivo de concentración conocida, llamada disolución estándar”8. Entonces, se agrega progresivamente disolución estándar a la disolución problema, hasta que las cantidades de ácido y base se igualen, dependiendo del caso, y se neutralice la sustancia, “el punto en que se reúnen cantidades estequiométricamente equivalentes se denomina punto de equivalencia de la titulación” y se logra identificar por medio de indicadores de colorantes que cambian el color de la sustancia problema. Para terminar esta breve introducción por las generalidades de las disoluciones, es pertinente enfocar el tema hacia una aplicación biológica. “El estómago secreta ácidos para

ayudar a digerir los alimentos. Estos ácidos, que incluyen ácido clorhídrico, contienen aproximadamente 0.1 mol de H+ por litro de disolución”9. Cuando se produce una cantidad excesiva de este ácido, el organismo se ve afectado por la aparición de úlceras en la pared estomacal o tracto digestivo y las implicaciones que estas traen. Entran a colación, entonces, los antiácidos comerciales, disoluciones encargadas de neutralizar el HCl en el estómago de la persona, cuando esta sufre un caso de gastritis por el exceso de este compuestos “Los antiácidos son bases simples que neutralizan los ácidos digestivos. Su capacidad para neutralizar los ácidos se debe a los iones hidróxido, carbonato o 10 bicarbonato que contienen” . A continuación, se presenta un informe escrito con los procedimientos, experimentos, resultados y análisis que se hicieron u obtuvieron en la práctica, como apoyo a la teoría de disoluciones.

2. Procedimientos y materiales

I.

Materiales y reactivos

En el proceso de experimentación y determinación de concentraciones se utilizaron sustancias diferenciables, en 3

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estado sólido y líquido, cuyas propiedades químicas les hace reaccionar de una manera específica al mezclarse con otro reactivo y como en este caso permitirá apreciar por medio de la titulación el procedimiento volumétrico hasta el punto de equivalencia. Dentro de estas sustancias se encuentra el Hidróxido de sodio, ácido clorhídrico, y agua destilada, además de Fenolftaleína como indicador de pH (entregadas en el laboratorio), y para el caso de la titulación con antiácido, se trabajó con Mylanta, un antiácido comercial en forma líquida. De igual forma se utilizaron algunos materiales para medición de masa y volumen, como un Vidrio reloj y una balanza de tres brazos para medición de masas, y un balón aforado de 50ml, dos Erlenmeyer de 250 ml, una bureta de 25 ml, dos vasos de precipitado de 100ml para los volúmenes.

II.

Se identificó como soluto para el siguiente experimento el Hidróxido de Sodio (NaOH) y como solvente el agua destilada. Se realizó el cálculo matemático del Número de Equivalentes Gramo con el objetivo de conocer la cantidad de gramos de Hidróxido de Sodio (NaOH) que debía agregarse a la solución para obtener la concentración propuesta, 50 ml de solución 0,15N de NaOH, para esto se aplicó la fórmula de Normalidad (N), y se despejó #Equivalentes gramo, de acuerdo a la siguiente fórmula: N= #Equivalentes gramo Litros solución Posteriormente con uso de la balanza de tres brazos, en el vidrio reloj se midió la cantidad de soluto estimado con la fórmula anterior, se agregó al balón aforado la cantidad de soluto medida, y posterior se completó con agua destilada hasta la altura del aforo, completando 50ml de la solución. Se procedió a homogenizar la solución permitiendo que las partículas del soluto se disolvieran en el solvente. Con éste procedimiento se obtuvo una solución de 50ml 0.15N de NaOH.

Procedimiento

El desarrollo experimental de la teoría vista en clase de soluciones, su preparación y titulación se dividió en dos partes. En la primera parte de la práctica, referente a preparación y titulación de soluciones se realizó el cálculo matemático para la preparación de una solución a una concentración determinada.

Posteriormente se extrajo 10ml de la solución 0.15N de NaOH en un Erlenmeyer de 250ml, y se intercambió por 10ml de una solución homóloga 4

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0.15N de HCl. Se tomó muestra de 23ml de la solución 0.15N de NaOH en una Bureta 25ml. Se aplicaron tres gotas de Fenolftaleína a la solución 0.15N de HCl, y se procedió a titular la solución 0.15N de NaOH en la solución 0.15N de HCl hasta obtener un cambio de coloración en la solución resultante.

vaso de precipitado de 50ml y se adicionó a la solución previa. Se homogenizó la solución y se aplicaron 5 gotas de Fenolftaleína. Se tituló NaOH 0,1F hasta obtener cambio de coloración en la solución resultante.

