CONSTRUCCIÓN DE DISCURSOS ESCOLARES DE LOS …
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1 CONSTRUCCIÓN DE DISCURSOS ESCOLARES DE LOS ESTUDIANTES EN LA FORMACIÓN TÉCNICA LABORAL DEL COLEGIO COLSUBSIDIO NUEVA ROMA ÁNGELA PATRICIA MORA FIGUEREDO Propuesta de Pasantía para optar al título de Licenciada en Química Directora PhD. MARÍA LUISA ARAUJO UNIVERSIDAD DISTRITAL FRANCISCO JOSÉ DE CALDAS FACULTAD DE CIENCIAS Y EDUCACIÓN PROGRAMA CURRICULAR DE LICENCIATURA EN QUÍMICA Bogotá 2017
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CONSTRUCCIÓN DE DISCURSOS ESCOLARES DE LOS ESTUDIANTES EN LA
FORMACIÓN TÉCNICA LABORAL DEL COLEGIO COLSUBSIDIO NUEVA ROMA
ÁNGELA PATRICIA MORA FIGUEREDO
Propuesta de Pasantía para optar al título de Licenciada en Química
Directora
PhD. MARÍA LUISA ARAUJO
UNIVERSIDAD DISTRITAL FRANCISCO JOSÉ DE CALDAS
FACULTAD DE CIENCIAS Y EDUCACIÓN
PROGRAMA CURRICULAR DE LICENCIATURA EN QUÍMICA
Bogotá
2017
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TABLA DE CONTENIDO
INTRODUCCIÓN 8
1. OBJETIVOS 9
2. JUSTIFICACIÓN Y PROBLEMA 10
3. MARCO TEÓRICO 11
3.1.Programa Del Sena: Técnico En Análisis De Muestras Químicas 11
3.1.1. Contexto Del Programa 11
3.1.1.1. Justificación Del Programa 11
3.1.2. DURACIÓN DE PROGRAMA 12
3.1.3. REQUISITOS Y DESCRIPCIÓN 12
3.1.4. COMPETENCIAS INVOLUCRADAS 12
3.1.5. ORGANIZACIÓN CURRICULAR 13
3.1.5.1. Perfil técnico del instructor 13
3.1.5.2. Contenidos curriculares para cada competencia 14
3.1.5.2.1. Competencia 1 14
3.1.5.2.2. Competencia 2 16
3.1.5.2.3. Competencia 3 19
3.1.5.2.4. Competencia 4 23
3.1.5.2.5. Competencia 5 23
3.2. FORMACIÓN EN ANALISIS DE MUESTRAS QUIMICAS 24
3.2.1. MATERIA 24
3.2.1.1 ESTADOS DE LA MATERIA 26
3.2.2. SUSTANCIAS PURAS Y MEZCLAS 27
3.2.2.1. Sustancia pura 28
3.2.2.2. Elementos y Compuestos 28
3.2.2.3. Mezclas 29
3
3.2.3. MÉTODOS DE SEPARACIÓN DE MEZCLAS 30
3.2.4. UNIDADES DE MEDICIÓN 32
3.2.4.1. Unidades del SI 33
3.2.4.2. Masa y peso 34
3.2.4.3. Temperatura y calor. Escalas de temperatura 35
3.2.4.4. Volumen y densidad 37
3.2.5. INCERTIDUMBRE EN LAS MEDICIONES 38
3.2.5.1. Cifras significativas 38
3.2.5.2. Exactitud y precisión 38
3.2.6 TABLA PERIÓDICA 38
3.2.6.1. El átomo 42
3.2.6.2 Número atómico (Z) 42
3.2.6.3 Número másico (A) 43
3.2.6.4 Masa atómica 43
3.2.6.5 Masa molecular 43
3.2.7 NOMENCLATURA DE COMPUESTOS INORGÀNICOS 44
3.2.7.1 Óxidos 47
3.2.7.2 Hidróxidos 48
3.2.7.3 Ácidos 48
3.2.7.3.1 Ácidos hidrácidos 48
3.2.7.3.2 Ácidos oxácidos 49
3.2.7.4 Sales 50
3.2.8 ESTEQUIOMETRÍA 50
3.2.8.1. Ecuaciones químicas 51
3.2.8.2. Tipos de reacciones químicas 51
4
3.2.8.2.1. Reacciones de síntesis 51
3.2.8.2.2. Reacciones de descomposición 52
3.2.8.2.3 Reacciones de sustitución 52
3.2.8.2.4. Reacciones de doble descomposición 53
3.2.8.2.5. Reacciones de óxido – reducción 53
3.2.8.2.6. Reacciones de neutralización 54
3.2.8.2.7. Reacciones reversibles e irreversibles 54
3.2.8.2.8. Reacciones exotérmicas y endotérmicas 54
3.2.8.2.8.1. Reacciones exotérmicas 55
3.2.8.2.8.2. Reacciones endotérmicas 55
3.2.8.3. Balanceo de ecuaciones 56
3.2.8.3.1. ¿Cómo se balancea una ecuación química? 58
3.2.8.4 Reactivo límite y reactivo en exceso 59
3.2.8.5. Porcentajes de rendimiento en las reacciones 60
3.2.8.6. Pureza de reactivos y productos 61
3.2.9. ANÀLISIS QUÍMICO 61
3.2.9.1. Métodos analíticos cuantitativos 62
3.2.9.2. Proceso para analizar una muestra 63
3.2.9.2.1 Selección de un método 63
3.2.9.2.2. Selección de la muestra 63
3.2.9.2.3. Preparación de la muestra 63
3.2.9.2.4. Medición y cálculo de la concentración 63
3.2.9.2.5. Evaluación de los resultados y medición del grado de
confiabilidad 64
3.2.10. Sustancias químicas y operaciones en química analítica 64
5
3.2.10.1. Selección y manejo de reactivos y sustancias químicas 64
3.2.10.1.1. Clasificación de sustancias químicas 64
3.2.10.1.1.1. Grado analítico 64
3.2.10.1.1.2. Grado estándar primario 64
3.2.10.1.1.3. Reactivos con propósito específico 65
3.2.11. Normas para manipulación de reactivos 65
3.2.12. Limpieza y rotulado del material de laboratorio 65
3.2.13. Equipos de laboratorio 65
3.2.13.1. Equipos para medición de masa 65
3.2.13.1.1. Balanzas analíticas 66
3.2.13.1.1.1. Normas de uso de una balanza analítica 67
3.2.13.2. Desecadores 67
3.2.13.3. Herramientas para filtración y calcinación de sólidos 68
3.2.13.4. Reglas para manipular objetos calientes 68
3.2.13.5 Medición del volumen 69
3.2.13.5.1. Pipetas 69
3.2.13.5.2. Buretas 70
3.2.13.5.3. Matraces volumétricos 70
3.2.13.6. Normas para el uso de material volumétrico 71
3.2.13.7. Normas generales de seguridad en laboratorio químico 72
3.2.13.7 Titulaciones 72
3.2.13.8. Estándar primario 73
3.2.14. PROPIEDADES DE LA MATERIA 74
3.2.14.1. Propiedades de los líquidos 74
3.2.14.2. Propiedades de los gases 75
6
3.2.14.3 Propiedades de los sólidos 75
3.2.15. CAMBIOS DE FASE 76
3.2.16. PROPIEDADES DE LAS DISOLUCIONES 76
3.2.16.1. Proceso de disolución 77
3.2.16.2. Tipos de soluciones 77
3.2.16.3. Factores que afectan la solubilidad 77
3.2.16.4. Formas de expresar la concentración 78
3.2.16.4.1. Porcentaje en masa y ppm 78
3.2.16.4.2. Molaridad 79
3.2.17. LA ESCALA DE pH 80
3.2.17.1. Cálculo de pOH 80
3.2.17.2. Medición del pH 80
3.2.17.3. Soluciones amortiguadoras 81
3.2.18. QUÍMICA ORGÁNICA 82
3.2.18.1. El átomo de carbono 84
3.2.18.2. Hidrocarburos 84
3.2.18.3. Funciones orgánicas 87
3.2.18.3.1. Compuestos oxigenados 89
3.2.18.3.2. Compuestos nitrogenados 90
3.2.19. Normas de seguridad y buenas prácticas de laboratorio 90
4. METODOLOGÍA 94
4.1. TIPO DE INVESTIGACIÓN 95
4.2 TRABAJO COLABORATIVO 96
4.3 CARACTERIZACIÓN POBLACIÓN Y MUESTRA 100
7
4.4. CATEGORIAS 101
4.5. PLAN DE TRABAJO 102
4.6. DISEÑO DE GUÍAS DE TRABAJO 102
4.6.1. Diseño de guías de trabajo 102
4.6.2. Guías de trabajo en clase 103
5. RESULTADOS Y ANÁLISIS 103
5.1. Resultados etapa de conceptualización 104
5.2. Resultados etapa productiva 104
6. CONCLUSIONES 106
BIBLIOGRAFÍA 108
ANEXOS 109
ANEXO A: Guía de laboratorio #1. Introducción al trabajo de laboratorio 109
ANEXO B: Guía de laboratorio para densidad, decantación y filtración 113
ANEXO C: Guía de laboratorio para destilación 116
ANEXO D: Guía de laboratorio para calibración de balanzas 119
ANEXO E: Guía de laboratorio para medir exactitud de material de
Laboratorio 124
ANEXO F: Taller nomenclatura orgánica. Grado 11º 128
ANEXO G: Taller aplicación conocimientos. Grado 10º 134
ANEXO H: Taller finalización pasantía Grado 10º 137
ANEXO I: Taller finalización pasantía Grado 11º 141
ANEXO J: Programación actividades de articulación con la media 143
ANEXO K: Preparación de clases para grado 10º y 11º 145
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INTRODUCCIÓN
El trabajo que se muestra a continuación es parte de una compilación de vivencias,
experiencias y actividades realizadas en el Colegio Colsubsidio Nueva Roma IED, en el
cual se realizó un trabajo de pasantía con estudiantes de grado 10° y 11°, pertenecientes a la
articulación con el SENA en el programa de formación Técnico en análisis de Muestras
Químicas.
El propósito es contribuir al proceso del estudiante como analista de muestras químicas y el
impacto que tiene el programa del SENA en la formación de proyecto de vida y en el inicio
de su vida profesional; partiendo de los discursos generados en el aula, en el laboratorio y
en la industria que están inmersos en su trabajo práctico. Discursos que deben estar
encaminados al avance de la ciencia y la investigación, que tanta falta le hace al país, al
contrario de lo que se piensa generalmente, que este tipo de formación es meramente
técnica; por lo tanto, se propendió por una formación de innovación, dinamismo y
representación del talento humano del país, evidenciando la producción de saberes
particulares que lo enmarcan con un perfil profesional de calidad.
El Colegio Colsubsidio Nueva Roma, viene implementando un programa de articulación
con el SENA, el programa de formación Técnico en Análisis de Muestras Químicas, con el
cual se pretende generar una doble titulación (Bachiller y Técnico), con el fin de ampliar
los horizontes y formar a los estudiantes de manera integral e incluyente en el sector
industrial. Estos programas articulan documentos institucionales propios del colegio y del
SENA como entidad de formación para el empleo, haciendo de este programa un gran reto
reflejado en calidad educativa y competitividad para la industria del país.
A lo largo del informe de pasantía se exponen las perspectivas a nivel académico,
disciplinar y práctico que se pretendían alcanzar en el proceso, teniendo en cuenta factores
de orden ético y personal, analizando la construcción de discursos propios, evidenciando las
capacidades de los estudiantes para responder a un programa de formación superior.
También se expone la configuración de la articulación SENA, los documentos
implementados y el papel de la Institución como ente integrador entre el Servicio Nacional
de Aprendizaje y los estudiantes.
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1. OBJETIVOS
General
Realizar un acompañamiento de pasantía a la implementación programa de formación
laboral del SENA, desde la producción de discursos escolares de los estudiantes del
Colegio Colsubsidio Nueva Roma IED
Específicos
- Articular el programa de formación laboral con un modelo de construcción de los
procesos discursivos del estudiante del Colegio Colsubsidio Nueva Roma IED
- Evidenciar a partir de los procesos escolares de los estudiantes del Colegio
Colsubsidio Nueva Roma IED, la producción de saberes.
- Integrar los saberes producidos por los estudiantes del Colegio Colsubsidio Nueva
Roma IED en la construcción de un perfil laboral.
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2. JUSTIFICACIÓN Y PROBLEMA
La localidad de San Cristóbal Sur, se caracteriza por su gran número de habitantes, la
mayoría de clase media y algunos de sus habitantes viven en zonas de alto riesgo,
provenientes de municipios y lugares azotados por la violencia, que encuentran en Bogotá y
en los sitios circundantes, un refugio y una esperanza para salir adelante. Enfocado en esas
problemáticas, el sector educativo debe contribuir a la formación de manera activa al
mejoramiento a la calidad de vida de las nuevas generaciones a través del conocimiento.
También es preciso, justificar que el papel del docente trasciende el aula, siendo ente
inspirador, motivador y guía para proporcionarle herramientas al estudiante para surgir en
el mundo inmediato. En una ciencia como la química, es necesario evaluar constantemente
el impacto del aprendizaje, que no debe ser en vano, como tampoco debe ser memorístico
únicamente y menos aún, debe ser visto como algo lejano e imposible de alcanzar.
En esta misma vía, la nación debe comprometerse con el desarrollo profesional de las
nuevas generaciones, promoviendo el avance científico y económico del país, generando
estrategias, espacios y disponiendo de los recursos necesarios, preparando personas que
contribuyan a este propósito, de la mano de quienes tienen una mayor formación en el
campo de las ciencias, en este caso de la química. Por este motivo nace la necesidad de
estudiar los procesos discursivos de los estudiantes, forjando de esta manera técnicos
profesionales con sentido crítico, argumentativo y propositivo para mejorar sus condiciones
de vida.
La producción de discursos escolares fue escogida como eje central del informe de
pasantía, a través del cual, se muestra los resultados de aprendizaje en el programa de
formación, a nivel del ser, del saber ser y del saber hacer, que finalmente es la función de
las articulaciones SENA.
A partir de los anteriores criterios se estable el siguiente cuestionamiento como guía
orientadora del presente trabajo de pasantía:
¿Cómo realizar un acompañamiento de pasantía a la implementación programa de
formación laboral del SENA, desde la producción de discursos escolares de los estudiantes
del Colegio Colsubsidio Nueva Roma IED?
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3. MARCO TEÓRICO
El servicio nacional de aprendizaje SENA, ha desarrollado la propuesta de generar carreras
técnicas y tecnológicas de manera gratuita para todos los colombianos, esta labor lleva más
de 55 años, promoviendo desarrollo económico, tecnológico y productivo para la nación. El
campo de acción indiscutiblemente es la industria, lo cual se traduce en mayor
competitividad a nivel mundial.
Continuamente se generan programas académicos para responder a las necesidades del país,
aunque el SENA es una entidad administrada por el Estado, cuenta con total autonomía
frente a sus proyectos, motivo por el cual desarrolló el programa de doble titulación con las
instituciones educativas adscritas a la entidad. El proyecto cuenta con profesionales
calificados para la instrucción teórica y práctica de los estudiantes, completo acceso a las
instalaciones del SENA y a los recursos físicos y tecnológicos necesarios. De esta manera
se demuestra la responsabilidad social de la entidad desde el punto de vista de la generación
de empleo y la inclusión social.
La “articulación” como se ha definido el modelo educativo, integra contenidos curriculares,
didácticos y recursos humanos enfocados a la educación para el trabajo, la educación
superior y el desarrollo humano, lo cual genera a su vez; la permanencia en los programas
educativos, la exploración vocacional de los jóvenes y la inserción en el mundo del trabajo.
Para acceder a estos convenios los entes distritales a través de la secretaría de educación
realizan la gestión para decidir los programas de formación a implementar, los recursos y
demás aspectos relacionados.
3.1 Programa del SENA: técnico en análisis de muestras químicas
3.1.1. Contexto del programa
3.1.1.1. Justificación Del Programa
El programa Técnico Análisis de Muestras Químicas se creó para brindar al sector
productivo farmacéutico, cosmético, alimentos y bebidas, productos de aseo,
agroquímicos, industria química, textil, caucho, plásticos y sintéticos; pinturas, lacas y
barnices; metalúrgico, autopartes, minero, vidrio y artículos de vidrio; petroquímico,
carboquímico, análisis y tratamiento de aguas, industria del papel, cementos, tintas,
pigmentos y colorantes, y servicios, entre otros, la posibilidad de incorporar personal con
altas calidades laborales y profesionales que contribuyan al desarrollo económico, social y
tecnológico de su entorno y del país, así mismo ofrecer a los aprendices formación en las
tecnologías de análisis físico, químico y fisicoquímico; manejo de instrumentos y equipos
12
de análisis y ensayos; manejo de las Tecnologías de la Informática y la Comunicación
(TIC). (Rodríguez, 2010)
El programa es adaptable a la mayoría de ciudades, municipios y poblados de la nación, el
SENA establece que: “éstas comunidades cuentan con potencial productivo en los sectores
farmacéutico, cosmético, alimentos y bebidas, productos de aseo, agroquímicos, industria
química, textil, caucho, plásticos y sintéticos; pinturas, lacas y barnices; metalúrgico,
autopartes, minero, vidrio y artículos de vidrio; petroquímico, carboquímico, análisis y
tratamiento de aguas, industria del papel, cementos, tintas, pigmentos y colorantes, y
servicios, y su fortalecimiento y crecimiento socio-económico tanto a nivel regional como
nacional, dependen en gran medida de un recurso humano cualificado y calificado, capaz
de responder integralmente a la dinámica del sector” (Rodríguez, 2010)
3.1.2. Duración de programa
Aunque el SENA, otorga cierta “autonomía” en la aplicación de los tiempos para la
ejecución total del programa de formación, dependiendo de las características de cada
institución, los recursos que se tengan y el personal calificado, establece como estándar los
siguientes tiempos:
Tabla 1. Tiempos de ejecución del programa de formación en análisis de muestras químicas
ETAPA DE APRENDIZAJE TIEMPO
LECTIVA 6 MESES
PRÁCTICA 6 MESES
TOTAL 12 MESES
3.1.3. Requisitos y descripción
Los estatutos del SENA establecen que para ingresar al programa es necesario haber
cursado grado 9º y aprobar el examen de aptitud y conocimiento. Lo cual se hizo al inicio
del año escolar para los estudiantes que pasaban de grado 9º a 10º. Los estudiantes de grado
11º ya habían pasado por tal proceso.
El perfil que posee un técnico de análisis de muestras químicas permite resaltar en el campo
industrial, investigativo y de servicios, aplicando técnicas analíticas cualitativas y
cuantitativas, manejando instrumentos propios de la disciplina, todo esto, de acuerdo a la
normatividad vigente.
3.1.4. Competencias involucradas
La aprobación del programa se mide por medio de competencias, cabe recordar que es el
eje fundamental del SENA, en la siguiente tabla se reúnen los requisitos de carácter
académico:
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Tabla 2. Competencias establecidas por el SENA para el desarrollo del programa de formación
COMPETENCIA DENOMINACIÓN TIEMPO ESTIMADO
1 Analizar muestras químicas según
procedimientos de laboratorio
200 HORAS
2 Analizar muestras según
procedimientos implementados en el
laboratorio
560 HORAS
3 Realizar operaciones de alistamiento
de laboratorio, según procedimientos
establecidos
200 HORAS
4 Promover la interacción idónea
consigo mismo, con los demás y con la
naturaleza en los contextos laboral y
social.
5 HORAS
5 Comprender textos en inglés en forma
escrita y en forma auditiva
180 HORAS
Las competencias propuestas no se tomaron en orden, en ocasiones se mezclaron con otras,
para poder desarrollarse, un ejemplo es la competencia de segundo idioma, para lo cual se
ejercio transversalidad y de esta manera cumplir con los objetivos propuestos.
Resultados de aprendizaje: aplicar en la resolución de problemas reales del sector
productivo, los conocimientos, habilidades y destrezas pertinentes a las competencias del
programa de formación asumiendo estrategias y metodologías de autogestión. (Rodríguez,
2010)
Esto hace referencia a las capacidades y aptitudes que se van desarrollando en los
estudiantes, quiénes, como se ha mencionado, deben asistir a la empresa que los apadrina y
aplicar los conocimientos adquiridos en pro de desarrollar actividades propias para su
profesión. A partir del alcance de las competencias, el aprendiz se puede desempeñar como
Técnico en Química Aplicada.
3.1.5. Organización curricular
3.1.5.1. Perfil técnico del instructor
El perfil del instructor SENA enmarca todas las capacidades, aptitudes y actitudes que debe
tener el docente para poder enseñar la articulación.
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Tabla 3. Perfil del instructor/docente SENA
Perfil académico Profesionales en Química, Licenciatura en Química,
Ingeniería en Química, Tecnólogos o afines.
Especialidad Mínimo 24 meses comprobables de vinculación, dedicado a la disciplina en particular.
Competencias requeridas Formular, dirigir y coordinar proyectos
Trabajo en equipo
Establecimiento de procesos discursivos
Manejo de herramientas ofimáticas
Estrategia metodológica:
TRABAJO
COLABORATIVO
La enseñanza debe estar fundamentada en la construcción
de autonomía, la formación por competencias, el aprendizaje a través de la formulación y ejecución de
proyectos y la resolución de problemas simulados y
reales.
Manejo y aplicación de TIC`s, en ambientes distintos
(aula, laboratorio, SENA, empresa patrocinadora).
Estimular el pensamiento crítico y reflexivo, con miras a
la mejora de su contexto inmediato y de su entorno.
3.1.5.2. Contenidos curriculares para cada competencia
3.1.5.2.1. Competencia 1: Analizar muestras químicas según procedimientos de
laboratorio
Los contenidos se dividen en:
- Conocimientos de conceptos y principios:
Preparación de la muestra para análisis: secado, disolución en vía seca y en vía húmeda,
destrucción de la materia orgánica, adsorción.
Preparación de soluciones: unidades de concentración: molaridad, normalidad, porcentaje
peso a peso, peso volumen, volumen a volumen, ppm.
- Estandarización: patrones primarios y secundarios
Análisis cuantitativo volumétrico: definición, características y técnicas de titulación:
definición, punto final, punto de equivalencia, material volumétrico, tipos de indicadores,
procedimiento, titulación directa y por retroceso.
Tipos de volumetría: definición y características
- Volumetría de neutralización: acidimetría y alcalimetría, curvas de neutralización,
peso equivalente, reacciones y cálculos.
- Volumetría de precipitación y formación de complejos.
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- Volumetría de oxidación- reducción: peso equivalente, reacciones y cálculos.
Análisis cuantitativo gravimétrico: definición, características
- Calibración de la balanza analítica: metodología, procedimiento y documentación.
- Fundamentos: precipitación, filtración, desecación y calcinación, factor
gravimétrico.
- Cálculos e interpretación de resultados.
Documentación: registro de datos y resultados de los análisis teniendo en cuenta criterios y
formatos establecidos
- Conocimientos de proceso:
Preparar muestras para realizar las determinaciones de los parámetros establecidos, para la
aplicación de técnicas analíticas: gravimétricas y volumétricas.
Ejecutar determinaciones físicas previas al análisis.
Aplicar los protocolos para la determinación de parámetros establecidos, mediante la
aplicación de técnicas analíticas: gravimétricas y volumétricas.
Ejecutar técnicas analíticas volumétricas y gravimétricas, teniendo como referencia los
protocolos establecidos por las normas vigentes.
Reportar los resultados obtenidos en la determinación de parámetros establecidos, mediante
la aplicación de técnicas analíticas: gravimétricas y volumétricas, tomando como referencia
la normatividad legal y técnica vigente.
Aplicar las normas de seguridad en el laboratorio y salud ocupacional en el desarrollo del
trabajo de laboratorio.
Registrar los datos y los resultados de los análisis.
- Criterios de evaluación: el diseño de las estrategias de evaluación tuvo como guía
las siguientes disposiciones, otorgadas por el SENA.
Prepara muestras para realizar las determinaciones de los parámetros establecidos,
mediante la aplicación de técnicas analíticas gravimétricas y volumétricas.
Prepara soluciones químicas según los protocolos de análisis.