El volumen titulado de la solución 0.15N de NaOH se tomó para la aplicación de la fórmula y calcular la concentración de la solución titulada, para el caso, la solución de HCl.

3. Análisis de Resultados

Cácido x Vácido = Cbase x Vbase

Se realizó el cálculo matemático del Número de Equivalentes Gramo, al aplicar la fórmula de Normalidad (N), y despejar #Equivalentes gramo, de acuerdo a la siguiente fórmula:

Al despejar la variable Cácido (Concentración del ácido), se obtuvo el valor práctico de la concentración de dicha solución

N =

Cácido = Cbase x V base Vácido

#Equivalentes gramo Litros solución

0,15N = #Equivalentes gramo 0.05 l

En la segunda parte de la práctica, sobre algunos Antiácidos Comerciales, se determinó la capacidad antiácida por medio de la técnica de titulación.

#Eq gr = 0,15 Eq g/l x 0,05l #Eq gr = 0,0075 Eq g

Para la experiencia práctica se tomó 1 ml del antiácido, en forma líquida, Mylanta, éste se agregó a un Erlenmeyer de 250ml. Se agregó 30ml de Agua destilada al Erlenmeyer y se homogenizó la solución. Se tomó la medida de 30ml de HCl 0,1F en un

El número de equivalentes gramo del soluto NaOH es 0,0075Eq g Al realizar el cálculo de los #Equivalentes gramo del NaOH, siguiendo la fórmula, se obtuvo 5

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#Eqg(NaOH) = Masa molec(NaOH) Factor (#OH) #Eqg (NaOH) = 40g = 40g 1 #Eqg (NaOH) = 40g

Posterior a esto se tituló la cantidad de 9ml de NaOH, con uso de la bureta, y de manualmente se agitó la mezcla donde se empezó a ver cambio de coloración hasta obtener un color rosado intenso, lo anterior también esperado, ya que en disoluciones básicas la Fenolftaleína adopta un cambio de coloración como el mencionado indicando presencia de pH entre 8,2 y 10.

Por cada equivalente gramo de NaOH hay una cantidad igual a 40g de NaOH. Por medio de la aplicación de regla de tres se determinó la masa de NaOH para una concentración de 0,0075Eq g

Se calculó la concentración del ácido de acuerdo a la fórmula vista en clase, de la siguiente manera:

1Eq g NaOH ------- 40g NaOH 0,0075 Eq g-------- x

Cácido x Vácido = Cbase x Vbase X= 0,3 g de NaOH Cácido = Cbase x V base Vácido

De acuerdo al procedimiento, se midió en la balanza de tres brazos la cantidad de 0,3g de NaOH (sustancia sólida, con aspecto granuloso, color blanco) y se depositó en el balón aforado hasta completar el aforo con agua destilada. Se homogenizó y se obtuvo la solución de 50ml a 0,15N de NaOH.

Cácido = 0,15N x 9ml 10ml Cácido = 0,135 N La concentración del ácido HCl obtenida en el experimento es 0,135N.

Teniendo la solución homóloga de 10ml HCl 0,15N se aplicaron 3 gotas de Fenolftaleína, se observó que se mantuvo un color transparente, situación esperada, ya que la Fenolftaleína es un indicador que en disoluciones ácidas permanece incoloro.

Una vez obtenido el valor de concentración práctico del ácido, se procedió a la determinación del porcentaje de error en el experimento, lo cual mostró un resultado favorable, mostrado a continuación: %Error = V teórico – V practico x100 6

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V teórico %Error = 0,15 – 0,135 x100 0,15 %Error = 10%

En cuanto a la segunda parte de la práctica, referente al trabajo con el antiácido comercial, se realizó el procedimiento que simulaba el proceso en el tracto digestivo humano, agregando una solución amortiguadora (antiácido), que en éste caso fue Mylanta, a un medio ácido, HCl. De acuerdo a las características del antiácido, una sustancia líquida, no fue necesario realizar proceso de calentamiento para continuar el experimento. Se agregó fenolftaleína, 5 gotas, no evidenciando cambio de coloración debido a las características propias del indicador, y posteriormente se tituló la cantidad de 7cc de NaOH, hasta su neutralización obteniéndose cambio de coloración a un color rosado.

4. Conclusiones

Las soluciones se diferencia de las reacciones químicas, en que los componentes de la primera se pueden separar después de formada por medio de métodos de separación de mezclas, mientras que en las reacciones es casi que imposible volver a obtener los reactivos. Se puede modificar la concentración de soluto deseada en una disolución agregando más cantidad de solvente a la sustancia original o tomando un poco de volumen de la sustancia, pasándola a otro recipiente y agregando la cantidad adecuada de solvente.