Prepara soluciones según procedimientos de laboratorio estandariza soluciones de acuerdo
con procedimientos establecidos aplica los protocolos para la determinación de parámetros
establecidos, mediante la aplicación de técnicas analíticas gravimétricas y volumétricas.
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Ejecuta técnicas analíticas cualitativas y cuantitativas de acuerdo con protocolos
establecidos y parámetros como exactitud precisión, linealidad, límite de detección,
sensibilidad y porcentaje de recuperación.
Reporta los resultados obtenidos en la determinación de parámetros establecidos en los
análisis según formatos establecidos aplica los criterios de seguridad en el laboratorio de
acuerdo con las normas de seguridad industrial y salud ocupacional.
Registra los datos y los resultados de los análisis teniendo en cuenta criterios y formatos
establecidos
RESULTADOS DE APRENDIZAJE DE COMPETENCIA 1: Al final del tiempo
establecido para la competencia, se pretende que el aprendiz esté en capacidad de:
- Estandarizar soluciones de análisis según requerimientos del ensayo
- Reportar los datos del análisis según criterios y formatos establecidos
- Preparar muestras para análisis según naturaleza, estado físico y parámetros para
ejecutar técnicas gravimétricas y volumétricas de análisis químico aplicando
principios de análisis de acuerdo al protocolo de ensayo
3.1.5.2.2. Competencia 2: Analizar muestras según procedimientos implementados por el
laboratorio.
- Conocimientos de conceptos y principios:
Recepción de muestras en el laboratorio validación de las muestras: conservación y
preservación, empaque y documentación, codificación.
Almacenamiento de muestras en el laboratorio criterios de almacenamiento: de acuerdo a
la naturaleza, la peligrosidad y la prioridad del ensayo.
Adecuación de la muestra: definición, clasificación, principios, técnicas, equipos y medidas
de seguridad de las operaciones preliminares: molienda, tamizado, secado, calcinación,
digestión, fusión, filtración, extracción, dilución, evaporación
Montajes para operaciones básicas de laboratorio: definición, principios, equipos,
técnicas de montaje, medidas de seguridad y procedimientos de las siguientes operaciones
básicas:
- Pesada
- Medición de volumen
- Filtración simple
- Filtración al vacío
- Decantación
- Centrifugación
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- Destilación simple
- Destilación fraccionada
- Destilación en corriente de vapor
- Sublimación
- Cromatografía en capa fina
- Cromatografía en papel
- Cromatografía en columna
- Titulación
- Cristalización.
Química básica: sistema internacional de unidades, factores de conversión.
Periodicidad química: grupos, periodos, electronegatividad, distribución electrónica,
relación de la periodicidad con las propiedades de los elementos.
Enlace químico: enlace iónico, covalente no polar, covalente polar, covalente coordinado,
interacciones dipolo-dipolo, ion-dipolo, fuerzas de van der Waals, puentes de hidrógeno.
Nomenclatura: óxidos, hidróxidos, ácidos, sales.
Estequiometría: fórmulas químicas, estados de oxidación de los elementos en las fórmulas
químicas, ecuaciones químicas, pureza, reactivo limitante.
Soluciones: definición, concentración de soluciones, diluciones, unidades de
concentración.
Equilibrio iónico en soluciones acuosas: teoría de ácidos y bases, disociación del agua,
producto iónico, reacciones ácido-base, pH, escala de pH, ácidos y bases fuertes, ácidos y
bases débiles, hidrólisis de sales, soluciones amortiguadoras (buffer), efecto del ion común,
indicadores ácido-base.
Química orgánica: relación entre estructura de los compuestos orgánicos y sus
propiedades.
Nomenclatura: hidrocarburos, alcoholes, fenoles, halogenuros de alquilo, ácidos
carboxílicos, aldehídos, cetonas, esteres, éteres, aminas, amidas y anhídridos de ácido.
Hibridación: fundamentos básicos, definición y tipos.
Aromaticidad: definición, características, propiedades químicas.
Propiedades físicas y químicas de las funciones químicas orgánicas: hidrocarburos,
alcoholes, halogenuros de alquilo, ácidos, aldehídos, cetonas, esteres, éteres, aminas,
amidas y anhídridos de ácido.
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Análisis orgánico cualitativo y aspecto del producto: estado físico, pureza, olor, color,
forma cristalina.
Ensayos preliminares: ensayo de ignición, ensayos con indicadores, acción de ácidos y
bases, Baeyer, ensayos de aromaticidad, ensayo del cloruro férrico.
Constantes físicas: determinación de punto de fusión, punto de ebullición, índice de
nitrógeno y halógenos.
- Clasificación de las sustancias orgánicas por solubilidad.
Análisis funcional: ácidos carboxílicos, anhídridos de ácido, ésteres, alcoholes, fenoles,
aldehídos, cetonas, aminas, amidas.
Análisis inorgánico cualitativo: reacciones de precipitación, producto de solubilidad (kps),
interpretación del kps, precipitación fraccionada.
Reacciones ácido-base: iones complejos, definición, características, constante de
estabilidad, interpretación, agentes quelantes, número de coordinación.
Conocimientos de proceso:
Preparar muestras para realizar las determinaciones de los parámetros establecidos, para la
aplicación de técnicas analíticas: gravimétricas y volumétricas.
Ejecutar determinaciones físicas previas al análisis.
Aplicar los protocolos para la determinación de parámetros establecidos, mediante la
aplicación de técnicas analíticas: gravimétricas y volumétricas.
Ejecutar técnicas analíticas volumétricas y gravimétricas, teniendo como referencia los
protocolos establecidos por las normas vigentes.
Reportar los resultados obtenidos en la determinación de parámetros establecidos, mediante
la aplicación de técnicas analíticas: gravimétricas y volumétricas, tomando como referencia
la normatividad legal y técnica vigente.
Aplicar las normas de seguridad en el laboratorio y salud ocupacional en el desarrollo del
trabajo de laboratorio.
Registrar los datos y los resultados de los análisis
Criterios de evaluación: el diseño de las estrategias de evaluación tuvo como guía las
siguientes disposiciones, otorgadas por el SENA.
Prepara muestras para realizar las determinaciones de los parámetros establecidos,
mediante la aplicación de técnicas analíticas gravimétricas y volumétricas.
19
Prepara soluciones químicas según los protocolos de análisis.
Prepara soluciones según procedimientos de laboratorio, estandariza soluciones de acuerdo
con procedimientos establecidos; aplica los protocolos para la determinación de parámetros
establecidos, mediante la aplicación de técnicas analíticas gravimétricas y volumétricas.
Ejecuta técnicas analíticas cualitativas y cuantitativas de acuerdo con protocolos
establecidos y parámetros como exactitud precisión, linealidad, límite de detección,
sensibilidad y porcentaje de recuperación.
Reporta los resultados obtenidos en la determinación de parámetros establecidos en los
análisis según formatos establecidos aplica los criterios de seguridad en el laboratorio de
acuerdo con las normas de seguridad industrial y salud ocupacional.
Registra los datos y los resultados de los análisis teniendo en cuenta criterios y formatos
establecidos.
RESULTADOS DE APRENDIZAJE DE COMPETENCIA 2: Al final del tiempo
establecido para la competencia, se pretende que el aprendiz esté en capacidad de:
- Manejar residuos del laboratorio según manual de procedimiento y normatividad
vigente.
- Preparar soluciones y reactivos de acuerdo con el protocolo de ensayo.
- Reportar resultados del ensayo de acuerdo con parámetros y formatos establecidos.
- Realizar ensayos de caracterización de muestras químicas, teniendo en cuenta
procedimientos del laboratorio y normatividad vigente. preparar muestras para la
ejecución de los análisis teniendo en cuenta parámetros a determinar y técnicas
analíticas a utilizar.
- Ejecutar técnicas de análisis químico cualitativo de acuerdo con las necesidades de
la
- Realizar el montaje para el análisis de acuerdo con el protocolo de ensayo
3.1.5.2.3. Competencia 3: Realizar operaciones de alistamiento del laboratorio, según
procedimientos establecidos.
Conocimientos de conceptos y principios:
Características generales y normas de seguridad en el laboratorio
- Estructura física del laboratorio: sistema de iluminación, ventilación, zonas de
acceso y evacuación, zonas de trabajo, ducha.
- Elementos de protección general: lava ojos, botiquín, extintores, señalización de
seguridad.
20
- Material de laboratorio: clasificación, características, aplicaciones y usos, técnicas
de manejo.
- Material de fabricación: vidrio, porcelana, metal, polímeros.
- Tipo de función: volumétricos, refractarios, de soporte, de pesada.
- Organización de material de laboratorio e inventario: definición, clasificación,
rotación, técnicas de control.
- Desinfección y lavado: definición, tipos, importancia, normatividad y protocolos.
- Lavado de material: conceptos según su uso y aplicación.
- Protocolos de lavado.
- Insumos de limpieza y desinfección de materiales: fichas técnicas de productos de
limpieza, dosificación, aplicaciones, manipulación de sustancias de lavado.
- Residuos generados en la higienización del laboratorio y el lavado del material:
definición, clasificación, manejo, tratamiento, normas, protocolos
Equipos de laboratorio: balanzas, mecheros, planchas de calentamiento y agitación,
potenciómetros, estufas, muflas, baño maría, hornos, neveras,
Información técnica de los manuales de operación de los equipos (recomendaciones de
manipulación).
Formatos de verificación diaria del estado de los equipos y solicitud de mantenimiento:
(preventivo, correctivo), registro de datos de calibración.
Hoja de vida de equipos e instrumentos: partes y diligenciamiento.
Formatos de: solicitud de mantenimiento (preventivo y correctivo), seguimiento
información técnica de certificados de calidad; certificados de calidad de materiales,
equipos e instrumentos (recomendaciones de uso).
Condiciones de instalación de equipos e instrumentos: sistemas de ventilación, flujo de
personal y materiales.
Normas de seguridad e higiene industrial en el laboratorio.
- Uso de elementos de protección personal: tipos de guantes, monogafas, bata, caretas
antigases, indumentaria (calzado y vestuario).
- Criterios preventivos básicos: etiquetado, pictogramas, tipos de peligro, riesgo
específico frases r, consejos de prudencia frases s. fichas de seguridad, tarjetas de
emergencia.
- Fichas técnicas y fichas toxicológicas de reactivos químicos tipos de riesgos:
químicos, físicos, biológicos, mecánicos, eléctricos, ergonómicos.
- Factores que ocasionan cambios en los reactivos: oxidaciones, humedad y calor.
21
- Almacenamiento de reactivos y productos químicos incompatibles: sustancia
inorgánicas y sustancias orgánicas, sistema IMCO, matriz de clasificación.
(Explosivos, gases comprimidos licuados o disueltos bajo presión, líquidos
inflamables, sólidos inflamables, agente oxidante o comburente, sustancias
venenosas, sustancias radiactivas, sustancias corrosivas).
- Caracterización de las sustancias combustibles y comburentes. El tetraedro del
fuego. Combustión de gases, líquidos y sólidos. Rango de inflamabilidad. Puntos de
destello, de ignición y de autoignición.
- Tipos de extintores: clase a, clase b, clase c. caracterización de tóxicos: criterios de
toxicidad.
- Agentes cancerígenos y mutágenos, exposición por inhalación, exposición por
ingestión, contacto con la piel, intoxicación.
- Medidas de prevención e intervención en caso de accidentes en el laboratorio:
descripción de la naturaleza del peligro para la manipulación de sustancias
químicas.
- Normatividad para almacenamiento de reactivos y productos químicos: NFPA, UE,
ONU.
- Compatibilidad e incompatibilidad de sustancias peligrosas.
- Disposición de residuos: clasificación de los colectores según la naturaleza o grupo
funcional.
Conocimientos de proceso:
Identificar las características generales y normas de seguridad en el laboratorio.
Clasificar el material de laboratorio organizar el material de laboratorio.
Realizar el inventario de material, reactivos y equipos de laboratorio.
Higienizar el material de laboratorio.
Manipular sustancias de lavado.
Disponer los residuos generados en el proceso de higienización.
Identificar los equipos básicos de laboratorio.
Manipular equipos básicos de laboratorio.
Utilizar manuales de operación de los equipos.
Diligenciar formatos de verificación diaria del estado de los equipos.
Interpretar las hojas de vida de equipos e instrumentos.
22
Diligenciar formatos de solicitud de mantenimiento y seguimiento de equipos.
Verificar las condiciones de instalación de equipos e instrumentos.
Utilizar la información técnica de certificados de calidad
Verificar certificados de calidad materiales, equipos e instrumentos.
Identificar normas de seguridad e higiene industrial en el laboratorio.
Utilizar los de protección personal: definición, características, clasificación.
Reconocer las etiquetas, pictogramas, peligros, riesgos y seguridad.
Identificar los tipos de riegos.
Verificar los factores que ocasionan cambios en los reactivos.
Almacenar reactivos y productos químicos.
Caracterizar sustancias combustibles y comburentes.
Clasificar los tipos de extintores.
Distinguir los tipos de exposición de sustancias químicas.
Reconocer las medidas de prevención e intervención en caso de accidentes en el
laboratorio.
Identificar la naturaleza del peligro en la manipulación de sustancias.
Criterios de evaluación: el diseño de las estrategias de evaluación tuvo como guía las
siguientes disposiciones, otorgadas por el SENA.
Identifica las características generales y normas de seguridad en el laboratorio según
normatividad vigente.
Realiza el inventario de material, reactivos y equipos de laboratorio según tipos y
clasificación.
Manipula sustancias de lavado para higienizar el material de laboratorio teniendo en cuenta
los protocolos establecidos.
Dispone los residuos generados en el proceso de higienización de acuerdo con
normatividad ambiental vigente.
Manipula equipos básicos de laboratorio de acuerdo con sus características, usos y manual
de operación.
23
Diligencia formatos de verificación diaria, solicitud de mantenimiento y seguimiento de
equipos de acuerdo con procedimientos de laboratorio.
Interpreta las hojas de vida de equipos e instrumentos de acuerdo con los procedimientos
de laboratorio.
Verifica las condiciones y certificados de calidad de equipos e instrumentos de acuerdo
con el manual de operación.
Utiliza los elementos de protección personal según las normas de seguridad e higiene
industrial y los protocolos establecidos.
Reconoce los tipos de riesgos de acuerdo al sistema de clasificación y rotulado.
Almacena reactivos y productos químicos de acuerdo con los diversos sistemas de
almacenamiento.
Caracteriza sustancias químicas de acuerdo con los sistemas de clasificación de la ONU y
clasifica los tipos de extintores de acuerdo al material que origina el fuego.
Identifica la naturaleza del peligro en la manipulación de sustancias de acuerdo a la etiqueta
y ficha de seguridad.
Dispone los residuos generados en el laboratorio de acuerdo a los tipos de colectores.
RESULTADOS DE APRENDIZAJE DE COMPETENCIA 3: Al final del tiempo
establecido para la competencia, se pretende que el aprendiz esté en capacidad de:
- Verificar condiciones de funcionamiento de equipos básicos del laboratorio
químico, de acuerdo con los manuales de operación.
- Realizar operaciones de limpieza y desinfección de materiales, equipos e
instalaciones del laboratorio químico según procedimientos establecidos.
- Implementar procedimientos de almacenaje, manipulación, separación, inactivación
y disposición final de reactivos y residuos generados en el laboratorio de acuerdo
con las normas de protección personal y seguridad e higiene industrial.
- Seleccionar el material de laboratorio de acuerdo a sus características y usos.
3.1.5.2.4. Competencia 4: Promover la interacción idónea consigo mismo, con los demás y
con la naturaleza en los contextos laboral y social
3.1.5.2.5. Competencia 5: Comprender textos en inglés en forma escrita y en forma
auditiva.
24
3.2. Formación en análisis de muestras químicas
El inicio de la unidad nos remite a la importancia que adquirió el estudio de los fenómenos
naturales para el hombre, específicamente hablando de la materia y de su relación con la
energía.
Gracias a estos estudios que se han venido desarrollando a lo largo de la historia, ha sido
posible generar cambios significativos en la vida del ser humano y su entorno, con el
desarrollo de medicinas, alimentos, ropa, utensilios de aseo, la industria petrolífera, de
polímeros y plásticos etc. En resumen, el ser humano no termina de satisfacer su necesidad
de explorar y conocer el mundo que habita.
3.2.1. Materia
Para describir la materia siempre se acude a la descripción que es todo aquello que tiene
masa, volumen y ocupa un lugar en el espacio. Aunque no es una definición errónea, es
conveniente revisar otros significados un poco más estructurados, para llegar a un concepto
con carácter más crítico y definido.
La química es la ciencia que estudia la materia, sus transformaciones e interacciones y las
variaciones de energía que tienen lugar en dichos procesos. La materia posee ciertas
propiedades, que la definen y la distinguen.
Figura 1. Propiedades extrínsecas o generales de la materia
Así como existen las generalidades de la materia, puede existir el caso que las propiedades
extrínsecas no sean suficientes para determinar las diferencias entre una sustancia y otra.
Un ejemplo particular serían dos vasos de vidrio, con una sustancia incolora, en estado
líquido y al parecer iguales. ¿Cómo saber si se trata de la misma sustancia o de dos
sustancias diferentes?
Masa: Cantidad de materia que posee un cuerpo.
Volumen: espacio que ocupa un cuerpo.
Peso: Masa afectada por la gravedad.
Inercia: Tendencia de un cuerpo a permanecer en movimiento o en reposo,
hasta que ouna fuerza externa altere su estado.
Impenetrabilidad: Característica de los cuerpos que impide ocupar el mismo
lugar de otro cuerpo en el mismo momento.
Porosidad: Característica de los cuerpos que consiste en presentar espacios vacíos o
porosidades.
25
Prop. organolépticas: Definidas a través de los órganos de los sentidos:
Color, olor, sabor, textura.
Estado físico: Sólido, líquido, gaseoso, plasma.
Características físicas: punto de ebullición y de fusión,
solubilidad, densidad, dureza, elasticidad, ductilidad,
maleabilidad, tenacidad, fragilidad.
Características químicas: combustión, reactividad con
otras sustancias.
Por tal motivo se han establecido otras características específicas para definir a la materia:
Figura 2. Propiedades intrínsecas o específicas de la materia.
Las propiedades físicas son aquellas que no alteran la identidad y son únicas, no se alteran
con el tiempo.
- Punto de ebullición: es la temperatura en la cual una sustancia pasa de estado
líquido a estado gaseoso.
- Punto de fusión: es la temperatura a la cual una sustancia pasa del estado sólido al
estado líquido.
- Solubilidad: es la propiedad que tienen algunas sustancias de disolverse en un
líquido a una temperatura determinada.
- Densidad: es la relación que existe entre la masa de una sustancia y su volumen.
Por ejemplo, un trozo de plomo pequeño es más denso que un objeto grande y
liviano como el corcho.
- Dureza: es la resistencia que oponen las sustancias a ser rayadas. Se mide mediante
una escala denominada escala de Mohs que va de uno hasta diez. Así, por ejemplo,
dentro de esta escala el talco tiene una dureza de uno (1), mientras que el diamante
presenta un grado de dureza de diez (10).
- Elasticidad: es la capacidad que tienen los cuerpos de deformarse cuando se aplica
una fuerza sobre ellos y de recuperar su forma original cuando la fuerza aplicada se
suprime.
- Ductilidad: mide el grado de facilidad con que ciertos materiales se dejan convertir
en alambres o hilos.
- Maleabilidad: mide la capacidad que tienen ciertos materiales para convertirse en
láminas, como el cobre o el aluminio. En general, los materiales que son dúctiles
también son maleables.
26
- Tenacidad: es la resistencia que ofrecen los cuerpos a romperse o deformarse
cuando se les golpea. Uno de los materiales más tenaces es el acero.
- Fragilidad: es la tendencia a romperse o fracturarse. (Mondragón, Peña, de
Escobar, Arbeláez, & González, 2010)
Las propiedades químicas pueden alterar la identidad de la sustancia, pero también son
únicas e irrepetibles. Se determinan cuando una sustancia se pone en contacto con otra. Se
observan en cada momento y en situaciones cotidianas, tenemos como ejemplo las puntillas
oxidadas, las manzanas ennegrecidas por el ambiente, etc.
- Combustión: es la cualidad que tienen algunas sustancias para reaccionar con el
oxígeno, desprendiendo, como consecuencia, energía en forma de luz o calor.
- Reactividad con el agua: algunos metales como el sodio y el potasio reaccionan
violentamente con el agua y forman sustancias químicas denominadas hidróxidos o
bases.
- Reactividad con las sustancias ácidas: es la propiedad que tienen algunas
sustancias de reaccionar con los ácidos. Por ejemplo, el magnesio que es un metal,
reacciona con el ácido clorhídrico para formar hidrógeno gaseoso y una sal de
magnesio.
- Reactividad con las bases: es la propiedad que poseen ciertas sustancias de
reaccionar con un grupo de compuestos químicos denominados bases o hidróxidos.
Así, por ejemplo, la formación de la sal común o cloruro de sodio (NaCl) se debe a
la reacción entre el ácido clorhídrico (HCl) y el hidróxido de sodio (NaOH).
(Mondragón, Peña, de Escobar, Arbeláez, & González, 2010)
3.2.1.1 Estados de la materia
La materia constantemente experimenta cambios de físicos, los cuales alteran su estado,
pero no implican la combinación con otras sustancias o la formación de nuevas. Ejemplos
perfectos serían: el aroma de un perfume al abrir el frasco que lo contiene, añadir azúcar al
agua, derretir un helado, etc.
También son cambios físicos, los cambios de estado, porque no se altera la composición o
naturaleza de la sustancia. Los cambios de estado dependen de las variaciones en las
fuerzas de cohesión y de repulsión entre las partículas. Cuando se modifica la presión o la
temperatura, la materia pasa de un estado a otro. (Mondragón, Peña, de Escobar, Arbeláez,
& González, 2010)
En síntesis, la presión y la temperatura afectan el estado de la materia ya que
intrínsecamente, se afecta la movilidad de las partículas, sus fuerzas de adhesión y cohesión
suelen cambiar, por lo tanto los espacios y la “libertad” de las moléculas cambia.
27
Otro aspecto a considerar son los cambios de estado, en los cuáles se involucra la presión y
la temperatura con el estado sólido, líquido y gaseoso.
Ilustración 1. Cambios de estado. (Tomado de Hipertexto Santillana 1, p. 20)
En la ilustración se observan los cambios de estado que puede sufrir una sustancia, el paso
de sólido a líquido se conoce como fusión, un ejemplo claro de ello es el cubo de hielo que
se derrite por acción de la pérdida de calor. Cuando el gas pasa a estado líquido, se habla de
condensación, la sufrida por el vapor de agua que se adhiere a los vidrios del carro en un
día lluvioso.
En casos más extremos, una sustancia en estado gaseoso puede transformarse en sólido y
sufrir una sublimación regresiva. La ilustración es bastante completa.
3.2.2. Sustancias puras y mezclas
La materia puede sufrir transformaciones o cambios que afectan su composición. Estas
alteraciones se conocen como transformaciones químicas, un trozo de madera ardiendo o
la combustión de la gasolina en el motor del carro son ejemplos de cambios químicos.
De ahí nace la necesidad de diferenciar una sustancia pura de otra que ha experimentado
transformaciones químicas y se encuentra en forma de mezcla.
28
3.2.2.1. Sustancia pura
Se define como sustancia pura a aquella que presenta una composición fija y se diferencia
de otras gracias a sus propiedades intrínsecas. Una muestra de sal de cocina va a tener las
mismas propiedades físicas y químicas si se analiza en Colombia o si se analiza en la
China. Cabe recordar que estas propiedades no se alteran de una muestra a otra, ya que la
sustancia no ha experimentado ninguna transformación química, ni se encuentra mezclada
con otra especie química. Existen otra serie de definiciones frente al tema:
Una sustancia pura es aquella compuesta por un solo tipo de materia, presenta una
composición fija y se puede caracterizar por una serie de propiedades específicas. Las
sustancias puras no pueden separarse en sus componentes por métodos físicos. Según la
composición química, las sustancias puras se clasifican en: sustancias simples o elementos
químicos, y sustancias compuestas o compuestos químicos. (Mondragón, Peña, de Escobar,
Arbeláez, & González, 2010)
3.2.2.2. Elementos y Compuestos
Un elemento químico es una sustancia pura, es la unidad mínima que puede reaccionar
químicamente con otra, por tal motivo no puede descomponerse en otras sustancias más
sencillas. Los elementos químicos son aquellos que se encuentran en la tabla periódica, se
representan mediante símbolos, los cuales siempre empiezan con una letra mayúscula. Se
dividen en dos grandes grupos, metales y no metales.
Un compuesto químico también se considera como sustancia pura, ya que es una
combinación de dos o más elementos químicos, pero en proporciones definidas.
Por ejemplo, 1 g de cloruro de sodio siempre contiene 0,3934 g de sodio y 0,6066 g de
cloro, combinados químicamente. (Mondragón, Peña, de Escobar, Arbeláez, & González,
2010)
Los compuestos químicos se representan por medio de fórmulas, las cuales representan los
símbolos de los elementos que conforman a cada compuesto y la proporción de los mismos.
Por ejemplo, la fórmula del agua es H2O, lo que indica que esta sustancia está formada por
hidrógeno y oxígeno en una proporción de 2:1. (Mondragón, Peña, de Escobar, Arbeláez, &
González, 2010).
Los compuestos se dividen en dos grupos:
-Compuestos orgánicos: son aquellos que tienen al carbono como elemento principal en su
composición, combinados en su mayoría con H, O, N, P, S. Las biomoléculas, los
derivados del petróleo y los polímeros son ejemplos perfectos de compuestos orgánicos.
29
-Compuestos inorgánicos: son aquellos que se conforman con la mayoría de elementos de
la tabla periódica, pero no poseen al carbono como elemento principal. Ejemplos son el
agua (H2O) y la sal de cocina (NaCl).
3.2.2.3. Mezclas
Las mezclas son combinaciones de sustancias, pero únicamente ocurren cambios físicos, lo
cual quiere decir que sus componentes se pueden separar mediante técnicas de laboratorio.
Las propiedades químicas de los componentes permanecen intactas. La unión de agua con
arena se considera como una mezcla.
En la literatura se encuentran diversas definiciones sobre las mezclas y sus características:
Las mezclas son uniones físicas de sustancias en las que la estructura de cada sustancia no
cambia. En una mezcla, la sustancia que se encuentra en mayor proporción recibe el
nombre de fase dispersante o medio, y la sustancia que se encuentra en menor proporción
recibe el nombre de fase dispersa. De acuerdo con la fuerza de cohesión entre las
sustancias, el tamaño de las partículas de la fase dispersa y la uniformidad en la distribución
de estas partículas las mezclas pueden ser homogéneas o heterogéneas. (Mondragón, Peña,
de Escobar, Arbeláez, & González, 2010)
Esta descripción permite hablar sobre las clases de muestras, a simple vista se puede
determinar la diferencia entre una mezcla homogénea y una heterogénea:
- Mezcla homogénea: Sus componentes no se pueden identificar a simple vista,
presentan una sola fase. En este caso, las partículas poseen la máxima fuerza de
cohesión y se encuentran distribuidas uniformemente. Reciben el nombre de
soluciones. - Mezcla heterogénea: En estas mezclas, la fuerza de cohesión entre las partículas es
muy baja. Los componentes se pueden distinguir a simple vista, se subdividen en
dos grupos:
Suspensiones: son aquellas en las cuales se diferencia con mayor facilidad la
separación de fases, generalmente poseen una fase líquida y otra fase sólida, la última se sedimenta si se deja en reposo el recipiente que lo contiene, El tamaño de
las partículas sobrenadantes es grande. El agua con arena es una suspensión.
Coloides: en este tipo de mezclas heterogéneas, las partículas sobrenadantes poseen
un tamaño menor que al de las suspensiones, pero no tan pequeñas como en las
soluciones, lo cual las ubica en un punto medio y no permite que se sedimenten. Se
determinan mediante técnicas de difracción y refracción de la luz, ya que sus
partículas la dispersan. El agua jabonosa es un coloide.
30
Ilustración 2. Mezcla heterogénea formada por dicromato de potasio (cristales naranja) y
limadura de hierro (partículas grises). Tomado de Hipertexto Santillana 1, p. 22)
3.2.3. Métodos de separación de mezclas
La separación de mezclas es un proceso repetitivo en el laboratorio de química, para
hacerlo de manera efectiva es necesario determinar primero los componentes de la mezcla y
los estados de agregación en los cuales se encentran.
Una forma de agrupar las mezclas es la siguiente: mezclas de sólidos, mezclas de sólido
con líquido y mezclas de líquidos entre sí.
- Separación de mezclas de sólidos
Se emplean básicamente dos métodos: la separación manual o tamizado y la levigación.
La separación manual o tamizado se utiliza cuando la mezcla está formada por partículas
de diferentes tamaños. El instrumento utilizado se denomina tamiz, consta de un cedazo, de
un recipiente y su tapa. Este método es muy utilizado en el análisis de suelos y en la
industria de las harinas.
La levigación consiste en pulverizar la mezcla sólida y tratarla luego con disolventes
apropiados, basándose en su diferencia de densidad. Este método es muy empleado en la
minería especialmente en la separación del oro.
La imantación o separación magnética consiste en separar metales y no metales, utilizando
un campo magnético (imán).
- Separación de mezclas sólido-líquido
Con este propósito se pueden utilizar los siguientes métodos:
La decantación. Este método se basa en la diferencia de densidad de las sustancias que
componen la mezcla. Para separar una mezcla de un sólido con un líquido, se pone la
mezcla en un recipiente y se deja en reposo por algún tiempo, hasta que el sólido se
precipite, es decir, se deposite en el fondo del recipiente. Como casi siempre queda una
pequeña parte de líquido en la parte sólida se puede terminar la separación por evaporación.
31
La filtración consiste en pasar la mezcla por un filtro. El filtro es un material poroso de
papel especial que deja pasar por los poros el líquido y retiene las sustancias en estado
sólido que se encuentran en forma de grano grueso o polvo muy fino. En una filtración se llama residuo lo que queda en el papel de filtro, y filtrado lo que pasa a través de éste. La
filtración es un método muy empleado en el laboratorio, en la industria y en el tratamiento
de aguas residuales.
La centrifugación consiste esencialmente en someter la mezcla a la acción de la fuerza
centrífuga, haciendo girar el recipiente con la mezcla a gran velocidad, con esto el sólido se
deposita en el fondo del recipiente, mientras que el componente líquido queda como un
sobrenadante que se puede separar fácilmente por decantación. Este método es muy
empleado en química analítica, en la industria y en el laboratorio clínico.
- Separación de mezclas de líquidos
Para realizar esta separación se puede usar la destilación simple, la destilación fraccionada
y la cromatografía.
La destilación simple se fundamenta en la diferencia en los puntos de ebullición de los
componentes de la mezcla. Por calentamiento se hace que el líquido de más bajo punto de ebullición se evapore primero, para luego recogerlo haciendo pasar sus vapores por un
medio refrigerado llamado refrigerante o condensador.
La destilación fraccionada es empleada cuando se requiere hacer la separación de una
mezcla que está formada por varios líquidos cuyos puntos de ebullición son diferentes pero
muy próximos entre sí. Este procedimiento es empleado en la industria del petróleo. El
líquido con el punto de ebullición más bajo, saldrá primero convertido en vapor, el cual se
condensa al pasar por un refrigerante y posteriormente se recoge en un recipiente; la
temperatura se controla mediante un termómetro. Este procedimiento se repite varias veces
hasta aislar todos los componentes de la mezcla.
Cromatografía. Las primeras investigaciones sobre cromatografía fueron realizadas entre
1903 y 1906 por el botánico ruso Mikhail Tswett.
Tswett separó pigmentos de las hojas de las plantas por cromatografía en columna. Primero
disolvió los pigmentos de las hojas en éter de petróleo, un líquido similar a la gasolina;
luego, los hizo pasar a través de una columna de vidrio empacada con carbonato de calcio
pulverizado y finalmente, lavó la columna vertiendo en ella más éter de petróleo. Tswett
observó que los diferentes pigmentos se repartían a lo largo de la columna formando bandas
coloreadas; estas bandas, cada una de las cuales contenía un pigmento puro, se separaban
más a medida que se movían hacia abajo de la columna, de modo que se podían obtener pigmentos puros. El nombre cromatografía se originó de esta primera separación de
sustancias coloridas (la raíz chromato significa “color”) aunque la técnica no se limita a
sustancias coloridas.
La cromatografía es entonces un método analítico empleado en la separación, identificación
y determinación de los componentes químicos en mezclas complejas.
32
Aunque puede resultar difícil definir con rigor el término cromatografía ya que el concepto
se ha aplicado a una gran variedad de sistemas y técnicas, se puede decir que todos estos
métodos tienen en común el empleo de una fase estacionaria y una fase móvil. Los componentes de una mezcla son llevados a través de la fase estacionaria por el flujo de una
fase móvil gaseosa o líquida. Las separaciones están basadas en las diferencias en la
velocidad de migración entre los componentes de la muestra.
— La fase estacionaria se encuentra empacada en un tubo o columna y puede ser un sólido
poroso o un líquido poco volátil a la temperatura de la columna y uniformemente
distribuido sobre un soporte sólido inerte.
— La fase móvil en cromatografía líquida, es un líquido que fluye continuamente a través
de la columna y arrastra en su paso la muestra por separar; puede ser un solvente puro o una
mezcla de ellos.
La cromatografía de papel utiliza como adsorbente papel de filtro, en él se coloca la mezcla
que se va a separar y se pone en contacto con el disolvente. Una vez corrido el disolvente,
se retira el papel y se deja secar. (Mondragón, Peña, de Escobar, Arbeláez, & González,
2010)
3.2.4. Unidades de medición
No todos los rasgos que caracterizan un cuerpo o un determinado fenómeno pueden ser
cuantificados. Por ejemplo, el olor y el sabor no pueden ser estimados objetivamente, sino
que dependen de la apreciación de diferentes individuos. Aquellos rasgos que pueden ser
medidos se denominan magnitudes físicas. Existen dos tipos de magnitudes físicas:
- Magnitudes fundamentales: son aquellas que no dependen de ninguna otra
medida, expresan simplemente el número de veces que está la unidad patrón en lo
que se desea medir, como por ejemplo la masa, la temperatura o la longitud (tabla
5).
- Magnitudes derivadas: son aquellas que se expresan como la relación entre dos o más magnitudes fundamentales (tabla 4). Por ejemplo, la densidad indica la
cantidad de masa presente en una cierta unidad de volumen. (Mondragón, Peña, de
Escobar, Arbeláez, & González, 2010).
33
Tabla 4. Algunas magnitudes derivadas usadas en el estudio de la química.
MAGNITUD DEFINICIÓN UNIDAD
Superficie Extensión que contempla únicamente dos
dimensiones. Es el resultado de la unidad de longitud elevada al cuadrado.
m2
(Metro cuadrado)
Volumen Espacio que ocupa un cuerpo. Resultado
de la unidad de longitud elevada al cubo.
m3
(Metro cúbico)
Densidad Relación entre la masa de un cuerpo por la
unidad de volumen.
Velocidad de
reacción
Cantidad de partículas formadas o transformadas por unidad de tiempo
3.2.4.1. Unidades del SI
Las primeras mediciones se basaron probablemente en el cuerpo humano, por ejemplo
expresando la longitud en pies. Luego, diferentes regiones estandarizaron unidades para su
uso exclusivo. Cuando empezó a hacerse común el intercambio de conocimiento entre
regiones, hacia mediados del siglo XIX, esta diversidad en la manera de medir se convirtió
en un serio inconveniente. Para solucionar estos problemas la Academia de Ciencias de
Francia creo el Sistema Internacional de Unidades (SI), según el cual existen siete
magnitudes fundamentales, a partir de las cuales es posible expresar cualquier otra
magnitud derivada.
Sin embargo, también es empleado el sistema inglés, en donde se utilizan: el pie, la pulgada
y la milla como unidades de longitud; la libra, como unidad de masa; el segundo, como
unidad de tiempo; el grado Fahrenheit, como unidad de temperatura y el BTU, como unidad
de presión. (Mondragón, Peña, de Escobar, Arbeláez, & González, 2010)
Tabla 5. Magnitudes fundamentales del SI.
MAGNITUD UNIDAD SÍMBOLO
Longitud Metro m
Masa Kilogramo kg
Tiempo Segundo s
Temperatura Kelvin K
Corriente
Eléctrica
Amperio A
Cantidad de
materia
Mol mol
Intensidad
lumínica
Candela cd
34
Equivalencia entre unidades
No siempre utilizamos el SI de unidades. Con frecuencia, y especialmente en química
empleamos unidades muy pequeñas, así por ejemplo expresamos la masa en gramos o
miligramos (mg), o la longitud en micras (m) o nanómetros (nm). En estos casos debemos
transformar unas unidades en otras equivalentes.
La solución de estos inconvenientes está en el empleo de múltiplos y submúltiplos de las
respectivas unidades. En la figura 12 se presenta una tabla que contiene los prefijos más
comunes y su respectiva equivalencia. Para transformar la unidad en que se expresa la
medida de una magnitud fundamental en su correspondiente unidad SI, basta conocer los
múltiplos y submúltiplos de dicha unidad.
Así, por ejemplo, si queremos transformar 5 metros en centímetros, debemos saber que un
metro equivale a 100 centímetros y por lo tanto los 5 metros equivalen a:
Si el caso corresponde a una magnitud derivada debemos considerar su definición y luego
aplicar la transformación a cada una de las magnitudes fundamentales que la definen.
(Mondragón, Peña, de Escobar, Arbeláez, & González, 2010)
Tabla 6. Múltiplos y submúltiplos del SI
SISTEMA INTERNACIONAL DE UNIDADES
MÚLTIPLOS DEL SI SUBMÚLTIPLOS DEL SI
Prefijo Símbolo Representación Prefijo Símbolo Representación
exa E 1018
deci d 10-1
penta P 1015
centi c 10-2
tera T 1012
mili m 10-3
giga G 109
micro 10-6
mega M 106
nano 10-9
kilo k 103
pico p 10-12
hecto h 102
femto f 10-15
deca da 10 atto a 10-18
3.2.4.2. Masa y peso
La masa es una medida de la cantidad de materia que posee un elemento. (Chang, 2002) La
unidad fundamental de masa es el kilogramo (kg), aunque ene l estudio de la química es
más común emplear el gramo (g).
35
El peso de un objeto se define como: “la fuerza que ejerce la gravedad sobre él mismo”.
(Felder & Ronald, 2004). Suponiendo que un objeto de masa m, sometido a una fuerza
gravitacional W (peso del objeto), y con aceleración g (se encuentra en caída libre), la
ecuación resultante quedaría así:
3.2.4.3. Temperatura y calor. Escalas de temperatura
La temperatura es una de las magnitudes del SI más difíciles de explicar y de entender, ya
que suele confundirse con el calor.
Para lograr una explicación un poco más certera, es necesario remitirnos a la antigüedad,
desde tiempos remotos se sabe que la materia está formada por partículas pequeñas, las
cuales, dependiendo su conformación tienen cierto grado de “libertad”, lo que actualmente
conocemos como estados de la materia. Todas estas partículas se mueven a ciertas
velocidades y poseen energía, ya sea cinética o potencial, cabe resaltar que ese movimiento
no es uniforme y responde a ciertas características, como la especie química, la cantidad,
etc. De tal manera que para definir una magnitud como la temperatura, se usa un valor
conocido como energía promedio.
La temperatura de un cuerpo se define como una magnitud que mide la energía promedio
de las moléculas que constituyen ese cuerpo. La temperatura de un cuerpo es independiente
de su masa, porque solo depende de la velocidad y la masa de cada una de sus moléculas.
(Mondragón, Peña, de Escobar, Arbeláez, & González, 2010)
Para referirnos al concepto de calor y lograr una diferenciación, se puede hablar en
términos de energía transferida de un cuerpo a otro.
Ilustración 3, Calorímetro, objeto empleado para medir la cantidad de calor transferido. (Tomado
de Hipertexto Santillana, p. 12)
36
De tal manera que el calor es una forma de energía, la cual se transfiere de un cuerpo a otro
en relación con una diferencia de temperatura. Se puede medir la cantidad de calor
midiendo la diferencia de una masa conocida que absorbe calor desde alguna fuente.
Según el SI el calor se mide en julios, que es una unidad de energía, no obstante, la caloría
es más comúnmente empleada en todo el mundo. Una caloría se define como la cantidad
de calor necesaria para elevar la temperatura de un gramo de agua de 14,5° a 15,5°,
equivale a 4,184julios. Frecuentemente se emplea un múltiplo de la caloría, denominado
kilocaloría que equivale a 1000 calorías. (Mondragón, Peña, de Escobar, Arbeláez, &
González, 2010).
Escalas de temperatura
Existen varias escalas de temperatura, aunque normalmente se utiliza la escala Kelvin, del
SI, es bueno conocer las demás representaciones que tiene la temperatura. La cantidad de
grados que contiene una escala se define por la cantidad de divisiones que tenga desde los
extremos que se han establecido.
- Escala Celsius o centígrada (°C): Diseñada por Anders Celsius. Tiene como
referencia los puntos de fusión (0°C) y de ebullición del agua (100°C). La
particularidad de esta escala es que permite los valores negativos, por debajo del
punto de congelación del agua.
- Escala absoluta o escala Kelvin (K): Diseñada por Lord Kelvin, con el fin de evitar
el uso de valores negativos, considera el valor de -273°C como el cero absoluto,
punto en el cual la energía cinética de las partículas es casi despreciable. Entro en
uso dado a que la cantidad de grados en la escala Celsius y en la escala Kelvin es la
misma, lo cual facilita la conversión de valores entre una y otra.
- Escala Fahrenheit (°F): Usada en el sistema inglés. En esta escala se toman 32°
como el punto de fusión del agua y 212° como punto de ebullición, lo cual da una
cantidad de 180 grados para la escala. Esto quiere decir que el tamaño de un grado
centígrado o Kelvin es mayor que el de un grado Fahrenheit.
37
Ilustración 4. Relación de los diferentes tipos de escalas y sus puntos de inicio y finalización. (Tomado de Hipertexto Santillana 1, p. 15)
3.2.4.4. Volumen y densidad
La densidad de una sustancia es la magnitud definida como su masa por unidad de
volumen (kg7m3; g/cm
3). El volumen específico corresponde al volumen que ocupa una
masa determinada, es decir lo inverso a la densidad. (Felder & Ronald, 2004).
Las densidades de los sólidos y líquidos puros son relativamente independientes de la
presión y casi no varían con la temperatura. La densidad puede emplearse como factor de
conversión, relacionando la masa y el volumen de una cantidad de sustancia así:
Por ejemplo, la densidad del tetracloruro de carbono es 1,595 g/cm3, si se tienen 20 cm
3 de
CCl4, ¿cuál será la masa existente?
38
3.2.5. Incertidumbre en las mediciones
3.2.5.1. Cifras significativas
En el estudio de la química es complicado obtener resultados exactos, debido a esto es
importante indicar el margen de error en las mediciones señalando el número de cifras
significativas, que corresponden a aquellos dígitos obtenidos realmente. En el uso de este
tipo de cifras, el último dígito reportado siempre será incierto. (Chang, 2002)
Por ejemplo, si se midiera un volumen de 6 mL de líquido, empleando una probeta
graduada, la cual tiene una escala con incertidumbre de 1mL, se infiere que el valor no será
exactamente 6 mL sino un intervalo de 5 a 7 mL.
Se pueden seguir las siguientes directrices para reportar las cifras significativas:
- Cualquier dígito diferente de cero es significativo. 845 cm equivale a 3 cifras
significativas; 1,234 kg equivale a 4 cifras significativas.
- Se deben tener en cuenta los ceros que se encuentren entre dos dígitos significativos: 606
posee 3 cifras significativas y 40501 posee 5 cifras significativas.
- Los ceros a la izquierda del primer dígito distinto de cero no son significativos, estos
ceros se emplean para indicar el lugar del punto decimal. Así, 0.08 L posee una cifra
significativa; 0.0000349 posee 3 cifras significativas. (Chang, 2002)
3.2.5.2. Exactitud y precisión
Analizando mediciones y cifras significativas, conviene diferenciar exactitud y precisión.
La exactitud es una magnitud que indica qué tan cercana se encuentra una medición al
valor real medido. Por otro lado, la precisión indica la concordancia entre dos o más
mediciones realizadas en el mismo análisis.
3.2.6 Tabla periódica
La tabla periódica es aquella en la cual se encuentran organizados y agrupados los
elementos que poseen propidades físicas y químicas semejantes. Actualmente, se organizan
los elementos de acuerdo a su número atómico, en filas horizontales llamadas períodos y
en columnas verticales llamadas grupos.
39
Ilustración 5. Representación de los datos que aporta la tabla periódica sobre cada elemento
químico. (Tomado de Hipertexto Santillana 1, p. 60)
Para el siglo XVIII ya se habían descubierto la mayoría de elementos químicos, ya se
habían analizado algunas de sus propiedades físicas y químicas y su capacidad de
combinarse con otros elementos y producir nuevas sustancias. El gremio científico se llenó
de información sumamente valiosa, de tal manera que fue necesario buscar estrategias para
organizar dichos datos, de manera útil y de fácil acceso. Estos hechos fueron responsables
de dar como resultado la tabla periódica.
Ilustración 6. Triadas de Döbereiner. (Tomado de Hipertexto Santillana 1, p. 62)
Uno de los intentos por organizar los elementos químicos descubiertos hasta la época, fue
la propuesta de Johann Döbereiner, quien en 1829 separó los elementos químicos en grupos
de a tres, la particularidad de su organización fue que cada grupo compartía similitudes en
sus propiedades físicas y químicas, a esta organización la llamó tríadas, como se observa
en la ilustración 5. Otro aspecto para resaltar es que el elemento central de cada tríada
correspondía al promedio aritmético aproximado de los pesos de los otros dos.
40
También para el año 1829 otro químico se dedicó a la búsqueda de un sistema para
organizar los elementos químicos. Johan Alexander Newlands, ordenó los elementos
teniendo en cuenta sus pesos atómicos crecientes, luego de ubicar siete elementos observó
que al ubicar el octavo, se repetían las propiedades químicas del primero. En sus
observaciones no tuvo en cuenta al Hidrógeno y a los gases nobles. Newlands otorgó a su
sistema el nombre de: ley de octavas. (Ilustración 6).
Ilustración 7. Octavas de Newlands. (Tomado de Hipertexto Santillana 1, p. 62)
Aunque las observaciones aportadas por Newlands no eran acertadas, dieron origen a los
grupos y los períodos de la tabla periódica actual. Su sistema de ordenamiento tenía un gran
inconveniente, ya que aunque algunas propiedades tenían concordancia, otros grupos de
elementos tenían características totalmente lejanas unas de otras.
Las investigaciones continuaron, en la búsqueda de ese sistema que le permitiera a
cualquier científico identificar a los elementos químicos siguiendo un patrón definido.
Cuarenta años después de las propuestas de Döbereiner y de Newlands, llegaron las
publicaciones de los científicos Ivanovich Dmitri Mendeleiev y Lothar Meyer.
Aunque realizaron publicaciones por separado, se encontraron conclusiones con bastantes
coincidencias, los dos llegaron a ordenar los 63 elementos conocidos hasta ese momento,
Mendeleiev hizo énfasis en las propiedades químicas de los elementos, mientras que Meyer
hizo hincapié en las propiedades físicas.
El valor agregado que tuvo Mendeleiev en sus estudios es que dejó espacios en blanco,
siguiendo la suposición que aún quedaban elementos por descubrir. Su organización
constaba de filas y columnas, de modo que, los elementos que quedaban en la misma fila
tenían propiedades químicas semejantes. Fue tan acertado el resultado de sus estudios que
incluso llegó a proponer algunas propiedades de los elementos que iban en los espacios en
blanco, aún sin haber sido descubiertos. El producto final de sus análisis fue el primer
boceto de tabla periódica y también la proposición de la ley periódica:
41
“Las propiedades de los elementos químicos no son arbitrarias, sino que varían con el
peso atómico de manera periódica”
Ilustración 8. Tabla periódica propuesta por Mendeleiev. (Tomado de Hipertexto Santillana 1, p
63)
Si bien el sistema propuesto por Mendeleiev no respondía a las características de los
elementos, aportó luces para un sistema práctico, el cual surgió en 1913 gracias a Henry G.