Se realizó comparación en la intensidad de la coloración rosada que tomó el experimento con el antiácido en tableta y el antiácido líquido y se pudo apreciar que para la solución del antiácido líquido el rosado era intenso y en la solución del antiácido en tableta el rosado era pálido.

Los ácidos y bases son compuestos químicos indispensables en los procesos biológicos, por ejemplo, el HCl producido en el estómago, sirve como catalizador de la hidrólisis de proteínas y carbohidratos indispensables en el metabolismo.

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La excesiva producción de ácido gástrico puede ser controlada mediante la eliminación del exceso de este compuesto o reduciendo su producción; la segunda forma puede ser aplicada con la ayuda de antiácidos comerciales como la Milanta. Con la aplicación de indicadores como la fenolftaleína es posible usar procesos como la titulación para determinar la concentración de una disolución. Tomado por: Grupo de práctica: Gámez L., Diosa P., Corrales A. II Práctica de Laboratorio de Ciencias Básicas I- Química

5. Anexos: I.

Figura 2: Reacción de Na2SO4 + BaCl2

Preguntas Adicionales

1. ¿Qué papel cumple el MnO2 en la reacción química del KClO3 cuando combustiona? El dióxido de magnesio sirve como catalizador en esta reacción química. Aumenta la rapidez en el proceso de degradación del clorato de potasio y hace que el proceso sea más estable, y por lo tanto más seguro, en el laboratorio. II.

Imágenes Durante Experiencia Práctica

la Tomado por: Grupo de práctica: Gámez L., Diosa P., Corrales A. II Práctica de Laboratorio de Ciencias Básicas I- Química

Figura 1: Combustión de un trozo de cinta de magnesio 8

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Figura 3: Reacción de 2CuSO4 + k4Fe(CN)6

Figura 5: Reacción de sulfato de cobre e hidróxido de amonio

Tomado por: Grupo de práctica: Gámez L., Diosa P., Corrales A. II Práctica de Laboratorio de Ciencias Básicas I- Química

Tomado por: Grupo de práctica: Gámez L., Diosa P., Corrales A. II Práctica de Laboratorio de Ciencias Básicas I- Química

Figura 4: Reacciones químicas de Na2SO4 + BaCl2, Pb (NO3)2 + 2HCl, 2CuSO4 + k4Fe (CN)6, y 2K2CrO4 + 2HCl respectivamente

Figura 6: Montaje para el estudio de gases, en dónde se almacenará e O2 liberado por la combustión de clorato de potasio.

Tomado por: Grupo de práctica: Gámez L., Diosa P., Corrales A. II Práctica de Laboratorio de Ciencias Básicas I- Química Tomado por: Grupo de práctica: Gámez L., Diosa P., Corrales A. II Práctica de Laboratorio de Ciencias Básicas I- Química

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Figura 7: Clorato de potasio (KClO3) combustionado

Novena edición. p. 138. México: PEARSON EDUCACIÓN; 2004. [5] Brown T, LeMay E, Bursten B, Burdge J. Química, la ciencia central. Novena edición. p. 122. México: PEARSON EDUCACIÓN; 2004. [6] Brown T, LeMay E, Bursten B, Burdge J. Química, la ciencia central. Novena edición. p. 122. México: PEARSON EDUCACIÓN; 2004. [7] Brown T, LeMay E, Bursten B, Burdge J. Química, la ciencia central. Novena edición. p. 124. México: PEARSON EDUCACIÓN; 2004.

Tomado por: Grupo de práctica: Gámez L., Diosa P., Corrales A. II Práctica de Laboratorio de Ciencias Básicas I- Química

[8] Brown T, LeMay E, Bursten B, Burdge J. Química, la ciencia central. Novena edición. México: PEARSON EDUCACIÓN; 2004.

6. Referencias [1] Chang R, College W. Química. Séptima edición. México: McGRAWHILL; 2002.

[9] Brown T, LeMay E, Bursten B, Burdge J. Química, la ciencia central. Novena edición. p. 127. México: PEARSON EDUCACIÓN; 2004.

[2] Chang R, College W. Química. Séptima edición. p. 108. México: McGRAW-HILL; 2002.

[10] Brown T, LeMay E, Bursten B, Burdge J. Química, la ciencia central. Novena edición. p. 127. México: PEARSON EDUCACIÓN; 2004.

[3] Brown T, LeMay E, Bursten B, Burdge J. Química, la ciencia central. Novena edición. p. 134. México: PEARSON EDUCACIÓN; 2004. [4] Brown T, LeMay E, Bursten B, Burdge J. Química, la ciencia central. 10