J. Moseley, quien sugirió que el peso atómico no era atributo para la organización de los
elementos, la manera más eficaz de organizarlos era por su número atómico de manera
creciente.
Estos aportes también modificaron la ley periódica, la cual actualmente se enuncia de esta
manera:
“Las propiedades físicas y químicas de los elementos son función periódica de sus números
atómicos”
Actualmente se conocen 118 elementos químicos, organizados por su número atómico (Z).
Los elementos se organizan en filas horizontales llamadas períodos y columnas
denominadas grupos.
42
Ilustración 9. Esquema de tabla periódica moderna. (Tomado de Hipertexto Santillana 1, p. 63)
3.2.6.1. El átomo
Las definiciones que ha tenido el átomo a través de la historia han sido muy variadas,
pasamos de la unidad indivisible e inamovible al significado de: “partícula mínima,
provista de electrones, protones y neutrones, capaz de participar en una reacción química”.
Dicho significado, producto del estudio de las teorías atómicas propuestas hasta el
momento.
El átomo se subdivide en núcleo y periferia, el núcleo conformado por neutrones y
protones, éstos últimos con carga positiva. Muchas de las propiedades físicas del átomo
dependen del núcleo (masa, densidad y radiactividad). La periferia se compone por los
electrones, cargados negativamente y son los encargados de otorgarle las propiedades
químicas al átomo y de ahí se desprende su capacidad de formar compuestos mediante
interacciones químicas.
3.2.6.2 Número atómico (Z)
Esta característica indica el número de protones que conforman el núcleo, el cual se
representa con la letra Z. En la tabla periódica este número otorga orden a los elementos
químicos.
Cabe recordar que la carga de un átomo en su estado elemental siempre debe ser igual a 0,
de manera que el número Z también indica la cantidad de electrones que posee un átomo.
Por ejemplo, el átomo de hidrógeno, el más sencillo que se conoce, tiene un núcleo
compuesto por un protón que es neutralizado por un electrón orbitando alrededor. De esta
43
manera su número atómico es Z = 1. (Mondragón, Peña, de Escobar, Arbeláez, &
González, 2010).
3.2.6.3 Número másico (A)
Este número hace referencia a la sumatoria entre el número de protones y de neutrones de
un átomo, se representa con la letra A.
Las investigaciones han demostrado que la mayoría de la masa del átomo se concentra en el
núcleo, la masa de los electrones es prácticamente despreciable.
Consideremos el siguiente ejemplo: el elemento sodio contiene 11 protones y 12 neutrones
en su núcleo. Esto significa que Z es igual a 11 y A es igual a 23, es decir, la suma de 11
protones y 12 neutrones. El número de neutrones presente suele representarse con la letra
N. (Mondragón, Peña, de Escobar, Arbeláez, & González, 2010)
Na: 11 protones y 12 neutrones
A = Z (11) + N (12) A = 23
3.2.6.4 Masa atómica
Masas tan pequeñas como las de un átomo o sus subpartes son imposibles de detectar por
las balanzas más avanzadas actualmente. Pero si es necesario conocer sus valores para los
cálculos que se realizan en el laboratorio, por este motivo se crearon medidas para obtener
un valor determinado, comparando los elementos con la masa de un elemento patrón.
La masa de un elemento patrón se toma de manera arbitraria, después de muchos años de
estudios y análisis, se llegó a la conclusión que el carbono debe ser el elemento tomado
como patrón para los análisis, ya que su masa es exactamente 12 u.m.a. (Unidades de Masa
Atómica). Esto quiere decir que una u.m.a. es igual a 1/12 de la masa del carbono.
Es apropiado aclarar que cuando se habla de masa atómica, la unidad va a ser la u.m.a.,
dicha unidad se puede tomar también como gramos, obteniéndose una nueva magnitud:
Carbono = 12 u.m.a
Carbono = 12 átomo- gramo
3.2.6.5 Masa molecular
Esta magnitud describe la masa de una molécula, la cual corresponde a la sumatoria de las
masas atómicas de las partículas que la conforman. Para realizar este cálculo es necesario
conocer la fórmula de la molécula, la cual aporta los elementos y su cantidad.
Ejemplo: Calcular la masa molecular del ácido sulfúrico, su fórmula química es H2SO4.
44
Para resolver el ejercicio es preciso organizar los datos:
Tabla 7. Datos necesarios para calcular la masa de ácido sulfúrico.
Elemento Masa atómica No. Átomos Total
H 1 2 2
S 32 1 32
O 16 4 64
Luego de organizar lo datos, queda realizar los cálculos pertinentes, multiplicando la masa
atómica de cada átomo, por la cantidad presente en la fórmula.
- Se tienen 2 átomos de hidrógeno y cada uno pesa 1 u.m.a, entonces:
H = 1 x 2 = 2
- De la misma manera se realiza el cálculo con los demás átomos:
S = 32 x 1 = 32
O = 16 x 4 = 64
- Por último se realiza la sumatoria de los resultados obtenidos:
2 + 32 + 64 = 98
Esto quiere decir que la masa molecular del H2SO4 equivale a 98 u.m.a.
3.2.7 Nomenclatura de compuestos inorgánicos
La nomenclatura química nació como respuesta a la necesidad de manejar un mismo
lenguaje en ciencias, debido a que alrededor del mundo se manejan diversos sistemas
tipográficos, la diferencia de idiomas y la infinidad de los mismos complicaban muchísimo
el estudio de la química. En la antigüedad y aún en la edad moderna las traducciones sobre
estudios científicos dan campo a especulaciones y a confusiones. De manera que la
nomenclatura permite hablar el mismo “idioma” en cualquier parte del mundo.
45
Ilustración 10. Símbolos propuestos por los alquimistas para representar las sustancias químicas. (Tomado de Hipertexto Santillana 1, p. 102)
Los inicios de la nomenclatura otorgaban un origen “cósmico” a las sustancias químicas, de
manera que los alquimistas manejaban una simbología basada en los cuerpos celestes. El
misticismo estaba presente en cualquier rama del aprendizaje tal como se observa en la
ilustración 9.
Dalton fue el primer científico en proponer un sistema de signos desprovisto de creencias
filosóficas, su modelo se basaba en series de círculos y líneas, para representar las
sustancias hasta el momento conocidas, pero fue Berzelius quien propuso utilizar como
símbolo la letra inicial del nombre en latín de cada elemento, esta simbología dio origen a
los símbolos de la tabla periódica tal como los conocemos hoy. Por ejemplo: el cobre se
simboliza Cu, por su nombre en latín “cuper”; el oro se simboliza Au por su nombre en
latín “aurum”. Desde entonces hasta ahora se han descubierto gran cantidad de elementos
y, aunque no todos tienen nombre en latín, si se usa la primera o las primeras letras de su
nombre como símbolo en la tabla periódica.
46
Ilustración 11. Símbolos propuestos por Dalton para representar algunas sustancias químicas.
(Tomado de hipertexto Santillana 1, p. 102)
Las fórmulas químicas nacieron de la misma manera que los símbolos de los elementos,
debido a que basta con juntar los símbolos de los elementos que conforman una sustancia
para representarla, teniendo en cuenta la cantidad de átomos presentes en una molécula de
dicha sustancia y siguiendo algunas reglas de jerarquía y prioridad de grupos funcionales.
Como ejemplo podemos tomar la muy conocida fórmula del agua:
H2O
La representación quiere decir que una molécula de agua se compone de un átomo de
oxígeno (O) y dos átomos de hidrógeno (H), la cantidad de átomos de una molécula se
representa colocando un subíndice al lado del símbolo químico correspondiente.
Si tomamos como ejemplo un ácido:
H2SO4
En este caso el ejemplo simboliza al ácido sulfúrico, formado por la contaminación del
ambiente. La fórmula se refiere a que una molécula está formada por dos átomos de
hidrógeno (H), un átomo de azufre (S) y cuatro átomos de oxígeno (O).
47
Las sustancias químicas sufren diversas combinaciones, motivo por el cual se agruparon
bajo el nombre de funciones químicas. Esta agrupación se hizo teniendo en cuenta las
características y el comportamiento en común que tienen algunas sustancias.
Se define a una función química como: “conjunto de compuestos o sustancias con
características y comportamiento comunes”. (Mondragón, Peña, de Escobar, Arbeláez, &
González, 2010)
Ahora, dentro de las definiciones de función química, entra a participar otro concepto que
es el de: “grupo funcional”, la literatura especializada lo define como un átomo o una
combinación de átomos responsables de las propiedades o características de una sustancia.
La química se divide en dos ramas principales, la química orgánica y la inorgánica, sobre
esta última, se realizaron 4 grandes subdivisiones sobre las funciones químicas que se
pueden presentar. Las funciones corresponden a: óxidos, ácidos, bases y sales.
3.2.7.1 Óxidos
Ilustración 12. Formación de óxidos y nomenclatura. (Tomado de Hipertexto Santillana 1, p. 107)
La ilustración 12 resume las reacciones de formación de los óxidos y su respectiva
nomenclatura. Dada la capacidad del oxígeno para combinarse casi con cualquier elemento,
la función óxido abarca una amplia variedad de sustancias. Los óxidos son compuestos
binarios, resultan de la combinación del oxígeno con otro elemento de la tabla periódica.
Teniendo en cuenta la gran cantidad de compuestos que pueden producirse, también se
generaron estrategias para nombrar a los compuestos químicos, siguiendo algunas reglas,
que involucran el número de oxidación, los electrones de valencia que poseen los elementos
involucrados etc.
48
Cuando el oxígeno se combina con un metal, se dice que se produjo un óxido básico,
cuando la combinación se efectúa con un no metal, se da origen a un óxido ácido.
Tabla 8. Ejemplos de óxidos con su respectiva nomenclatura.
Fórmula Nombre Tipo de óxido
CaO Óxido de Calcio; óxido cálcico Óxido básico
Cl2O3 Óxido cloroso Óxido ácido
3.2.7.2 Hidróxidos
También reciben el nombre de bases, caracterizados principalmente por su afinidad para
liberar iones –OH en solución acuosa. Otras de sus características principales son su
elevado pH, su sabor amargo y su composición ternaria, vuelven azul el papel tornasol rojo
y son incoloros frente a la fenolftaleína, formados por un metal, hidrógeno y oxígeno. La
importancia de las bases radica en la industria, ya que son el sustrato para la producción de
jabones, cosméticos y detergentes.
Para nombrar estos compuestos, se denominan con la palabra hidróxido seguida del
elemento correspondiente.
Tabla 9. Nomenclatura de hidróxidos.
Fórmula Nombre
NaOH Hidróxido de Sodio
KOH Hidróxido de Potasio
3.2.7.3 Ácidos
Los ácidos son sustancias que se comportan de manera similar a los hidróxidos, en este
caso poseen la facilidad de liberar iones H+
en solución acuosa. Poseen sabor amargo, tiene
la propiedad de disolver los metales, vuelven rojo el papel tornasol azul y presentan
coloración magenta en presencia del indicador fenolftaleína.
En química orgánica se reconocen dos clases de ácidos:
3.2.7.3.1 Ácidos hidrácidos
Son compuestos binarios, formados por la combinación de Hidrógeno y un no metal. (Tabla
10)
49
3.2.7.3.2 Ácidos oxácidos
Son compuestos ternarios, se forman por la combinación de Hidrógeno, un no metal y
oxígeno. Se obtienen mediante la reacción de un óxido ácido con agua.
Tabla 10. Ejemplos de ácidos, clasificación y nombre.
TIPO DE ÁCIDO FÓRMULA NOMBRE
Ácidos Hidrácidos
HCl Ácido Clorhídrico
HBr Ácido Bromhídrico
HF Ácido Fluorhídrico
Ácidos oxácidos
HNO3 Ácido Nítrico
H2CO3 Ácido Carbónico
H2SO4 Ácido Sulfúrico
3.2.7.4 Sales
Cuando se efectúa una reacción entre un ácido y una base, se producirá una sal y agua,
como se describe en la siguiente reacción.
Las sales se forman mediante la acción de una especie catiónica con una especie aniónica,
las cuales provienen del ácido y de la base correspondiente. En la reacción anterior el Sodio
aporta la carga y el Cloro es responsable de la carga negativa de la molécula.
Tabla 11. Clasificación de las sales, ejemplos y nomenclatura.
TIPO DE SAL FÓRMULA NOMBRE
Hidrácidas NaCl Cloruro de sodio
Oxácidas Na2CO3 Carbonato de sodio
Ácidas NaHCO3 Carbonato ácido de sodio,
bicarbonato de sodio
Básicas Al(OH)(NO3) Nitrato básico de aluminio
3.2.8 Estequiometría
Los cambios químicos que suceden a diario se representan por medio de reacciones
químicas. Existen diversos tipos de reacciones y se representan por medio de ecuaciones
químicas.
50
3.2.8.1. Ecuaciones químicas
Una reacción química describe el proceso mediante el cual una o más sustancias
(reactivos), se transforman en otras sustancias (productos). Las ecuaciones químicas
describen dichos procesos, en los cuales se emplean diversos símbolos para indicar los
procesos y las sustancias involucradas.
Los reactivos y los productos se separan por medio de una flecha, como en el siguiente
ejemplo:
La anterior ecuación se lee de la siguiente manera:
“El reactivo A más el reactivo B producen el reactivo AB”
Cuando existe más de un reactivo y más de un producto involucrados en la reacción, se
escriben sus fórmulas químicas, separadas por signos de adición:
En el anterior ejemplo se observa la reacción de combustión entre el gas propano y el
oxígeno para producir gas carbónico, agua y energía. Los dígitos en color rojo, se
denominan coeficientes estequiométricos y corresponden a la cantidad de moléculas
involucradas en la reacción, la cual se lee de la siguiente manera:
“Una molécula de propano reacciona con 5 moléculas de oxígeno, para producir 3
moléculas de gas carbónico y energía”
3.2.8.2. Tipos de reacciones químicas
Existen varios criterios para clasificar los diversos tipos de reacciones químicas:
- Con base en los procesos químicos ocurridos, se dividen en reacciones de: síntesis,
descomposición, sustitución o desplazamiento, doble descomposición, óxido- reducción y
neutralización.
- Con base en el sentido que lleva la reacción, se subdividen en reacciones reversibles e
irreversibles.
51
- Con base en los cambios energéticos producidos, se clasifican en reacciones
endotérmicas o exotérmicas.
3.2.8.2.1. Reacciones de síntesis
En este tipo de reacciones, dos o más sustancias se combinan, formando una sustancia
nueva. (Mondragón, Peña, de Escobar, Arbeláez, & González, 2010)
En los anteriores ejemplos se observa como dos sustancias A y B en combinación,
producen una nueva sustancia, con propiedades físicas y químicas diferentes.
3.2.8.2.2. Reacciones de descomposición
Al contrario de los ejemplos anteriores, en estas reacciones, se tiene un compuesto inicial
que por cambios energéticos, se descompone en sustancias más sencillas.
3.2.8.2.3 Reacciones de sustitución
También se denominan reacciones de desplazamiento, en las cuales una sustancia simple
reacciona con una más compleja, lo cual da lugar a una trasposición o traslado de uno de
sus componentes.
En el ejemplo anterior se observa cómo el zinc desplaza al hidrógeno del ácido clorhídrico,
de manera que los productos resultantes son el cloruro de zinc e hidrógeno gaseoso.
(Mondragón, Peña, de Escobar, Arbeláez, & González, 2010)
52
3.2.8.2.4. Reacciones de doble descomposición
La mayoría de estas reacciones suceden en disolución acuosa, medio en el cual las
sustancias reaccionantes se disocian con facilidad dando lugar a iones, los cuáles a su vez
buscan la manera de formar estructuras más estables.
Mientras ocurre la reacción señalada anteriormente, a nivel microscópico van sucediendo
las siguientes semireacciones:
Las semireacciones continúan sucediendo hasta que se alcanza un estado de equilibrio, en
el cual se da la formación de sustancias estables.
3.2.8.2.5. Reacciones de óxido – reducción
La oxidación es un proceso mediante el cual una sustancia química pierde electrones,
resultando un número de oxidación más positivo. De manera análoga sucede el proceso de
reducción, que consiste en la ganancia de electrones, lo cual hace que los números de
oxidación de dicho átomo sean negativos. Este tipo de procesos suceden de manera
simultánea, en la naturaleza suceden todo el tiempo, como la respiración, la fotosíntesis,
etc.
La siguiente reacción describe el proceso ocurrido cuando se mezcla una disolución
concentrada de sulfato de cobre (II) con una lámina de zinc metálico. Pasado el tiempo, se
observa que la lámina se recubre de una capa delgada de cobre:
El sulfato de zinc y el sulfato de cobre son sales que tienen la propiedad de descomponerse
en iones, al entrar encontrarse en medio acuoso, las semireacciones se muestran a
continuación:
53
La ecuación también se puede plantear a razón de los iones:
Cabe recordar que el ion sulfato aparece en ambos lados de la reacción, la cual queda de
manera más sencilla así:
Interpretando la anterior ecuación, el zinc inició con un estado de oxidación neutro y
terminó con estado de oxidación 2+, lo cual quiere decir que cedió dos electrones, dicho de
otra manera, el zinc se oxidó. Por el contrario, el cobre, pasó de estado 2+ a estar
eléctricamente neutro, esto indica que se redujo.
3.2.8.2.6. Reacciones de neutralización
Generalmente suceden entre ácidos y bases, el producto de estas reacciones es una sal y
agua. A continuación se muestra el ejemplo con el ácido clorhídrico presente en los jugos
gástricos y el hidróxido de sodio, componente activo de los antiácidos. El producto de la
reacción será cloruro de sodio y agua.
Otros ejemplos:
3.2.8.2.7. Reacciones reversibles e irreversibles
En las reacciones reversibles, no hay un punto final, es decir que a medida que los
reactivos se van transformando en productos, estos, a su vez van regresando a su mismo
estado como reactivos en una especie de ciclo. Este ciclo se denomina equilibrio químico,
54
en el cual el flujo de sustancias en ambos sentidos es similar. El modo de simbolizar estas
reacciones corresponde a la separación entre reactivos y productos, con dos medias flechas
o con una flecha en dos direcciones, para la formación de ácido clorhídrico, por ejemplo:
Se habla de reacciones irreversibles, cuando los reactivos reaccionan completamente hasta
convertirse en productos, sin dejar posibilidad para que se originen nuevamente los
reactivos. La reacción termina cuando se agota por completo el reactivo que se encuentra
en menor cantidad. La manera de representar este tipo de reacciones es separando reactivos
de productos, con una flecha que vaya en un único sentido, como ejemplo tenemos la
reacción de formación del hidróxido de sodio:
3.2.8.2.8. Reacciones exotérmicas y endotérmicas
En todas las transformaciones químicas puede producirse o liberarse energía. Cuando el
sistema libera energía, la mayoría de veces en forma de calor, se habla de una reacción
exotérmica, cuando el sistema absorbe energía del medio para efectuar la reacción se habla
de una reacción endotérmica.
3.2.8.2.8.1. Reacciones exotérmicas
Ejemplos de estas reacciones son la combustión, la fermentación y la mayoría de reacciones
de formación de compuestos, en los cuales se ve involucrada la liberación de energía. En
algunos casos, para llevar a cabo las reacciones exotérmicas es necesario un pequeño aporte
inicial de energía, como el suministrado por el fósforo para prender la estufa, el
combustible al motor de un carro o el suministro de energía térmica en los procesos de
fermentación del pan. (Mondragón, Peña, de Escobar, Arbeláez, & González, 2010).
En todos los ejemplos mencionados, la cantidad de energía liberada es muy superior a la
energía suministrada al comienzo de la reacción.
3.2.8.2.8.2. Reacciones endotérmicas
Para que estas reacciones lleguen a término, es necesario suministrar energía al sistema.
55
Para la purificación del hierro, se deben suministrar 467,47 kJ/mol por cada 2 moléculas de
óxido de hierro, esta energía es consumida totalmente. (Mondragón, Peña, de Escobar,
Arbeláez, & González, 2010)
3.2.8.3. Balanceo de ecuaciones
Mediante estudios y análisis se comprobó que la cantidad de materia que interviene en una
reacción química permanece constante, antes, durante y después de ocurrida la reacción.
Gracias al uso de la balanza y cálculos de masas y pesos, el químico francés Lavoisier
propuso lo siguiente:
“la suma de las masas de las sustancias que intervienen como reactantes, es igual a la
suma de las masas de las sustancias que aparecen como productos”
Este enunciado se conoce actualmente como la ley de la conservación de la masa.
(Mondragón, Peña, de Escobar, Arbeláez, & González, 2010)
3.2.8.3.1. ¿Cómo se balancea una ecuación química?
Para balancear o equilibrar una ecuación se hace uso de coeficientes numéricos antes de
cada fórmula, tanto en reactivos como en productos, de tal manera que el número de
átomos sea el mismo en ambos lados de la ecuación. Por ejemplo:
La anterior es reacción de descomposición del óxido de mercurio. Se puede establecer la
siguiente relación de masas:
Tabla 102. Comparación de masas en reactivos y productos para la descomposición del óxido de
mercurio.
Reactivos Productos
Átomo Peso Átomo Peso
Hg 200,5 g Hg 200,5 g
O 16 g O2 16 g x 2 = 32
Total reactivos 216,5 g Total productos 232,5 g
Es notorio que resulta menor masa en los reactivos, lo cual no cumple con la ley de la
conservación de masa. Por este motivo se empiezan a ajustar los coeficientes de manera
que las masas coincidan a ambos lados de la reacción, de la siguiente manera:
56
Realizando el respectivo balance de masas:
Tabla 13. Ecuación balanceada para la descomposición del óxido de mercurio.
Reactivos Productos
Átomo Peso Átomo Peso
Hg 200,5 g x 2 = 401 g Hg 200,5 g x 2 = 401 g
O 16 g x 2 = 32 g O2 16 g x 2 = 32
Total reactivos 433 g Total productos 433 g
En el balance se refleja que la reacción ahora cumple con la ley de conservación de la masa,
la masa es la misma en reactivos y en productos.
3.2.8.4 Reactivo límite y reactivo en exceso
El reactivo que se consume totalmente en una reacción química, se denomina reactivo
límite, la cantidad máxima de producto que se forma depende de él; cuando la reacción
llega al punto final, quiere decir que el reactivo límite se ha consumido por completo. El
reactivo que no se consume por completo y que se encuentra en mayor proporción se llama
reactivo en exceso.
Se podría tener en cuenta el siguiente ejemplo:
- Supongamos que se desean preparar unos sándwiches con una rebanada de jamón y
dos rebanadas de pan cada uno. Para dicha acción se dispone de 4 rebanadas de
jamón y seis rebanadas de pan. ¿Cuántos sándwiches se pueden preparar?
Realizando el análisis, resulta evidente que únicamente se pueden preparar 3 sándwiches y
sobraría una rebanada de jamón. El pan es el ingrediente que está limitando la reacción, ya
que se consumió primero. Ahora, revisando un ejemplo con una reacción química:
- ¿Cuántos moles de cloruro de plomo (II) PbCl2 pueden obtenerse a partir de la reacción
entre 20 g de cloruro de fósforo (III) PCl3 y 45 g de fluoruro de plomo (II) PbF2?
(Mondragón, Peña, de Escobar, Arbeláez, & González, 2010)
La ecuación anterior corresponde al proceso de formación de cloruro de plomo, la ecuación
se encuentra balanceada, para responder al ejercicio es necesario conocer también los pesos
moleculares (Pm) de las sustancias involucradas:
Pm PbF2 = 245,18 g/mol
57
Pm Pcl3 = 137,2 g/mol
Como el ejercicio requiere de una respuesta en moles, es necesario transformar las masas
de los reactivos en moles, de la siguiente manera:
Basados en los resultados anteriores, se intuye que el reactivo límite es el PCl3, el cuál
reaccionará completamente, quedando el PbF2 como reactivo en exceso. Realizando la
relación con la ecuación balanceada se tiene que, teóricamente reaccionan 2 moles de PCl3
con cada 3 moles de PbF2, entonces 0.146 moles de PCl3 reaccionarán con:
Son necesarias 0,219 moles de PbF2 para que reaccione todo el cloruro de fósforo. Ahora es
necesario conocer cuántas moles de PCl3 se necesitan para que reaccionen completamente
0,184 moles de PbF2:
Teniendo en cuenta los dos últimos resultados, es correcto afirmar que el reactivo límite es
el PbF2 y el reactivo en exceso es el PCl3. Esto quiere decir que al final de la reacción no
van a quedar moles de fluoruro de plomo, puesto que se consume toda la cantidad, las
moles que quedarán de cloruro de fósforo, serán:
Teniendo en cuenta la proporción de la reacción:
Finalmente, se obtienen las siguientes moles de cloruro de plomo, que era la pregunta
inicial del ejemplo:
58
3.2.10.5. Porcentajes de rendimiento en las reacciones
A partir de la ecuación se puede determinar la cantidad de producto que puede obtenerse, a
esta cantidad máxima se le conoce como rendimiento teórico. Se habla en términos
teóricos, porque en la práctica esa cantidad puede ser inferior debido a numerosas razones:
- Mala manipulación de los reactivos
- Condiciones de presión o temperatura que no son ideales
- Técnica inadecuada de separación de una mezcla, en la cual se pierde cantidad de reactivo
- Productos de baja calidad y pureza
El rendimiento real de una reacción se expresa de la siguiente manera:
Analicemos el siguiente ejemplo:
La etapa final en la obtención industrial de la aspirina es la reacción del ácido salicílico con
el anhídrido acético, respondiendo a la siguiente reacción:
Un analista realizó la reacción con 25 g de ácido salicílico y más de 30 g de anhídrido
acético, obteniendo24, 3 g de aspirina. ¿Cuál es el porcentaje de rendimiento de la
reacción?
El ácido salicílico está limitando la reacción y el anhídrido acético se encuentra en exceso,
analizando la ecuación, se infiere que se encuentra balanceada, realizando las relaciones
molares de la siguiente forma:
Moles de ácido salicílico:
59
Se habrían obtenido 32,6 g de aspirina, si el rendimiento hubiese sido del 100%. El
ejercicio dice que realmente se obtuvieron 24,3 g, por lo tanto el % de rendimiento queda
así:
Las condiciones de laboratorio, disminuyeron la probabilidad de un rendimiento de 100%,
obteniéndose de esta manera un 74,5% (Mondragón, Peña, de Escobar, Arbeláez, &
González, 2010)
3.2.8.6. Pureza de reactivos y productos
La mayoría de las sustancias que se manipulan en el laboratorio, contienen impurezas. Esto
representa diferencias en los pesos moleculares, afectando así la calidad de los productos
obtenidos.
Por este motivo es importante cuantificar las impurezas, para que al momento de realizar
los cálculos estequiométricos, reflejen la cantidad real de reactivo puro. Analicemos el
siguiente ejemplo:
¿Cuántos g de óxido de magnesio se obtienen a partir de 150g de magnesio con 80% de
pureza en presencia de oxígeno? (Mondragón, Peña, de Escobar, Arbeláez, & González,
2010)
Como primera medida se debe establecer la cantidad real de magnesio, a partir del dato de
pureza aportado (80%)
Este resultado quiere decir, que solo 120 g de magnesio son puros, de los 150 g iniciales.
Ahora se procede a realizar el cálculo estequiométrico.
La manera más sencilla es emplear la relación molar, por tal motivo se transforman los
gramos de magnesio en moles.
Remitiéndonos a la reacción, 2 moles de Mg producen 2 moles de MgO, por lo tanto 5
moles de Mg producirán 5 moles de MgO. Para finalmente, obtener la cantidad en gramos
de MgO obtenido:
60
3.2.9. Análisis químico
La química analítica surge a raíz de la necesidad de obtener datos verídicos y con altos
grados de precisión en las determinaciones de laboratorio. Se fundamenta en una serie de
ideas y métodos aplicables a todos los campos de las ciencias, la ingeniería y la medicina.
La información cuantitativa y cualitativa es importante para llevar a cabo un análisis
químico. El análisis cualitativo establece la identidad química de las especies en una
muestra, ampliamente utilizado en criminalística, calidad de alimentos y fármacos entre
otras sustancias. El análisis cuantitativo determina las cantidades específicas de dichas
especies químicas, en datos numéricos. (Skoog, Holler, Crouch, & West, 2015)
La química analítica involucra todos los campos de estudio, entre otros, se citan los
siguientes ejemplos:
- En medicina, se analizan constantemente las concentraciones de CO2 y O2 presentes
en la sangre, para la detección de algunas enfermedades.
- Se mide cuantitativamente la cantidad de hidrocarburos emitidos por los
automóviles, para controlar la eficiencia de los equipos que controlan la emisión de
gases.
- La detección cuantitativa de nitrógeno aporta el dato sobre su cantidad de proteínas
y por consiguiente su valor nutricional.
- La cuantificación de los iones potasio, calcio y sodio en los fluidos de animales
permiten verificar su acción de la conducción de señales nerviosas.
En algunos textos se considera a la química como la ciencia central, la transversalidad que
posee el análisis químico, lo convierte en instrumento esencial para los laboratorios
clínicos, industriales, farmacéuticos, gubernamentales y académicos alrededor del mundo.
(Ilustración 13)
61
Ilustración 13. Relación de la química analítica con algunas ciencias y disciplinas. (Tomado de Fundamentos de química analítica, p. 3)
3.2.9.1. Métodos analíticos cuantitativos
Existen diversos métodos para la obtención de datos cuantitativos, a través de la masa o el
volumen de la muestra que se está analizando; también existen métodos asistidos por
equipos de laboratorio, como los métodos electroanalíticos o los métodos espectroscópicos.
3.2.9.2. Proceso para analizar una muestra
Se debe seguir una secuencia de pasos para realizar un análisis cuantitativo, dichas pautas
sirven como guía de trabajo, algunas de ellas pueden ser omitidas o transformadas,
dependiendo de las condiciones de análisis o la muestra. (Ilustración 14)
62
Ilustración 14. Proceso de análisis cuantitativo. (Tomado de Fundamentos de química analítica, p. 5)
La ruta que se sigue constantemente en el laboratorio, se representa en línea vertical, la cual
describe la selección de un método y la preparación de la muestra. Posteriormente se hacen
pruebas de solubilidad, se eliminan interferencias (como impurezas, sustancias ajenas a la
muestra) y se procede a analizar y determinar la certeza de los resultados.
3.2.9.2.1 Selección de un método
La selección del método apropiado para analizar una muestra, suele ser el paso más difícil,
una buena elección requiere de experiencia e intuición. Deben considerarse aspectos como
el tiempo de ejecución, los recursos económicos y tecnológicos necesarios y sobre todo la
calidad de los datos que se desean obtener.
Los equipos que se necesiten, la mayoría de veces requieren pretratamientos como la
calibración o la preparación de soluciones estándar, lo cual dificulta y toma mayor tiempo
para la ejecución del análisis. (Skoog, Holler, Crouch, & West, 2015)
63
3.2.9.2.2. Selección de la muestra
Para que los resultados obtenidos sean significativos, se debe asegurar que la muestra
recolectada sea lo más homogénea y libre de impurezas posible. Se deben aplicar técnicas
óptimas para el muestreo, almacenamiento y transporte de las muestras. Las muestras
inorgánicas suelen representar menos dificultad para la toma y su conservación que las
muestras orgánicas, especialmente hospitalarias y alimenticias.
En resumen, se debe asegurar un buen proceso de muestreo, dada la sensibilidad de las
muestras y porque dicho proceso es la principal fuente de errores analíticos.
3.2.9.2.3. Preparación de la muestra
Algunas muestras necesitan una preparación previa para poder proceder a su análisis. Por
ejemplo, una muestra sólida debe triturarse y en algunos casos disolverse para facilitar las
condiciones de análisis. Una muestra vegetal, debe extraerse, disolverse y almacenarse de
manera que factores como la volatilización o la luz UV no afecten sus componentes.
Otro factor para temer en cuenta es la solubilidad, ya que no todas las sustancias se
disuelven con facilidad, esto puede dificultar procesos posteriores, como los análisis
preliminares.
Dentro de este paso, se puede citar también la eliminación de interferencias, se denomina
así al grupo de sustancias que afectan la medición final del analito. Mediante procesos de
separación de mezclas, ya sea físicos o instrumentados, se pueden aislar estos componentes
no deseados.
3.2.9.2.4. Medición y cálculo de la concentración
Debido a que las características físicas y químicas de una sustancia, son proporcionales a su
concentración, ésta es una variable a tener en cuenta y de la cual dependen las conclusiones
de análisis. Es un proceso que no presenta gran dificultad, debido a que los datos
cuantitativos y las nuevas tecnologías facilitan el proceso.
3.2.9.2.5. Evaluación de los resultados y medición del grado de confiabilidad
Una regla de oro dicta que en el laboratorio los resultados no están completos hasta que no
se demuestra su confiabilidad. Es necesario ingeniar la manera de medir la incertidumbre,
de manera que los datos obtenidos tengan validez.
3.2.10. Sustancias químicas y operaciones en química analítica
El desarrollo de las técnicas de análisis, las herramientas y las sustancias empleadas en el
análisis químico, han cambiado y mejorado con el paso del tiempo. El desarrollo
tecnológico de los instrumentos de medición (balanzas electrónicas y analíticas), titulantes
64
automáticos y demás instrumentos controlados por medio de computadores, han facilitado
en gran medida el trabajo del analista químico. Aparte, proveen mayor velocidad, precisión
y exactitud en los resultados de análisis.
3.2.10.1. Selección y manejo de reactivos y sustancias químicas
La pureza de los reactivos tiene mucha importancia en la exactitud de los resultados, por
eso se debe procurar hacer los análisis con las sustancias destinadas a tal propósito.
3.2.10.1.1. Clasificación de sustancias químicas
3.2.10.1.1.1. Grado analítico
Este tipo de sustancias cumplen con los estándares mínimos establecidos por las
organizaciones internacionales, en los cuales se reportan cantidades de interferencias,
concentraciones, grados de incertidumbre y demás datos de interés.
3.2.10.1.1.2. Grado estándar primario
Este tipo de reactivos, son cuidadosamente analizados por el proveedor, una gran cantidad
de datos se reportan en sus etiquetas, todos con un altísimo grado de pureza y confiabilidad.
3.2.10.1.1.3. Reactivos con propósito específico
Algunas sustancias tienen un uso específico, no son aptas para otro tipo de
determinaciones, ejemplos de ellas son algunos solventes utilizados en técnicas como la
espectrofotometría y la cromatografía. También se aporta en la etiqueta datos sumamente
especializados y de uso especial.
3.2.11. Normas para manipulación de reactivos
En el análisis químico se requiere de reactivos y productos con características conocidas.
Un frasco de reactivo recién abierto, proporciona alto grado de confianza siempre y cuando
se maneje de la forma adecuada. La contaminación con el ambiente o la dosificación con
una pipeta sucia pueden alterar la composición de un reactivo y hacerlo casi que inservible.
Por este motivo se establecen las siguientes pautas a seguir en el laboratorio:
- Seleccionar sustancias químicas de calidad óptima, utilizar la cantidad mínima de
reactivo requerida.
- Colocar la tapa de cada frasco, inmediatamente después de utilizarlo.
- Nunca regresar al frasco un residuo de reactivo, se corre el riesgo de contaminación.
- No introducir herramientas a un frasco que contenga un reactivo sólido, a excepción
de las microespátulas o cucharas destinadas a ello.
- Mantener las repisas y mesones del laboratorio limpias y organizadas. Si ocurre
algún derrame, limpiar inmediatamente.
65
- Seguir la normatividad para la disposición de residuos y desechos químicos.
3.2.12. Limpieza y rotulado del material de laboratorio
Un análisis realizado por duplicado o por triplicado aumenta el grado de confiabilidad en
los resultados. Es prudente marcar e identificar vasos de precipitado, crisoles y matraces
que contengan muestras o soluciones patrón.
Todos los materiales empleados dentro del laboratorio, deben lavarse y limpiarse
adecuadamente antes de su uso. Generalmente se utilizan mezclas con detergente, agua
desionizada y se dejan secar al ambiente, se debe evitar al máximo el uso de paños o toallas
para secar los utensilios de laboratorio. En análisis orgánico se emplean generalmente
solventes como la acetona, el hexano y el cloroformo para remover restos de grasa y
humedad.
3.2.13. Equipos de laboratorio
3.2.13.1. Equipos para medición de masa
Es aconsejable utilizar una balanza analítica en las mediciones, ya que provee de altos
grados de exactitud. Para análisis cualitativos se puede emplear una balanza común, ya que
no se requiere mucha precisión.
3.2.13.1.1. Balanzas analíticas
Se emplea para determinar masas que pueden variar entre 1g y unos cuantos kilogramos,
con una precisión estimada en 105 aproximadamente. Las balanzas analíticas más comunes,
denominadas macrobalanzas, poseen una capacidad máxima de entre 160 y 200g. Estas
balanzas proveen una desviación estándar de ±0.1 mg. Otros tipos de balanzas como las
semimicroanalíticas, tienen una capacidad aproximada de 10 a 30 mg, con una precisión
de ±0.01 mg.
El avance tecnológico que han sufrido las balanzas ha sido gigantesco, se eliminaron
técnicas manuales y el uso de pesos estándar, lo cual disminuía la confiabilidad y no
permitía que los datos fueran replicables, sin hablar de la pérdida de tiempo y lo tedioso del
proceso. (Skoog, Holler, Crouch, & West, 2015)
3.2.13.1.1.1. Normas de uso de una balanza analítica
La balanza analítica es un instrumento que, como la mayoría de instrumentos de
laboratorio, debe manejase con extremo cuidado. Antes de cualquier manipulación se deben
consultar las instrucciones de uso y las reglas generales para cada marca y modelo, en lo
posible tratar de seguir las siguientes instrucciones:
- Centrar lo mejor posible ña carga en el platillo.
66
- Proteger la balanza de la corrosión, no colocar directamente las muestras. Emplear
materiales de vidrio, plástico o metal no reactivos.
- Revisar las precauciones especiales para la pesada de líquidos.
- Consultar al auxiliar de laboratorio si la balanza se encuentra calibrada.
- Mantener limpia la balanza.
- No pesar objetos calientes.
- Emplear pinzas o papel cristal para manipular objetos y así evitar la transferencia de
humedad hacia ellos.
3.2.13.2. Desecadores
El horno o mufla se utiliza normalmente para remover la humedad de muestras sólidas,
pero no suele ser la mejor técnica para aquellas sustancias que se descomponen o para
sustancias que no eliminan completamente el agua.
Para minimizar la absorción de agua de sustancias previamente secadas, se emplean
desecadores para almacenar las muestras mientras se enfrían.
Ilustración 15. Partes de un desecador. (Tomado de Fundamentos de Química Analítica, p. 26)
La ilustración 15 muestra a un desecador con sus partes. La base debe contener algún
agente secante, como cloruro de sodio anhidro, sulfato de calcio (Drierita), perclorato de
magnesio anhidro (Anhidrona o Dehidrita) o pentóxido de fósforo. Normalmente la tapa y
la base se adhieren con ayuda de una capa de grasa que asegure un buen sellado.
67
3.2.13.3. Herramientas para filtración y calcinación de sólidos
Crisoles
Estos instrumentos solo sirven como contenedores, son apropiados los crisoles de
porcelana, óxido de aluminio y platino, ya que mantienen su masa constante. El proceso
consiste en colectar el sólido en un papel filtro, transferir el papel y la muestra a un crisol
de pesada y calcinar el papel con fuego.
Crisoles de filtración
Con ayuda de una bomba de vacío, estos crisoles además de servir como contenedores se
pueden adaptar para la recolección de precipitados. Se fabrican con ciertos grados de
porosidad y resistencia a la temperatura (aprox. 200ºC). se encuentran en materiales como
vidrio, cuarzo y porcelana.
Papel filtro
Es un importante medio de filtración. Se fabrica a partir de fibras de celulosa tratadas con
HCl y HF para eliminar impurezas metálicas y sílice, además es libre de cenizas.
Ilustración 16. Sistema de filtración al vacío. (Tomado de Fundamentos de análisis químico, p. 34)
3.2.13.4. Reglas para manipular objetos calientes
Aparte de la seguridad en el laboratorio, es preciso seguir las siguientes reglas para
asegurar que no haya pérdida de la muestra.
- No colocar objetos calientes sobre la mesa de trabajo, el choque térmico puede
romper o fracturar el contenedor.
- Permitir que el objeto regrese a temperatura ambiente colocándolo sobre una
superficie de cerámica o de madera.
- Mantener las pinzas de caliente limpias y no permitir que tengan contacto directo
con la muestra.
68
3.2.13.5 Medición del volumen
Es pertinente tener en cuenta el efecto de la temperatura en la medición de un volumen,
tanto el líquido como la capacidad del recipiente pueden variar. La mayoría de los equipos
de medición volumétrica tienen bajo coeficiente de expansión, aunque el cambio es
despreciable, se debe prestar atención a estas variaciones mínimas.
Equipos para la medición precisa del volumen
Los equipos más empleados en el laboratorio para la medición de volumen son: la pipeta,
la bureta y el matraz volumétrico.
Todas estas herramientas vienen rotuladas por el fabricante, de manera que se indica la
calibración, la temperatura apta para su funcionamiento y el intervalo de error o tolerancia
que posee cada uno.
3.2.13.5.1. Pipetas
Estos equipos permiten la transferencia de volúmenes conocidos desde un recipiente a otro.
Las pipetas volumétricas o graduadas permiten transferir volúmenes entre 0,5 y 200 mL.
Ilustración 17. Tipos de pipetas usadas en el laboratorio. a) Pipeta volumétrica, b) pipeta Mohr,
c). Pipeta serológica, d). Micropipeta. (Tomado de Fundamentos de análisis químico, p. 35)
La mayoría de las pipetas se fabrican con un código de color para cada volumen, lo que
facilita su identificación y su manejo. Todas tienen una marca de calibración hasta la cual
69
deben ser llenadas, sin embargo una cantidad mínima de líquido tiende a quedarse en la
punta de algunas pipetas.
En la ilustración 17 se observan las micropipetas, las cuales poseen un aditamento especial
que permite tomar volúmenes muy pequeños con alto grado de exactitud, este aspecto
también depende de la manipulación del analista y la práctica que posea.
Tabla 14. Características de las pipetas.
Nombre Función Capacidad (mL)
Volumétrica Entrega de
volumen fijo 1-200
Mohr Entrega de
volumen variable 1-25
Serológica Entrega de
volumen variable 0.1 – 10
Micropipeta
Entrega de
volumen fijo y variable
0.001 - 1
3.2.13.5.2. Buretas
Estas herramientas permiten entregar volumen variable de líquido, con una precisión mayor
que las pipetas. Se utilizan en su mayoría, para procesos de titulación.
Consiste en un tubo calibrado que contiene la sustancia, acompañado de una llave o válvula
de paso que permite controlar el flujo de titulante.
3.2.13.5.3. Matraces volumétricos
Son recipientes que se fabrican con capacidades que varían entre 5 ml hasta 5L, vienen
calibrados con una línea marcada en el cuello del matraz, que indica su capacidad total. Se
emplean para la preparación de soluciones estándar y para la dilución de muestras.
70
Ilustración 18. Bureta y matraces volumétricos. (Tomado de Fundamentos de análisis químico, p. 38)
3.2.13.6. Normas para el uso de material volumétrico
En general, es necesario el mismo tipo de limpieza para todos los materiales de laboratorio.
El lavado debe realizarse con detergentes y agentes que retiren los restos de muestras, y
agua destilada, rara vez deben secarse los elementos volumétricos. Para el uso de este tipo
de materiales, se deben seguir las siguientes normas generales:
- La curvatura que presenta el líquido contenido dentro del material volumétrico se conoce
como menisco. La medida por debajo de dicha línea, corresponde a la marcación del
volumen.
- La lectura siempre debe realizarse a la altura de los ojos, en lo posible el mismo analista
debe realizar las mediciones.
- Nunca succionar con la boca el líquido para medirlo con una pipeta. En este caso se
emplean los pipeteadores. Llenar la pipeta, teniendo precaución que no queden burbujas de
aire contenidas.
- Purgar las pipetas con una cantidad mínima del líquido a medir, deslizando dicha cantidad
por las paredes de la pipeta.
- NO sacudir la pipeta ni golpearla la punta contra el mesón.
3.2.13.7. Normas generales de seguridad en el laboratorio químico
Dentro del laboratorio químico existe el riesgo latente de accidente de trabajo, derrame o
fuga de sustancias peligrosas, por esta razón se deben manejar protocolos para atender y
prevenir estas situaciones. Las siguientes reglas pueden ayudar a disminuir o minimizar la
posibilidad de accidentes:
71
- Antes de iniciar cualquier labor, se deben identificar todas las medidas de seguridad, el
lavaojos, el extintor, la ducha de emergencias. Es necesario aprender a usarlos.
- Emplear siempre que sea posible los elementos de protección personal (EPP`s). La
protección para ojos debe ser permanente y bajo ningún motivo está permitido el uso de
lentes de contacto dentro del laboratorio.
- Se debe considerar a todas las sustancias como potencialmente peligrosas y tóxicas. Se
debe evitar a toda costa el contacto de reactivos con la piel, el uso de la bata es obligatorio
y permanente. En caso de exposición o derrame accidental en el cuerpo, se debe lavar con
suficiente agua y retirar las ropas contaminadas.
- No se permite el trabajo de una persona sola en el laboratorio, por lo menos dos personas
deben estar allí si se presenta una emergencia.
- Bajo ninguna circunstancia se debe comer o beber dentro del laboratorio.
- Utilizar calzado adecuado, antideslizante y que no necesite cordones. El cabello siempre
debe estar recogido y la bata completamente abotonada.
- Utilizar las campanas de extracción siempre que se realicen prácticas que desprendan
vapores, no oler o inhalar directamente de la botella los líquidos volátiles.
- Desechar correctamente las sustancias residuales, en los contenedores destinados para
cada caso.
3.2.13.7 Titulaciones
Las valoraciones volumétricas o titulaciones involucran la medición del volumen de una
disolución de concentración conocida que es necesario para reaccionar completamente con
el analito. (Skoog, Holler, Crouch, & West, 2015)
Una titulación se lleva a cabo añadiendo lentamente la disolución estándar desde una
bureta o algún otro aparato dispensador de líquidos hacia una disolución que contiene al
analito; se sigue este proceso hasta que se pueda juzgar que la reacción entre los dos se ha
completado. El volumen o masa de reactivo necesario para completar la valoración se
determina a partir de la diferencia entre la lectura inicial y la lectura final. (Skoog, Holler,
Crouch, & West, 2015)
El punto de equivalencia en una valoración es el punto teórico que se alcanza cuando la
cantidad de titulante añadido es químicamente equivalente a la cantidad de analito en la
muestra.
No se puede determinar el punto de equivalencia de una valoración de manera
experimental. En lugar de eso, solo se puede estimar su posición observando algún cambio
72
físico asociado con la condición de equivalencia química. La posición de este cambio se
llama punto final de la valoración. La diferencia en el volumen o la masa entre el punto de
equivalencia y el punto final se conoce como error en la valoración.
Por lo general, los indicadores se añaden al analito en disolución para producir cambios
físicos observables (que ponen en evidencia el punto final) cuando se llega al punto de
equivalencia o cerca de él. En la región cercana al punto de equivalencia ocurren cambios
grandes en la concentración relativa del analito o del titulante. Estos cambios de
concentración provocan cambios en la apariencia del indicador. (Skoog, Holler, Crouch, &
West, 2015)
Los cambios observados en los indicadores incluyen la aparición o desaparición de un
color, cambios de color, y la aparición o desaparición de turbidez. Por ejemplo, el indicador
que se utiliza en la valoración por neutralización de ácido clorhídrico con hidróxido de
sodio es la fenolftaleína, que provoca un cambio de color en la disolución, la cual pasa de
incolora a rosa una vez que se ha añadido un exceso de hidróxido de sodio.
3.2.13.8. Estándar primario
Un estándar o patrón primario, es un compuesto altamente purificado que sirve como
material de referencia en las valoraciones y otros métodos analíticos, del cual depende en
gran medida la exactitud del método analítico empleado. Un estándar primario debe
cumplir las siguientes características:
- Alta pureza
- Estabilidad atmosférica
- Ausencia de agua
- Solubilidad media, según el medio de valoración
- Masa molar relativamente grande
3.2.14. Propiedades de la materia
Todas las sustancias que conforman el universo se presentan en un estado de agregación
definido: sólidos, líquidos y gases componen toda la materia visible e invisible. Existen
estados de la materia intermedios, los coloides son un buen ejemplo, que se encuentra entre
los estados sólido y líquido, o el plasma, que se presenta en temperaturas superiores a los
10000 °C, como en el sol y demás estrellas.
Una de las explicaciones sobre dichos estados de la materia, se encuentra en los modelos
atómicos, que se someten a ciertas fuerzas e interacciones moleculares que tienden a
separarlas o mantenerlas según sea el caso. (Mondragón, Peña, de Escobar, Arbeláez, &
González, 2010). Condiciones como la temperatura, la presión o el ambiente alteran o
transforman los estados de la materia, es preciso el ejemplo de un cubo de agua, el cual se
73
mantiene sólido en temperaturas cercanas a los 0°C, pero si lo comparamos con un cubo de
mantequilla, éste, mantiene su estado sólido a 30°C. Si se suministra calor, eventualmente
las dos sustancias se convertirán en vapor, ¿a qué se deben estas propiedades de la materia?
3.2.14.1. Propiedades de los líquidos
Los líquidos poseen propiedades intermedias entre el estado gaseoso y el estado sólido. Se
asemejan a los gases en cuanto a que fluyen y se adaptan al recipiente que los contiene, una
buena analogía a nivel intermolecular de los líquidos sería una bolsa de canicas, la cual se
agita vigorosamente y permite la fluidez de los objetos. (Spencer, Bodner, & Ryckard,
2000)
A nivel estructural, es preciso realizar una comparación entre las densidades de sustancias
en sus diferentes estados para comprender de mejor manera su comportamiento y
características.
Tabla 15. Comparación del volumen de 3 sustancias en los diferentes estados de agregación.
Sólido (g/cm3) Líquido (g/cm
3) Gaseoso (g/cm
3)
Argón 1,65 1,40 0.001784
Neón 1,026 0,8081 0,001251
Oxígeno 1,426 1.149 0,001429
La diferencia de fuerzas intermoleculares, energía de enlace y demás es lo que determina
las diferencias de densidad en los diferentes estados de la materia, para la misma sustancia.
El agua, en estado sólido representa una estructura bastante rígida, en la cual existe poca o
nula movilidad entre sus partículas. Con un aumento de temperatura, aumenta también la
energía cinética y el espacio entre las moléculas, otorgando fluidez a la sustancia,
finalmente, el estado gaseoso es aquel en el que las moléculas tienen total libertad de
movimiento, fuerzas de adhesión y cohesión prácticamente nulas y altas velocidades.
Ilustración 19. Representación de las partículas en estado sólido, líquido y sólido respectivamente. (Tomado de Química. Estructura y dinámica, p. 344)
74
La ilustración 12 muestra las diferencias entre los tres estados de la materia, en un sólido,
las partículas encajan casi perfectamente, este “empaquetamiento” disminuye en un líquido
y casi que desaparece en una sustancia en estado gaseoso. Esta disminución es la encargada
que los líquidos y los gases fluyan con facilidad y tomen la forma de los recipientes que los
contienen. (Spencer, Bodner, & Ryckard, 2000)
La fuerza de atracción entre las partículas de un líquido es suficiente para mantenerlas
relativamente cercanas, los choques entre las moléculas de un líquido son mucho más
probables que en una sustancia en estado gaseoso. Estos choques ocasionan también la
formación de pequeños grupos de partículas que se desintegran rápidamente. (Spencer,
Bodner, & Ryckard, 2000)
3.2.14.2. Propiedades de los gases
La teoría cinético – molecular expone que las partículas de los gases poseen movimiento
constante y aleatorio, aparte la mayor parte del volumen de un gas es espacio vacío, su
comportamiento se puede comparar con un grupo de moscas dentro de un frasco. En cuanto
a propiedades físicas, es notorio que los gases son:
- Fáciles de comprimir
- Se expanden para llenar sus recipientes
- Ocupan mucho más espacio, en relación con su volumen real
- Las moléculas de los gases se mueven en línea recta, hasta que chocan con otra
molécula que le hace cambiar su trayectoria.
- El aumento de temperatura es directamente proporcional al aumento de los choques
entre partículas.
Al igual que los demás estados de la materia, los gases se encuentran fuertemente afectados
por la presión y la temperatura. Existe una creencia que afirma que las moléculas de un gas
no poseen fuerzas de adhesión, lo cual es erróneo, si fuera cierto no se condensarían las
partículas para formar líquidos. Dichas fuerzas existen, aunque en cantidades ínfimas.
3.2.14.3 Propiedades de los sólidos
La palabra sólido por su misma naturaleza define a este estado de agregación de la materia.
Mantienen su forma, su rigidez, se podría afirmar que casi no se encuentran espacios vacíos
en su conformación lo cual indica altas fuerzas de adhesión y cohesión. El término también
describe que los sólidos ocupan las 3 dimensiones (alto, largo y ancho).
A medida que se aumenta la temperatura, la energía cinética de las moléculas aumenta, a tal
modo que la adhesión de las moléculas disminuye llevando la sustancia a un estado líquido
y eventualmente a estado gaseoso si la temperatura continúa en aumento.
75
3.2.15. Cambios de fase
Como se expuso en el numeral 3.2.1.1 (Propiedades de la materia), existen factores que
determinan el paso de una sustancia de estado sólido a líquido y a gaseoso, en procesos
reversibles y continuos. Un ejemplo típico sería el ciclo del agua, en el cual el agua en
estado gaseoso (nubes), cae a la tierra en forma líquida (lluvia), se mantiene congelada en
los polos y en forma líquida en el trópico y regresa a las nubes en forma de vapor de agua,
para repetir el ciclo infinidad de veces.
Ahora se realiza dicha comparación entre los 3 estados de la materia, pero teniendo en
cuenta las variables de la temperatura y el tiempo.
Ilustración 20. Comparación entre el cambio de temperatura y el cambio de fase a razón del tiempo, partiendo de un cubo de hielo y finalizando en vapor de agua. (Tomado de Química.
Estructura y dinámica, p. 359)
Cuando se calienta un cubo de hielo, se puede decir que la temperatura inicial es 0ºC, lo
cual corresponde a la temperatura de fusión del agua, al pasar esa barrera el agua comienza
a calentarse hasta llegar a los 100ºC, en los cuales la totalidad de las partículas de agua se
encuentra en estado líquido, cruzando esa barrera el agua se va a encontrar en estado de
vapor hasta que se volatilice totalmente. (Zumdahl & Donald, 2012)
3.2.16. Propiedades de las disoluciones
La mayoría de las reacciones que ocurren en la naturaleza, se realizan en soluciones
acuosas. El agua que consumimos no posee únicamente átomos de hidrógeno y oxígeno,
sino una compleja mezcla de elementos como el cloro, que sirve para descontaminarla,
minerales disueltos y algunos metales.
76
Una disolución es una mezcla homogénea, en la cual sus componentes se integran de
manera uniforme. Si se tomaran dos muestras de la misma solución, deben contener
exactamente las mismas características físicas y químicas. Las disoluciones pueden ser
también sólidas, como en el caso del latón, una disolución de cobre y zinc. (Zumdahl &
Donald, 2012)
Las disoluciones se conforman por soluto, el cual se encuentra en menor proporción y
solvente, el cual se encuentra en mayor proporción. Cuando se disuelve azúcar en agua, el
azúcar será el soluto y el agua será el solvente.
Existe un tipo de disoluciones en las cuales el soluto es un compuesto iónico, como una sal,
(Ilustración 14), la cual se disuelve en aniones y cationes individuales, manteniéndose
separados.
Ilustración 21. Solución de cloruro de sodio (NaCl) y agua. (Tomado de Principios de Química, p. 476)
El agua también puede disolver compuestos no iónicos, como el azúcar, el etanol, el vino o
la cerveza. Dependiendo de factores como la polaridad, su naturaleza o su concentración.
3.2.16.1. Proceso de disolución
Incluso en las sustancias muy solubles existe un límite para determinar que tanto soluto es
capaz de disolver el solvente. ¿Por qué en algunas ocasiones el azúcar queda en el fondo de
la taza de café?
El café tiene cierta capacidad para disolver el azúcar, a medida que se agregue más azúcar,
dicha capacidad irá disminuyendo, hasta que ya no pueda disolverlo más, quedando de esta
manera el residuo o precipitado en el fondo de la taza. Una descripción de las disoluciones
a nivel físico, las clasifica como soluciones saturadas, insaturadas y sobresaturadas.
3.2.16.2. Tipos de soluciones
Cuando una disolución llega a un punto de equilibrio entre el soluto y el solvente, se habla
de soluciones saturadas, quiere decir que no acepta más soluto, no tiene posibilidad de
disolverlo.
77
Las soluciones insaturadas son aquellas que pueden aceptar una cantidad más de soluto,
para llegar al punto de equilibrio.
Las soluciones sobresaturadas son aquellas que exceden la cantidad de soluto que al
solvente le es posible solubilizar, el soluto sobrante se precipita en el fondo del recipiente
que contiene la mezcla.
3.2.16.3. Factores que afectan la solubilidad
Hay factores que posibilitan o impiden la formación de una disolución, entre otros, se citan
los siguientes:
- Naturaleza de los reactantes: Existe el postulado que “semejante disuelve semejante”. Hay
sustancias que poseen cierta afinidad, lo cual hace que se combinen con mayor facilidad, es
probable formar una solución entre alcohol y agua, pero no formar una solución entre agua
y aceite. Variables como la densidad y la polaridad están inmersos en este tipo de
combinaciones.
- Estado de agregación del soluto o el solvente
3.2.16.4. Formas de expresar la concentración
Se denomina concentración a la relación que existe entre el soluto y el solvente de una
disolución. Dicha expresión se maneja en unidades determinadas. Por ejemplo, una
solución de rehidratación oral (suero) contiene 20,5 g de una mezcla de sodio y glucosa por
cada litro de solución. A continuación se describen las posibilidades de expresar
concentraciones en diferentes unidades.
3.2.16.4.1. Porcentaje en masa y ppm
El porcentaje en masa también se denomina en la literatura como porcentaje en peso, el
cual expresa la masa de soluto presente en una masa de solución.
Supongamos que se prepara una disolución disolviendo 1 g de cloruro de sodio en 48 g de
agua. ¿Cuál será el porcentaje en masa de la solución? (Zumdahl & Donald, 2012)
78
3.2.16.4.2. Molaridad
Es la expresión que describe la cantidad de soluto en moles y el volumen de la disolución
en litros, se describe como el número de moles de soluto por volumen de la disolución en
litros”.
Entonces, si se tiene una disolución 1 molar, quiere decir que contiene 1 mol de soluto por
cada litro de solución. (Zumdahl & Donald, 2012)
Ejemplo: determinar la concentración molar de una disolución que contiene 11,5 g de
NaOH en 1,5 L de solución.
Calcular primero la cantidad de moles presentes en 11,5 g de NaOH
Ahora es posible determinar la molaridad:
3.2.17. La escala de pH
Debido a que la concentración de iones de hidrógeno en una disolución, suele ser bastante
pequeña, se definió el uso de una escala específica para determinar dicha concentración. La
escala de pH permite representar la acidez de una disolución, se define como:
Ejemplo: calcular el pH de una disolución que contiene una concentración de hidrogeniones
de 1,0 x 10-5
M.
La solución tendrá un pH de 5, lo cual le proporciona carácter ácido. Ver Ilustración 15
79
3.2.17.1. Cálculo de pOH
Ilustración 22. Comparación del pH con algunas sustancias de uso común. (Tomado de Química.
Estructuras y dinámicas, p. 528)
La escala de pH es una medición logarítmica con base 10, lo cual quiere decir que el pH
cambia en una unidad por cada cambio de la potencia 10 en la concentración de
hidrogeniones. Por ejemplo, una disolución de pH 3 tiene una concentración de H+ de 10
-3
M, la cual es 10 veces la de una disolución de pH 4 ([H]+ = 10
-4 M) y 100 veces ka de una
disolución de pH 5. En la ilustración 15 se ubican diversas sustancias de uso cotidiano en la
escala de pH, la cual va de 1 a 14, siendo 1 el carácter más ácido y 14 el carácter más
básico. (Zumdahl & Donald, 2012)
Si se desea conocer la concentración de iones de OH- en una disolución, se utiliza la
siguiente fórmula:
Por lo tanto, para una disolución con [OH]- = 1,0 x 10
-12 M, el pOH será:
80
3.2.17.2. Medición del pH
Con frecuencia se emplean en el laboratorio medidores de pH o pHmetros para determinar
el pH de una disolución, con altos grados de precisión. Consiste en un dispositivo
electrónico con una sonda, que puede sumergirse en una disolución de pH desconocido.
También es común el uso de papel indicador de colores, que se comparan con una escala de
colores, aunque ofrecen una precisión menor.
Ilustración 23. A la derecha se observa un medidor de pH, a la izquierda papel indicador
universal, los dos para mediciones de pH. (Tomado de Química. Estructura y dinámica, p. 528)
3.2.17.3. Soluciones amortiguadoras
Las disoluciones amortiguadoras o reguladoras son aquellas que resisten cambios de pH,
aún en presencia de ácidos o bases fuertes. Este tipo de disoluciones son de vital
importancia en los seres vivos, debido a que las células sobreviven únicamente en un
intervalo de pH bastante estrecho. Para que los humanos sobrevivan, el pH de la sangre
debe mantenerse entre 7,35 y 7,45, este intervalo se mantiene gracias a diversos sistemas
reguladores.
En química, si se agregan 0,01 moles de HCl a un litro de agua pura, el pH cambia de pH 7
a 2, es decir un cambio de 5 unidades. Sin embargo, si se adicionan 0,01 moles de HCl a
una disolución a una disolución de ácido acético 0,1 M (vinagre de cocina) y acetato de
sodio 0,1 M, el pH cambia de 4,74 a 4,66, es decir, un cambio de solo 0,08 unidades de pH.
La última disolución es amortiguadora, solo experimenta un cambio ligero de pH en
presencia de un ácido o una base fuerte.
3.2.18. Química orgánica
Actualmente se define a la química orgánica como la ciencia que estudia los compuestos de
carbono. Se dedicó el estudio específico del carbono porque forma enlaces fuertes con otros
átomos de carbono y con una gran variedad de otros elementos, cosa que no pueden hacer
los demás elementos.
81
Las cadenas y anillos de átomos de carbono son tan variadas que se puede formar una
variedad interminable de moléculas. Esta diversidad de los compuestos de carbono es la
base para la vida en la Tierra. Los seres vivos están formados de compuestos orgánicos
complejos con funciones estructurales, químicas o genéticas. El término orgánico
literalmente significa «derivado de los organismos vivos». Originalmente, la ciencia de la
química orgánica era el estudio de los compuestos que se extraían de los organismos vivos
o productos naturales. Compuestos tales como azúcar, urea, levadura, ceras y aceites
vegetales eran considerados «orgánicos» y se aceptó el Vitalismo como teoría que
explicaba su origen: la creencia en que los productos naturales necesitaban una «fuerza
vital» para ser creados. Por tanto, la química orgánica era el estudio de los compuestos que
tenían esa fuerza vital. En el siglo xix, la experimentación demostró que los compuestos
orgánicos se podían sintetizar a partir de compuestos inorgánicos. En 1828, el químico
alemán Friedrich Whöler convirtió el cianato de amonio, obtenido a partir de amoniaco y
ácido ciánico, en urea simplemente calentando el cianato en ausencia de oxígeno. (Wade,
2004)
La urea también proviene de los seres vivos y se creía que contenía la fuerza vital, a pesar
de que el cianato de amonio es inorgánico y por tanto, según aquella creencia, no poseía la
fuerza vital. Algunos químicos sostenían que esa fuerza vital provenía de las manos de
Whöler, pero la mayoría reconocieron la posibilidad de sintetizar compuestos orgánicos a
partir de compuestos inorgánicos. Desde que el Vitalismo se descartó a comienzos del siglo
xix. Se podría pensar que esta idea habría ya desaparecido, pero sería equivocado el
pensamiento, ya que el Vitalismo hoy forma parte de la mentalidad de las personas que
creen que los productos «naturales» son diferentes y más saludables que aquellos
compuestos exactamente iguales, «artificiales», que han sido sintetizados. (Wade, 2004)
3.2.18.1. El átomo de carbono
Los elementos se caracterizan por el número de protones que poseen en el núcleo (número
atómico). El número de neutrones normalmente es parecido al número de protones, pero
bajo algunas condiciones este número puede variar. Los átomos que tienen el mismo
número de protones pero diferente número de neutrones se llaman isótopos. Por ejemplo, el
átomo de carbono más común es el que tiene seis protones y seis neutrones en el núcleo; su
número másico (suma de protones y de neutrones) es 12, por lo que lo escribimos con el
símbolo 12
C. Aproximadamente el 1 % de los átomos de carbono tienen 7 neutrones y su
82
número másico es 13, simbolizado por 13
C. Una fracción muy pequeña de átomos de
carbono tiene ocho neutrones, por lo que su número másico es 14. El 14
C es un isótopo
radioactivo, con un periodo de semidesintegración (tiempo que tarda una determinada masa
de ese isótopo en desintegrarse y perder la mitad de su masa) de 5730 años. Este tiempo de
desintegración del ,4C se utiliza para determinar la edad de los materiales orgánicos de
hasta unos 50 000 años de antigüedad. (Wade, 2004)
Actualmente se obtienen más de 60000 compuestos orgánicos nuevos, por lo cual se
subdividen todos estos tipos de sustancias por sus características físicas y químicas y su
comportamiento frente a otras sustancias.
3.2.18.2. Hidrocarburos
Son sustancias conformadas por átomos de hidrógeno y carbono, se dividen en alcanos,
alquenos, alquinos y aromáticos.
- Alcanos
Son hidrocarburos que sólo contienen enlaces sencillos. Para nombrar un alcano
generalmente se utiliza el sufijo -ano y un prefijo que indica el número de átomos de
carbono.
Tabla 11. Correspondencia entre el nombre y el número de carbonos en los alcanos.
Nombre del alcano No. de carbonos
Metano 1
Etano 2
Propano 3
Butano 4
Pentano 5
Hexano 6
Heptano 7
Octano 8
Nonano 9
decano 10
Los cicloalcanos son una clase especial de hidrocarburos que forman anillos. Estas
conformaciones dan lugar a formas geométricas y totalmente simétricas, cada vértice de la
estructura corresponde a un carbono.
83
Ilustración 24. Representación de cicloalcanos.
Los alcanos son los componentes principales de los combustibles, de la gasolina, del aceite
de motor, del fuel oil y de la «cera» de parafina. Aparte de las reacciones de combustión,
los alcanos son muy poco reactivos. Los alcanos son poco reactivos ya que no tienen
grupos funcionales, que suelen ser los responsables de que una sustancia reaccione. (Wade,
2004)
- Alquenos
Son hidrocarburos que contienen enlaces dobles carbono-carbono. El doble enlace carbono-
carbono es la parte más reactiva de un alqueno, por lo que se dice que el doble enlace es el
grupo funcional del alqueno. Los alquenos se nombran utilizando el sufijo – eno. (Wade,
2004)
- Alquinos
Son hidrocarburos que tienen como grupo funcional triples enlaces carbono - carbono. Para
nombrar los alquinos generalmente se utiliza el sufijo -ino, aunque algunos de los nombres
comerciales (acetileno, por ejemplo) no siguen esta regla. (Wade, 2004)
En un alquino, cuatro átomos han de estar en línea recta. Estos cuatro átomos no pueden
formar parte fácilmente de un anillo, por lo que los cicloalquinos son raros. Los
cicloalquinos sólo son estables si el anillo es muy grande.
- Hidrocarburos aromáticos
84
Son muchos de ellos derivados del benceno, representado por un anillo hexagonal con tres
dobles enlaces. Esta disposición de los enlaces es particularmente estable, por las
características químicas del carbono y su geometría molecular.
Ilustración 25. Compuestos aromáticos.
3.2.18.3. Funciones orgánicas
El carbono tiene la facilidad de enlazarse con el oxígeno, el nitrógeno, el fósforo, y el
azufre. Cada una de las sustancias resultantes se caracteriza a manera física y química, sus
utilidades en la industria son bastante amplias, así como su presencia en la mayoría de
procesos biológicos.
Las características de estos grupos de compuestos se agruparon a manera de funciones
orgánicas, que poseen propiedades y comportamientos definidos.
3.2.18.3.1. Compuestos oxigenados
Cuando las cadenas carbonadas se adhieren a átomos de oxígeno, generalmente se pueden
formar los siguientes compuestos: alcoholes, éteres, cetonas, aldehídos, ácidos carboxílicos
y derivados de ácidos.
- Alcoholes
Un alcohol es un compuesto en el cual, un grupo OH sustituyó a un hidrógeno de un
alcano. Los alcoholes se clasifican en alcoholes primarios, alcoholes secundarios y
alcoholes terciarios, dependiendo si el grupo OH está unido a un carbono primario,
secundario o terciario. (Yurkanis, 2008)
Ilustración 26. Tipos de alcoholes, dependiendo la cantidad de OH. (Tomado de Química
Orgánica, p. 87)
85
El grupo funcional es el centro de reactividad en una molécula orgánica. En un alcohol, el
grupo funcional es el OH. El sistema IUPAC usa sufijos para indicar ciertos grupos
funcionales; por ejemplo, el nombre sistemático de un alcohol se obtiene cambiando la “o”
en el final del nombre del hidrocarburo primario por el sufijo “ol”. (Yurkanis, 2008)
- Éteres
Un éter es un compuesto en el que un oxígeno está unido con dos cadenas carbonadas. Si
los sustituyentes alquilo son idénticos, el éter es un éter simétrico; si los sustituyentes son
diferentes, se trata de un éter asimétrico. (Yurkanis, 2008)
Ilustración 27. Estructuras de éteres. (Tomado de Química Orgánica, p. 86)
En la ilustración 25 se observan 3 ejemplos de éteres, el éter etil-metílico, presenta una
estructura asimétrica, con un grupo alquilo a la izquierda y otro de dos carbonos a la
derecha, el éter dietílico es simétrico, presentando 2 carbonos a cada lado del oxígeno,
finalmente se observa la estructura del éter ciclohexil isopentílico, que posee un anillo de
Ciclohexano a la derecha y un alcano sustituido de cinco carbonos, cabe resaltar que el
grupo éter nunca va a ser terminal, siempre se va a encontrar entre dos cadenas de carbono.
- Aldehídos y cetonas
Dentro de los compuestos orgánicos oxigenados, se encuentran dos grupos que se
caracterizan por la dificultad que presentan para sustituirse por otro grupo acilo. Los
aldehídos y las cetonas pertenecen a esta clase. El H unido al grupo acilo de un aldehído y
el grupo R unido al grupo acilo de una cetona no se pueden sustituir con facilidad por un
nucleófilo. (Yurkanis, 2008)
Ilustración 28. Estructura general de un aldehído y una cetona. (Tomado de Química General, p.
723)
86
- Ácidos carboxílicos
Son aquéllos en los que el grupo acilo está unido a un grupo (o átomo) que se puede
reemplazar fácilmente por otro grupo.
Los haluros de acilo, anhídridos de ácido, ésteres y amidas se llaman derivados de ácido
carboxílico porque difieren de un ácido carboxílico sólo en la naturaleza del grupo o átomo
que sustituye al grupo OH del ácido carboxílico.
Ilustración 29. Estructuras generales del ácido carboxílico y sus derivados. (Tomado de Química
General, p. 723)
La ilustración 27 muestra la estructura general de un ácido carboxílico y el sitio por el cual
se da la sustitución o eliminación del grupo funcional, las demás estructuras son derivadas
de los ácidos, es decir, que en algún tipo de reacción sustituyeron el grupo funcional
principal, en el caso de los ésteres, el H del ácido es desplazado por una cadena carbonada.
Los haluros tienen la característica que siempre adicionan un halógeno en la posición del
OH.
En la nomenclatura sistemática (IUPAC), se asigna el nombre a un ácido carboxílico
anteponiendo la palabra “ácido” al nombre del alcano y cambiando su terminación de “o” a
“oico”. Por ejemplo, el alcano de un carbono es metano, por lo que el ácido carboxílico de
un carbono es ácido metanoico. (Yurkanis, 2008)
Los ácidos carboxílicos que contienen seis carbonos o menos se conocen con frecuencia
por sus nombres comunes. Tales nombres los asignaron los químicos hace varios años,
para describir alguna propiedad del compuesto, casi siempre su origen. Por ejemplo, el
ácido fórmico se encuentra en las hormigas, abejas y otros insectos; su nombre proviene de
formica, “hormiga” en latín. El ácido acético, que se encuentra en el vinagre, adquirió su
nombre por acetum, “vinagre” en latín. El ácido propiónico es el más pequeño que tiene
alguna de las características de los ácidos grasos mayores; su nombre procede de las
palabras griegas pro (el primero) y pion (grasa). El ácido caproico se encuentra en la leche
de cabra; la leche de cabra y el ácido caproico poseen olores similares. Caper significa
“cabra” en latín.
87
Ilustración 30. Nomenclatura de ácidos carboxílicos. (Tomado de Química Orgánica, p. 725)
3.2.18.3.2. Compuestos nitrogenados
El nitrógeno forma parte de casi todos los procesos metabólicos, aparte forma parte de los
ciclos biogeotérmicos por su capacidad para enlazarse con cadenas de carbono. Los
compuestos nitrogenados más abundantes son las aminas, amidas y los nitrilos.
- Aminas
Las aminas son derivados alquilados del amoniaco. Como el amoniaco, las aminas son
básicas. (Wade, 2004)
Debido a su basicidad, a algunas aminas se les denomina alcaloides, cuando su origen es
natural. Dentro de este grupo se encuentra la nicotina, un alcaloide tóxico que se encuentra
en las hojas del tabaco.
Ilustración 32. Representación de las aminas según número de sustituyentes. (Tomado de Química
Orgánica, p. 89)
Ilustración 31. Estructura de la nicotina, una amina terciaria. (Tomado de Química
Orgánica, p. 73)
88
El nombre común de una amina se forma con los nombres de los grupos alquilo unidos al
nitrógeno, en orden alfabético, seguidos por “amina”. Todo el nombre se escribe en una
sola palabra.
Ilustración 33. Estructura de aminas y nomenclatura. (Tomado de Química Orgánica, p. 90)
La ilustración 31 muestra diferentes estructuras de aminas, por ejemplo: la metilamina es
una amina primaria compuesta por un grupo alquilo y el grupo funcional amina. La
dietilamina es una amina secundaria compuesta por cadenas de 2 carbonos a cada lado y
finalmente, la etilmetilpropilamina es una amina terciaria, sustituida totalmente por cadenas
de 2 carbonos a la izquierda, un carbono arriba y tres carbonos a la derecha.
- Amidas
Las amidas son derivados de los ácidos que se forman a partir de la combinación de un
ácido con amoniaco o con una amina. Las proteínas tienen la estructura de amidas
complejas, de cadena larga. (Wade, 2004)
Ilustración 34. Ejemplos de amidas. (Tomado de Química Orgánica, p. 73)
- Nitrilos
Un nitrilo es un compuesto que contiene el grupo ciano, —CΞN. Debido a su estructura,
sus enlaces son muy rígidos y únicamente permiten una configuración sp. Formando
estructuras con geometría molecular plana (180º)
89
Ilustración 35. Benzonitrilo, nitrilo con sustituyente aromático. (Tomado de Química Orgánica, p.
73)
3.2.19. Normas de seguridad y buenas prácticas de laboratorio
Como se mencionó en el numeral 3.2.13.7. (Normas generales de seguridad en el
laboratorio químico), es preciso tener en cuenta que dentro del laboratorio químico se
puede presentar cualquier emergencia y el analista debe estar dispuesto a atender cualquier
situación, dotándose de todo el conocimiento y la práctica necesarios.
- ¿Qué es el riesgo químico?
Aquel riesgo derivado del contacto directo con productos químicos, ya sea por
manipulación, inhalación o consumo. El contacto con cualquier agente químico puede
provocar intoxicación, que se define como el conjunto de síntomas derivados de la acción
de un producto tóxico. Cabe resaltar que no todas las personas reaccionan igual al contacto
con las sustancias químicas, esto depende de la toxicidad de la misma, la concentración en
el ambiente, el tiempo de exposición y el estado del individuo afectado.
- Señalización y etiquetado de seguridad
La etiqueta de una sustancia química, es la mayor fuente de información que se puede
obtener, se realiza por parte de todos los fabricantes y de manera obligatoria, para
identificar al producto y los riesgos asociados a su manipulación.
La etiqueta debe contener los siguientes datos:
- Frases R: frases estandarizadas que describen los riegos de manipulación de dicha
sustancia química
- Frases S: Estas frases exponen las indicaciones de seguridad que deben ser
adoptadas por el analista.
- Ficha de datos de seguridad: esta información debe ser entregada por parte de los
fabricantes, para ratificar la información en la etiqueta, de igual manera deben estar
disponibles en cualquier momento para su consulta por medios digitales o físicos.
Aparte de los datos ya mencionados, la ficha de seguridad debe contener aspectos
como: técnicas de desecho de residuos, primeros auxilios, valores límite de
exposición y datos de toxicidad biológica.
- Manipulación de productos químicos
90
El funcionamiento normal de las actividades de una laboratorio, incluyen la manipulación
diaria de sustancias peligrosas. Las operaciones efectuadas pueden ser:
- Traslado y reenvasado de productos
- Almacenamiento
- Operaciones de carga y descarga
- Transporte
Teniendo en cuenta las anteriores acciones, se debe tener en cuenta el uso obligatorio de
elementos de protección personal, el uso de la cabina extractora cuando se manipulen
sustancias volátiles y activar siempre todos los sistemas de ventilación.
Se han desarrollado diversas técnicas para almacenar sustancias químicas, teniendo en
cuenta sus pictogramas de seguridad.
Ilustración 36. Tabla de incompatibilidades para almacenamiento de sustancias químicas. (Tomado de Guía de buenas prácticas de laboratorio, p. 8)
La ilustración 34 muestra las incompatibilidades en almacenamiento, que todos los
laboratorios de análisis químico deben tener en cuenta, de manera que una sustancia tóxica
no debe almacenarse con una sustancia explosiva, debido al alto riesgo de derrame que
siempre va a existir.
- Elementos de protección personal
Se componen de cualquier equipo destinado a proteger al analista de uno o varios riesgos
de laboratorio, que puedan amenazar su seguridad en el trabajo o su salud. Existen variados
elementos de protección, los cuales pueden ser escogidos por el analista dependiendo su
91
necesidad, lo que no es negociable es el uso de bata blanca, protección ocular y guantes de
nitrilo para cualquier operación. La ilustración 35 muestra los diferentes tipos de gafas que
se pueden encontrar para emplearse como elementos de protección ocular.
Ilustración 37. Clases de gafas utilizadas para protección ocular. (Tomado de Guía de buenas
prácticas de laboratorio, p. 21)
- Elementos de protección colectiva
Son elementos de ayuda en caso que se presente alguna emergencia (vertidos, derrames,
salpicaduras). Siempre deben tenerse en buen uso y a disposición de todos los empleados
del laboratorio. La señalización de estos elementos forma parte fundamental de las buenas
prácticas de laboratorio. A continuación se nombran los más comunes:
- Campana o cabina extractora
- Lavaojos
- Duchas de seguridad
- Extintores, mantas contra el fuego
- Alarmas
- Rociadores
- Tierra absorbente
Ilustración 38. Señalización apropiada para los equipos de protección colectiva. (Tomado de Guía
de buenas prácticas de laboratorio, p. 28)
La normatividad colombiana define normas específicas de laboratorio, las cuales se pueden
ajustar dependiendo el tipo de análisis que se lleve a cabo. En general se pueden dividir en
los siguientes aspectos:
92
- Equipos y utensilios de laboratorio
Solicitar equipos que tengan los efectos menos negativos para el medio (con fluidos
refrigerantes no destructores de la capa de ozono, con bajo consumo de energía y agua, baja
emisión de ruido, etc.).
Adquirir adaptadores de corriente para evitar el uso de pilas.
Elegir los útiles más duraderos y con menos consumo, en su elaboración, de recursos no
renovables y energía.
Utilizar extintores sin halones (gases destructores de la capa de ozono). Actualmente están
prohibidos. (Baelo & Martínez, 2013)
- Materiales y productos químicos
Conocer el significado de los símbolos o marcas “ecológicas”.
Elegir, en lo posible, materiales y productos ecológicos con certificaciones que garanticen
una gestión ambiental adecuada.
Proponer la compra de pilas recargables o menos peligrosas (sin mercurio ni cadmio).
Utilizar, en lo posible, productos en envases fabricados con materiales reciclados,
biodegradables y que puedan ser reutilizados o por lo menos retornables a los proveedores.
Comprar evitando el exceso de envoltorios y en envases de un tamaño que permita reducir
la producción de residuos de envases.
Evitar productos en aerosoles. Los recipientes rociadores son similares en eficacia y menos
dañinos para el medio.
- Productos de aseo y desinfección
Conocer los símbolos de peligrosidad y toxicidad.
Comprobar que los productos están correctamente etiquetados con instrucciones claras de
manejo (seguridad y protección del medio ambiente, requisitos de almacenamiento, fechas
de caducidad, actuaciones en caso de intoxicación, etc.).
Elegir los productos químicos y de desinfección y limpieza entre los menos agresivos con
el medio (detergentes biodegradables, sin fosfatos ni cloro; limpiadores no corrosivos, sin
cromo; etc.).
- Normas generales de manejo de residuos
Evitar el contacto directo con los residuos, utilizar EPP`s.
93
Utilizar, siempre que sea posible, material que pueda ser descontaminado con facilidad sin
generar riesgos adicionales al medio ambiente.
Nunca se ha de manipular residuos en solitario.
Para los residuos líquidos, no se emplearán envases mayores de 25 litros para facilitar su
manipulación y evitar riesgos innecesarios.
El transporte de envases de 25 litros o más se realizará en carretillas para evitar riesgos.
También si pesan más de 3 kg y se recorren más de 10 metros lineales.
El vertido de los residuos a los envases se efectuará de forma lenta y controlada.
Interrumpir la operación si se observa cualquier fenómeno anormal. Para trasvasar grandes
cantidades de líquidos, se empleará una bomba manual.
Se deben cerrar los envases entre usos.
Los envases de residuos se depositarán en el suelo para prevenir su caída a distinto nivel.
Los envases no se dejarán en zonas de paso o lugares que puedan dar lugar a tropiezos.
- Almacenamiento de productos
Limitar la cantidad de productos peligrosos en los lugares de trabajo.
Almacenar los productos y materiales, según criterios de disponibilidad, alterabilidad,
compatibilidad y peligrosidad.
Garantizar que los elementos almacenados puedan ser perfectamente identificados
Cerrar herméticamente y etiquetar adecuadamente los recipientes de productos peligrosos
para evitar riesgos.
Actualizar los listados de materiales y productos almacenados y gestionar las existencias
para evitar la caducidad de productos.
- Equipos e instrumentos de laboratorio
Calibrar cuidadosamente los equipos para evitar fallos que produzcan residuos.
Tener en funcionamiento los equipos el tiempo imprescindible para evitar la emisión de
ruido y consumo de energía.
Identificar los riesgos de contaminación medioambiental derivados de la utilización
incorrecta del instrumental y equipos de laboratorio. (Baelo & Martínez, 2013)
94
4. METODOLOGÍA
4.1. Tipo de investigación
Investigación acción participativa
El método de investigación-acción, es uno de los métodos más naturales en la actividad de
la mente humana, involucra aspectos técnicos y sofisticados, pero también aspectos
corrientes y cotidianos. Así como el lanzamiento del Apolo 11 en el año 1969, no se hizo a
la ligera, no fue la construcción de la nave y el lanzamiento al espacio, tal evento tuvo la
necesidad de una cantidad de operaciones, extremadamente específicas, planeadas,
desarrolladas y evaluadas, de tal manera que se asegurara el éxito de la operación, la
integridad de los tripulantes y su regreso al planeta. De la misma manera, se planea, se
desarrolla, se ejecuta y se evalúa todo en la vida cotidiana, procurando siempre llegar al
lugar que nos proponemos.
Es en el aula, el ambiente en el cual el método de investigación- acción ha tenido mayor
difusión y aplicación. Viene al caso recordar que desde hace algunos años, en los países en
vía de desarrollo se ha atenuado una crisis educacional, relacionada con diversos factores:
interés del alumno; utilidad de los contenidos; uso de nuevas tecnologías (TIC’s); aparición
de nuevos modelos educativos (validación, escuela abierta, educación por ciclos). En toda
esta problemática, el papel del educador es determinante. (Labarca, 2011)
Para nadie es un secreto actualmente que los resultados en pruebas estandarizadas (ICFES,
ECAES, PISA) responden a factores como las reiteradas ausencias del estudiante, la
repitencia y la deserción. Otro factor que me atrevo a señalar, es el bajo nivel de exigencia
en pruebas de admisión a universidades o a institutos de educación superior.
Obvio, no toda la culpa es de los estudiantes, también hay que señalar que la comunidad
educativa está a reventar de educadores con muy escasa preparación pedagógica, aquellos
personajes que no poseen la tan llamada “vocación”, contrastan con las condiciones
económicas, situaciones de orden familiar y personal de los estudiantes, lo cual complica el
quehacer docente.
Método general de Investigación - Acción
Teniendo en cuenta los factores descritos anteriormente, los estudios analizados y la
historia de la investigación en pedagogía, epistemología y didáctica de las ciencias, es
posible afirmar que la mayoría de los investigadores y analistas se preocupan por describir
una problemática, estudiarla, exponer factores y demás, pero rara vez se preocupan por
proponer soluciones frente a esas problemáticas, es precisamente ese el impulso que
toma el método de investigación-acción, para tratar de estudiar y de proponer soluciones al
mismo tiempo. La investigación-acción en el aula considera que todo docente, si se dan
ciertas condiciones, es capaz de analizar y superar sus dificultades, limitaciones y
95
Observación
Análisis
Ejecución Aplicación
Acción
problemas; es más, afirma que los buenos docentes hacen esto en forma normal, como una
actividad rutinaria y cotidiana. (Labarca, 2011)
De tal manera, que lo que propone este método de investigación (IA), es ofrecer una serie
de actividades, estrategias y técnicas para que el proceso de análisis en el aula se logre de
manera concreta y sea una investigación apta para presentarse como tesis de grado,
investigación o publicación para revistas especializadas en el tema.
Fig 3. Propuesta de proceso investigativo del método IA
4.2. Estrategia Pedagógica del SENA: Trabajo Colaborativo
La educación tradicional ha sido el modelo bajo el cual la mayoría de los docentes han sido
formados. Siempre ha estado el enfoque hacia el aprendizaje de la teoría, bajo la
concepción que el aprendizaje puede ser transmitido al estudiante, en la espera que el
alumno replique el contenido y la estructura del mundo en su pensamiento. (Cenich, 2005)
La corriente constructivista considera al conocimiento como un proceso interno de
entendimiento, que se logra a través de la inmersión del estudiante en su proceso de
aprendizaje. Según Vygotsky, la cultura y el contexto son fundamentales en la formación
del entendimiento. Es ahí donde se abandona la idea del aprendizaje individualista, pasando
a un colectivo, en el cual todas las dimensiones del ser juegan un papel importante en la
concepción del mundo.
Teniendo en cuenta lo anterior, el trabajo colaborativo se define como el conjunto de
conocimientos adquiridos gracias a la interacción con otros y la aplicación de éstos a la
resolución de un problema. De manera que el estudiante se compromete con un proceso
colaborativo continuo, en un entorno que refleja el contexto de la misma población. El
aprendizaje solo tiene lugar si se realiza en un contexto significativo que permita analizar la
actividad y darle validez.
96
Estructura del curso:
Secuencial, jerárquica o elaborativa
Actividades de
aprendizaje
Materiales didácticos
que se ofrecen
Pautas y estrategias
de comunicación
Evaluación y rol del
docente tutor
La educación a distancia ha adquirido una nueva dimensión, gracias a las oportunidades y
ventajas que ofrecen las TIC`s para la distribución de la información. Los factores que
intervienen en la enseñanza a través del aprendizaje colaborativo son:
Fig. 4. Estrategias aplicadas en el modelo de trabajo colaborativo.
Las actividades se diseñan para mediatizar el aprendizaje y mejorar la comprensión y
significado del conocimiento, a través de la interacción con el mismo material de estudio en
diferentes tiempos, generando la reflexión y el compromiso de los alumnos.
4.3 Caracterización población y muestra
Caracterización externa del colegio
En el sector suroriental de Bogotá, se ubica la localidad de San Cristóbal; limita al norte
con la Localidad de Santa Fe, con la Avenida de la Hortúa o Avenida Calle 1, la Calle 3 Sur
y las Transversales 10 Este y 13 Este de por medio; al oriente con el municipio de Ubaque;
al sur con el municipio de Chipaque y la localidad de Usme, teniendo en cuenta la
delimitación del perímetro urbano y del Parque Entrenubes; y al occidente con las
97
localidades Antonio Nariño y Rafael Uribe Uribe, con la Avenida Darío Echandía o
Avenida Carrera 10 y la Calle 39B Sur de por medio.
Población: 404.350 (2007)
Superficie: 49,09 km²
Ilustración 39. Mapa de la localidad de San Cristóbal. (Tomado de Google Maps)
CARACTERIZACIÒN DEL COLEGIO
El colegio Colsubsidio Nueva Roma IED, es
una institución oficial administrada por
Colsubsidio en modalidad de prestación de
Servicios Educativos, según contrato N° 224 de
18 de enero de 2016. Ubicado en el barrio
Nueva Roma Suroriental calle 48 sur N° 4 - 85
este. De carácter mixto; presta sus servicios
educativos a 2050 estudiantes, desde educación
inicial grado transición, hasta educación medio
grado undécimo. Cuenta con dos articulaciones
con el SENA en los programas Técnicos en
Sistemas de Gestión Ambiental y Análisis de Muestras Químicas.
Recibe mención especial por su gestión “Premio a la excelente gestión escolar” 2005, ha
obtenido reconocimientos a nivel local, distrital y nacional por los proyectos de inclusión
en el aula y participación democrática.
98
Ilustración 40. Ubicación Colegio Colsubsidio Nueva Roma. (Tomado de Google Maps)
En el mapa se puede observar que el colegio se encuentra ubicado en el barrio Villa del
cerro, colindando al este con el parque ecológico distrital Entre Nubes, al oeste con el
barrio La Gloria, al Sur con el barrio La Península y al norte con el barrio Santa Rita.
Caracterización de los estudiantes
El Departamento de Educación Inicial, Básica y Media ofrece a la comunidad en general un
modelo educativo orientado al desarrollo humano integral, a través de programas, proyectos
e instituciones educativas. Forma personas líderes, transformadoras de su entorno y
constructoras de la sociedad. Atiende todas las etapas del ciclo de vida para la formación de
las personas desde Transición hasta grado 11°.
La institución viene empleando desde el año 2012 la modalidad de inclusión educativa, con
estudiantes que poseen necesidades educativas especiales NEES, víctimas del conflicto
armado, desplazados y en condiciones de vulnerabilidad. Esto hace parte del Plan de
Ordenamiento Territorial (POT), el cual tiene en cuenta la institución para garantizar las
premisas que pide el índice sintético de calidad, contemplado en el sistema de gestión de
calidad que manejan las instituciones vinculadas a Colsubisidio.
Tabla 127. Organización por ciclos y grados.
CICLO GRADO EDAD
1 TRANSICIÒN 5 AÑOS
1º Y 2º 6 A 8 AÑOS
2 3º, 4º Y 5º 9 A 11 AÑOS
3 6º, 7º, 8º Y 9º 12 A 14 AÑOS
4 10º Y 11º 15 A 18 AÑOS
99
La institución maneja 4 ciclos educativos, los cuales se conforman de los grados de
escolaridad desde grado transición hasta grado undécimo. El ciclo que se tomó como
muestra para el desarrollo de la pasantía fue el ciclo 4, el cual corresponde a los grados 10º
y 11º.
Cada estudiante de ciclo IV debe generar un documento similar a una tesis, el cual les
permite la titulación como bachiller académico y a su vez permite la titulación por parte del
SENA. Este tipo de proyectos se deben manejar desde grado 10º, los estudiantes se
organizan por grupos, proponen ideas que evidencien el aprendizaje en todas las
dimensiones que establece el PEI (Ser humano, Ser social y Educación). Dicho proyecto se
avala con los instructores internos y externos y a lo largo de todo el ciclo, se va
desarrollando, haciendo uso de recursos físicos, tecnológicos y científicos tanto del SENA
como del colegio.
Para cada grado, se manejan 4 cursos, dos de los cuales se encuentran en la articulación con
el SENA en el Técnico profesional en análisis de muestras químicas, los cursos restantes
no se tuvieron en cuenta como muestra para la investigación, ya que se encuentran en otra
articulación.
Los cursos en mención se relacionan en la siguiente tabla:
Tabla 18. Grupo de estudiantes muestra. Colegio Colsubsidio Nueva Roma IED. Ciclo IV.
Ciclo IV
Curso # Estudiantes Intensidad Horaria
10 A 36 10 Horas
10 B 39 10 Horas
11 A 46 16 Horas
11 B 42 16 Horas
En grado décimo están establecidas 10 horas de trabajo en el aula de clase, en laboratorios
del colegio y en laboratorios del SENA. Los estudiantes deben buscar una empresa que les
ofrezca patrocinio en la etapa lectiva y les asegure patrocinio en etapa productiva, cuando
ingresan a grado 11º.
En grado undécimo, se establecieron 16 horas de trabajo, repartidas de la siguiente forma:
10 horas de trabajo en el aula de clase, laboratorios del colegio y laboratorios del SENA; 6
horas de práctica profesional en la empresa que patrocina a cada estudiante. Las directivas
del colegio y la líder de área Carolina Neusa, modificaron el horario para que las horas que
se deben cumplir en cada empresa, no alteren las demás asignaturas.
Se decidió que la investigación se va a centrar sobre los estudiantes de grado 11A y 11B,
quiénes están próximos a obtener su graduación y aportan datos significativos al proyecto.
100
4.4. Categorías
CATEGORIA SUBCATEGORI
AS CRITERIOS INDICADORES
PRODUCCIÓN
DE DISCURSOS
ESCOLARES
EN QUIMICA A
TRAVÉS DE LA
ARTICULACIÓN
CON EL SENA
Etapa de
conceptualización
Principios de
química básica
- Materia, estados de la materia, sustancias puras y
mezclas.
- Métodos de separación de mezclas.
- Unidades De Medición, Unidades Del SI.
- Masa Y Peso, Temperatura Y Calor. Escalas De
Temperatura. Volumen Y Densidad.
- Incertidumbre En Las Mediciones. Cifras
Significativas. Exactitud Y Precisión.
- Tabla Periódica, El átomo, Número atómico (Z),
Número másico (A), Masa atómica, Masa
molecular.
- Nomenclatura de compuestos inorgánicos.
Óxidos. Hidróxidos. Ácidos. Sales.
- Estequiometría. Ecuaciones químicas. Tipos de
reacciones químicas.
- Balanceo de ecuaciones. Reactivo límite y
reactivo en exceso. Porcentajes de rendimiento en
las reacciones. Pureza de reactivos y productos.
Principios de
Química analítica
e instrumental
- Análisis químico. Métodos analíticos
cuantitativos.
- Proceso para analizar una muestra. Selección de
un método. Selección de la muestra. Preparación de
la muestra.
- Medición y cálculo de la concentración.
- Evaluación de los resultados y medición del grado
de confiabilidad.
Etapa productiva
Normas de
seguridad en el
laboratorio
- Sustancias químicas y operaciones en química
analítica.
- Selección y manejo de reactivos y sustancias
químicas.
- Clasificación de sustancias químicas.
- Normas para manipulación de reactivos.
- Limpieza y rotulado del material de laboratorio.
Manejo de
equipos e
instrumentos de
laboratorio de
química
- Normas de seguridad y buenas prácticas de
laboratorio.
- Equipos de laboratorio. Balanzas analíticas.
Desecadores. Herramientas para filtración y
calcinación de sólidos.
- Reglas para manipular objetos calientes
- Medición del volumen. Pipetas. Buretas. Matraces
volumétricos
- Normas para el uso de material volumétrico
- Normas generales de seguridad en el laboratorio
químico
- Titulaciones
101
4.5. Plan de trabajo
METAS Feb-
Mar
Abr-
May
Jun-
Jul
Ago-
Sept
Inducción de manual de convivencia, procesos
estudiantiles y currículo del colegio Colsubsidio Nueva
Roma
Inducción y capacitación en el programa de formación
SENA por parte de la líder de área Docente Carolina
Neusa
Inducción de documentación y procesos reglamentarios del aprendiz SENA
Presentación con los estudiantes de ciclo IV (grados
décimo y once), socialización del proceso de pasantía y
los alcances esperados
Generación de anteproyecto para optar a la modalidad de
grado de pasantía
Revisión y aprobación de proyecto por parte de
evaluadores internos y externos
Generación carta de aceptación de Pasantía por parte de
directivas del colegio Colsubsidio Nueva Roma
Implementación del proyecto de investigación con los estudiantes
Reporte de resultados parciales a evaluadores internos y
externos
Recolección de evidencias físicas y audiovisuales sobre
el proceso de pasantía
Consolidación de proyecto de pasantía
Reporte de resultados finales de pasantía y proceso de inmersión
Evaluación a docente pasante
Por medio del proceso de pasantía y su culminación se pretende alcanzar los siguientes
resultados:
- Análisis de documentos institucionales como método para articulación de currículo
SENA y matriz de área de Colsubsidio.
- Realizar un estudio de casos para analizar los discursos y la construcción de
conocimiento de los estudiantes.
- Fortalecimiento de la labor docente en el diseño e implementación de metodologías
basadas en la formación laboral por competencias
102
- 4.6. Diseño de guías de trabajo
4.6.1. Planeación de clases
Se presentó la planeación trimestral de las sesiones de trabajo con los estudiantes, esta labor
debía hacerse semestralmente. La docente titular y la pasante se encargaron de diseñar las
actividades necesarias para el avance del proceso formativo. Se planearon evidencias por
cada competencia, la institución fue bastante clara en cuanto al diseño de dichas evidencias
de aprendizaje, las cuales debían dar cuenta de la producción propia de conocimiento, sin
caer en tareas repetitivas o carentes de contenido. (Ver ANEXO K)
4.6.2. Guías de trabajo en clase
A continuación se presenta un consolidado con las guías diseñadas en el proceso de
pasantía, para responder a los requerimientos de la articulación:
- Guía de laboratorio #1. Introducción al trabajo de laboratorio. (Anexo A)
- Guía de laboratorio para densidad, decantación y filtración. (Anexo B)
- Guía de laboratorio para destilación. (Anexo C)
- Guía de laboratorio para calibración de balanzas. (Anexo D)
- Guía de laboratorio para medir exactitud de material volumétrico. (Anexo E)
- Taller de nomenclatura orgánica. Grado 11º (Anexo F)
- Taller aplicación de conocimientos. Grado 10º (Anexo G)
- Taller finalización de pasantía. Grado 10º (Anexo H)
- Taller finalización de pasantía. Grado 11º (Anexo I)
- Programación de actividades de articulación con la media centro de gestión
industrial SENA 2016 (Anexo J)
103
5. RESULTADOS Y ANÁLISIS
5.1. Resultados etapa de conceptualización
La etapa de conceptualización estuvo centrada en identificar vacíos del saber disciplinar de
la química, su aplicación el ámbito laboral y las proyecciones que tuviera el grupo muestral
hacia el alcance de su proyecto de vida. En general, se puede decir que se alcanzaron las
expectativas, la mayoría de los estudiantes evaluados lograron la doble titulación. Se
realizaron intervenciones en aspectos como:
- La importancia de implementar una matriz de área (Colsubsidio), integrada con el
enfoque de laboral, debido a que se observó que los estudiantes consideraban a
kilómetros de distancia las dos asignaturas, no entrelazaban conceptos teóricos con
los resultados prácticos obtenidos en el laboratorio.
- el estudio y aplicación de factores de conversión y unidades del SI, es evidente que
el conocimiento y el manejo adecuado de unidades de medida no servirá únicamente
en el colegio, es un factor que trasciende la vida escolar, se usaron estrategias de
sensibilización y reflexión, empleando ejemplos cotidianos como: las compras en el
mercado; la duración de la batería del celular; el cilindraje de las motos actuales,
etc. Todo esto proyectado a la construcción del documento final necesario para la
titulación en el SENA. Se logró la escritura correcta de las unidades y las
definiciones de magnitudes y sus unidades de medida de manera apropiada.
- Se logró realizar el cambio conceptual en conceptos como materia y masa; masa y
peso; átomo y molécula; solución y mezcla. Al inicio de las sesiones se observaban
bastantes confusiones, a medida que avanzaba el tiempo se fueron transformando
las nociones antes señaladas, usándose ejemplos cotidianos, siempre tratando de
acercar a los estudiantes a su contexto.
- Se logró el enriquecimiento de equipos de trabajo y fuentes de información. Se
aprovechó el desarrollo de la tecnología actual y la posibilidad de acceso de cada
alumno. En la pasantía fue posible proponer ciertos programas ofimáticos para el
uso de los estudiantes, que en la medida de lo posible fueron facilitados. Diversas
plataformas para realizar laboratorios virtuales, sin temor a un accidente o a uso
indebido de sustancias peligrosas, herramientas online para realizar cálculos
químicos y establecer fórmulas de sustancias. También fue de gran utilidad el uso
de la tabla periódica en el celular, ya que todos los estudiantes poseían celulares
aptos para manejar la aplicación y no había excusa alguna para no portarla. La
calculadora, la tabla periódica y la tabla de conversiones se volvieron elementos de
primera seguridad, logrando que el estudiante perfeccionara sus técnicas de estudio,
para entregar informes de calidad, aunque existiera la limitante de los recursos.
- Debido a las normativas del Colegio y del SENA, siempre se hizo uso de los
formatos establecidos, con los rótulos y la estructura propuesta. Junto a la docente
titular del área laboral, se logró mejorar el formato de preparación de clases, las
104
guías de trabajo en el laboratorio y cartas de presentación a empresa. Los
documentos SENA no fueron modificados, debido a que son genéricos para todas
las articulaciones en alianza con la Secretaría de Educación.
- Tabla 21. Proyectos de análisis de muestras químicas a cargo de los estudiantes de grado 11A y 11B
Curso Nombre del proyecto Culminado
Si No
11A
Determinación de la calidad de leche de cantina. Según NTC 399
(Productos lácteos y leche cruda)
x
Análisis fisicoquímico de agua residual de la industria Comapan, según
Resolución No. 0631 de 2015.
x
Determinación de cumplimiento de la norma NTC 5468 para Té de
maracuyá marca SunTea
x
Análisis fisicoquímico de gel para cabello, según NTC 3928
(Productos acondicionadores para el cabello)
x
Análisis fisicoquímico de jabón líquido marca Capibell, según NTC 709 (Jabón líquido)
x
Comparación de características fisicoquímicas de jugo de mora casero
y jugo de mora de marca comercial Hit, según Resolución 3929 de
2013 y NTC 5468 (Zumos, pulpas, purés, néctares y concentrados de
fruta)
x
11B
Comparación de características fisicoquímicas de arequipe marca
comercial Alpina y arequipe marca comercial Alquería, según NTC 3757 (Arequipe o dulce de leche)
x
Análisis de calidad de salsa de tomate Fruco, según NTC 921 (Salsa de
tomate, cátsup, kétchup)
x
Análisis fisicoquímico de fermentado de piña, según decreto 1686 de
2012 y Resolución 3929 de 2013
x
Análisis de calidad en compota de durazno, según Resolución 3929 de
2013 y NTC 1474 (Alimentos envasados para lactantes y niños)
x
Caracterización fisicoquímica del Río Arzobispo, según NTC 813
(Agua potable, agua residual)
x
5.2. Resultados etapa productiva
Los estudiantes que lograron ir a la etapa productiva en las empresas pasaron por un
proceso de selección, presentación y seguimiento permanente por parte de la Institución y
del SENA. En la pasantía se logró contribuir con:
- El diseño de la hoja de vida del estudiante, con el perfil laboral acorde a las
habilidades y destrezas adquiridas mediante el proceso de formación. Búsqueda de
industria para el proceso de contrato de aprendizaje.
105
- Seguimiento a las actividades en la empresa, afianzamiento en las normas de
laboratorio, uso de elementos de protección personal de manera consciente, manejo
de sustancias peligrosas y protocolos en caso de emergencia. Diligenciamiento de
documentos y formatos institucionales, hojas de vida de equipos, tabla de uso de
balanzas, manejo de inventarios.
- Evaluación continua de documento SENA, prácticas de laboratorio aplicadas al
análisis de la muestra escogida, pautas para el análisis de datos recolectados y
asesoría en la presentación de la información. Sustentación periódica de los avances
en el proyecto.
- Acercamiento a equipos de análisis instrumental en las instalaciones del SENA, los
estudiantes asistían semanalmente a las instalaciones, a estudiar sus muestras
problema. Fue necesario hacer todo el proceso pertinente con el Colegio, el SENA y
el Cadel para poder trasladar a los estudiantes hasta el Centro de Gestión Industrial.
La tabla 16 muestra los proyectos desarrollados por los estudiantes en el proceso de
formación, de los 11 grupos que se recibieron para culminar la articulación, únicamente 6
lograron terminar el proyecto y las actividades contempladas en el contrato de aprendizaje.
Los demás grupos tuvieron que pasar por los planes de mejoramiento propuestos en la
preparación de clase. Los grupos que definitivamente no cumplieron con los requisitos
SENA, pasaron por el consejo directivo, respectiva asamblea y finalmente 3 grupos de ellos
no lograron la titulación bajo la modalidad de articulación en Técnico Análisis de Muestras
Químicas, la graduación para dichos estudiantes se dio bajo la modalidad de bachillerato
académico.
106
6. CONCLUSIONES
La pasantía como modalidad de grado ofrece la capacidad de obtener experiencias más allá
del papel y lápiz, sin dejar de lado el contexto de la comunidad con la cual se trabaja. Se
desarrollaron herramientas para responder al mundo de la docencia, pertenencia social,
formación profesional, definitivamente este tipo de espacios son necesarios desde los
primeros semestres de formación docente para lograr una formación integral, se puede
concluir que son un elemento fundamental del currículo, en vista de los efectos positivos
que tiene para facilitar la inserción del docente egresado en el mercado laboral. Es
importante recalcar el papel que tienen los postulados de Dewey sobre “aprendizaje
experiencial” y el “aprendizaje social y culturalmente mediado”, propuesto por Vygotsky.
A partir de ello se concluye lo siguiente:
- El aprendizaje no se alcanza de manera individual únicamente, es necesario el
contexto, la interacción con diferentes personas y sus diferentes puntos de vista.
Donde se encuentra intercambio cultural, de conocimientos y experiencias ocurrirá
aprendizaje significativo.
- El docente no debe “casarse” con un solo modelo pedagógico, en la pasantía se
emplearon modelos como: la resolución de problemas; el aprendizaje significativo y
el trabajo colaborativo, éstos permitieron cumplir los propósitos propuestos en la
pasantía.
A lo largo del desarrollo de la pasantía se han evidenciado factores que han hecho necesario
el cambio en las estrategias educativas. La interdisciplinariedad es un concepto cada vez
más conocido y aplicado en las instituciones, la relación entre diversas instituciones en pro
de la formación profesional forman parte de los avances educativos que impulsan a las
nuevas generaciones al éxito. La caja de compensación Colsubsidio y el SENA han
realizado alianzas para plantear, diseñar y aplicar modalidades para ampliar sus horizontes
mediante la educación continua, un ejemplo de ello son los estudiantes con los cuáles se
trabajó, algunos de ellos continuaron sus estudios en el SENA mediante la modalidad
formación continuada, en la cual ingresan para hacer un tecnólogo en química industrial,
permitiendo así su inmersión al mundo de la educación superior, la industria y el trabajo.
A nivel disciplinar se lograron aplicar los conocimientos adquiridos en todo el proceso
educativo, la química básica, inorgánica, orgánica e instrumental aprendida en la
universidad sirvieron como fuente de información para diseñar y aplicar instrumentos
educativos y de evaluación. Al docente pasante se le dio la libertad de interferir en la
mayoría de procesos académicos, diseñar talleres, guías y preparar clases, así como
participar del proceso evaluativo de los estudiantes.
Se trabajó con estudiantes con altos grados de vulnerabilidad, algunos de ellos provenientes
de sitios afectados por la violencia en Colombia, otros que hicieron parte de pandillas y
107
otros con problemas médicos, que dificultaban su aprendizaje y la adquisición de
herramientas para cumplir con los requerimientos del SENA. Varios de ellos encontraron
en el programa de articulación posibilidades para mejorar su calidad de vida, emprender
una carrera y adentrarse en el mundo de la investigación, que tanto necesita el país. Se
logró evidenciar el cambio en el discurso del estudiante, que inició como un ejercicio de
memoria y mecanizado, a ser un lenguaje técnico, especializado en el estudio de la química,
con entendimiento de las temáticas exploradas en clase y su puesta en escena en la
sustentación del proyecto final.
Se propone que se implementen estrategias para impulsar las pasantías a nivel institucional,
podría ser un beneficio bilateral, ya que los estudiantes cumplen con la modalidad de grado
y la universidad puede emplear los resultados obtenidos por los docentes en formación
como una especie de feed-back, en el cual se mejoren los programas académicos y se
incremente el prestigio de la universidad a través de los docentes y estudiantes y la
promoción de sus proyectos e investigaciones.
108
Bibliografía
Baelo, M., & Martínez, F. (2013). Guía de seguridad y buenas prácticas de laboratorio. León,
España.
Cenich, G. (2005). Propuesta de aprendizaje basado en proyecto y trabajo colaborativo: experiencia
de un curso en línea. Revista Electrónica de Investigación, 18.
Chang, R. (2002). Química General. México: Mc Graw Hill.
Felder, R., & Ronald, R. (2004). Principios elementales de los procesos químicos. Atlanta, Georgia:
LIMUSA S.A.
Labarca, M. (2011). Filosofía de la Química. México: Fondo de Cultura .
Mondragón, C., Peña, L., de Escobar, M., Arbeláez, F., & González, D. (2010). Hipertexto
Santillana 1. Bogotá: Santillana.
Rodríguez, G. E. (10 de Octubre de 2010). Programa de formación en análisis de muestras
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Skoog, D., Holler, J., Crouch, S., & West, D. (2015). Fundamentos de química analítica 9ª Edición.
México: CENGAGE Learning.
Spencer, J., Bodner, G., & Ryckard, L. (2000). Química. Estructura y dinámica. MÈXICO:
COMPAÑÍA EDITORIAL CONTINENTAL.
Wade, L. (2004). Química Orgánica 5ª Edición. Madrid: Pearson.
Yurkanis, P. (2008). Química Orgánica 5ª Edición. Santa Bárbara, California: Pearson.
Zumdahl, S., & Donald, D. (2012). Principios de química. México: CENGAGE Learning.
109
ANEXO A
GUÍA DE LABORATORIO #1: INTRODUCCIÓN AL TRABAJO DE
LABORATORIO
COLEGIO COLEGIO COLSUBSIDIO NUEVA ROMA IED
ASIGNATURA TECNICO EN ANALISI DE MUESTRAS QUIMICAS
GUIA DE LABORATORIO No. 1
NOMBRE DE LA PRÁCTICA INTRODUCCION AL TRABAJO DE LABORATORIO
GRADO 10ª Y 10B
DOCENTE CAROLINA NEUSA – ANGELA MORA
FECHA
1. PROPÓSITO
Identificar los lineamientos de seguridad, precaución y actitud a tener en cuenta en el laboratorio, caracterizando los
implementos de seguridad disponibles y el espacio físico de trabajo.
Reconocer la importancia de la identificación de las propiedades de las sustancias químicas a partir de los símbolos de
seguridad, las frases S y R y la información contenida en las etiquetas de los reactivos, para su adecuada interpretación
y manejo.
2. MARCO TEÓRICO
El laboratorio de química es un espacio para la experimentación, la creatividad y la investigación, que puede convertirse en un lugar peligroso en la medida que las personas que trabajan en el desconozcan ciertas normas asicas referentes al manejo de las sustancias, implementos de seguridad, los materiales y las técnicas que allí se utilizan.
Esta primera practica muestra la necesidad de tener conocimientos previos acerca de las actividades a desarrollar y que el trabajo de laboratorio se lleva a cabo de acuerdo con lineamientos de seguridad, prevención, sentido común y actitud responsable.
3. MEDIDAS DE PROTECCION PERSONAL
1. Bata de laboratorio (Que cubra hasta la rodilla) 2. Gafas de seguridad 3. Guantes de nitrilo 4. Cofia 5. Tapabocas
4. USO Y MANIPULACION DE EQUIPOS Y REACTIVOS
La preparación de la ficha de seguridad de cada uno de los reactivos a emplear, permite conocer los riesgos y precauciones que se
deben tener en cuenta con las sustancias químicas.
Las sustancias químicas están clasificadas de acuerdo con su naturaleza y peligrosidad. Algunas sustancias pueden pertenecer a
más de un grupo. Las precauciones consideradas para su manejo están de acuerdo con la categoría en la que se encuentran. Por ejemplo, las sustancias inflamables se deben almacenar lejos de posibles chispas o de cualquier material corrosivo.
110
5. MATERIALES, REACTIVOS, Y EQUIPOS PARA TODO EL CURSO
MATERIALES CANTIDAD TOTAL CANTIDAD POR GRUPO
Fichas de seguridad 2 10
Botiquín 1 1
Extintores 1 1
Ácido clorhídrico
Sulfato de cobre
Acetona
Hidróxido de calcio
Ácido nítrico azufre bicarbonato de sodio cloruro de bario
hidróxido de aluminio sulfato de cobre
6. PROCEDIMIENTO
IDENTIFICACIÓN DEL LABORATORIO
1. Dibuje un mapa del laboratorio. Ubique lo siguiente:
Vías de acceso y evacuación
Extintores (agua, fuego A, espuma, Fuego A-B, CO2, Fuego B-C, Polvo químico seco ABC, Polvo fuego D, agua pulverizada, acetato de potasio Fuego K)
Lavaojos ( derrame o salpicadura)
Duchas de seguridad (Sistema de emergencia para riesgo por contaminación)
Cabinas de extracción (Campana de gases)
Botiquín (Verificar contenido: Guantes, mascarillas, vendas, termómetro, pinzas, linterna, algodón) 2. En el mesón encontrará material de laboratorio, repase sus nombres de acuerdo con la consulta realizada y con la charla
prelaboratorio.
ASIGNACIÓN DE PICTOGRAMAS
3. Consulte los manuales de seguridad disponibles y de acuerdo con la información de cada sustancia, clasifíquela como:
explosiva, comburente, inflamable, tóxica, radioactiva, nociva, corrosiva y/o dañina para el medio ambiente y asigne los pictogramas correspondientes.
Ácido clorhídrico (escoja alguna concentración de las que encontrará en los manuales)
Sulfato de Cobre
Acetona
Hidróxido de Calcio
CONSULTA DE LAS ETIQUETAS DE LOS RECIPIENTES DE REACTIVOS
4. En la mesa de reactivos se encuentran tres recipientes con reactivos, rotulados con los números 1, 2 y 3. Lea
cuidadosamente y transcriba la información.
ELABORACIÓN DE UNA FICHA DE SEGURIDAD – INTERPRETACIÓN DE LOS CÓDIGOS R Y S
5. Con la información disponible en los manuales o carteles, elabore la ficha de seguridad para: _____________________,
empleando los códigos R y S, identifique y registre los riesgos y precauciones que se deben tener en cuenta al manejar esta sustancia
111
7. RESULTADOS
Los resultados se deben presentar debidamente organizados en las siguientes tablas: 7.1 Tabla para la asignación de pictogramas
SUSTANCIA CLASIFICACIÓN PICTOGRAMA
7.2 Tabla para consulta de etiquetas
REACTIVO 1 REACTIVO 2 REACTIVO 3
Nombre
Marca comercial
Contenido
Fórmula química
Estado físico
Códigos R
Códigos S
Masa molar
7.3 Tabla para elaboración de ficha de seguridad resumida
INFORMACIÓN GENERAL DEL COMPUESTO Nombre: Fórmula química: No. CAS
PROPIEDADES FÍSICAS Y QUÍMICAS Estado físico: Color: Densidad: Solubilidad:
Punto de fusión: Punto de ebullición: Punto de ignición:
RIESGOS
PRECAUCIONES
PROTECCIÓN PERSONAL
MANEJO DE EMERGENCIAS
MANEJO DE RESIDUOS
112
8. ANÁLISIS DE RESULTADOS
9. CONCLUSIONES
Para concluir su experiencia de laboratorio, conteste las siguientes preguntas orientadoras:
¿Ha visto usted los pictogramas referentes a la clasificación de sustancias químicas en su vida cotidiana? ¿Dónde?
¿Sobre qué peligros advierten estas imágenes? Mencione e ilustre dos ejemplos.
¿En qué oficios o actividades de la gente en la ciudad, (industria, hospitalaria, almacén), ha visto usted el uso de los implementos de seguridad? ¿Se ha percatado de la necesidad de usarlos en algún lugar y de las personas que no lo hacen? Haga sus comentarios al respecto y mencione dos ejemplos
En los hogares se emplean normalmente sustancias con propiedades químicas especiales, sobre todo en los productos de aseo. Emplee la literatura pertinente y sus conocimientos sobre clasificación de las sustancias según su peligrosidad, para elaborar pictogramas de dos sustancias que se encuentren en su casa.
Consulte cual es el contenido básico de un botiquín de primeros auxilios y la frecuencia con que debe revisarse o cambiarse.
¿De qué clase son los extintores que encontró en el laboratorio? ¿Para qué tipos de incendio son convenientes?
Cuando se consultan las fichas toxicológicas , es frecuente encontrar abreviaturas en inglés o en español que van acompañados de cantidades de sustancias (con unidades como ppm, mg/kg,etc) Consulte el significado de las abreviaturas: TLV-TWA, VLA-ED. TLV-STEL, VLA-EC, LD50, LD50/30, LD50/60
Averigüe qué aspectos están contemplados cuando las fichas toxicológicas mencionan los “VALORES LÍMITES PERMISIBLES AMBIENTALES”
Consulte cuál es la entidad encargada de atender emergencias por intoxicación o quemaduras con sustancias químicas en la ciudad de Bogotá. Reporte los números de contacto en su cuaderno
10. BIBLIOGRAFÍA:
1. Farias C., D.M. (2007) Guías de laboratorio para Fundamental I. Documento de trabajo Departamento de
Química- Universidad Nacional de Colombia- Bogotá
2. Peller, J.R. (1997). Exploring chemistry laboratory – Experiments in general, organic and biological chemistry.
Prentice Hall, USA. Pp 1-3
3. www.suratep.com/cistema/articulos142 (Vea aquí los pictogramas a color)
113
ANEXO B
GUÍA DE LABORATORIO PARA DENSIDAD, DECANTACIÓN Y FILTRACIÓN
COLEGIO COLSUBSIDIO NUEVA ROMA IED Educación para el Desarrollo Humano a partir de la Formación del Trabajo
ANALISIS DE MUESTRAS QUIMICAS - AREA: LABORAL
PRACTICA Nº 3: Densidad, decantación y filtración
OBJETIVOS
Determinar la densidad del agua y etanol haciendo uso del picnómetro.
Determinar la densidad de solidos por el método de la probeta
Identificar montajes de filtración, decantación para el uso de separación de mezclas
MARCO TEORICO
DENSIDAD
Densidad, del latín densĭtas, es la característica propia de denso. Este adjetivo, a su vez,
refiere a algo que dispone de una gran cantidad de masa en comparación a su volumen; que
es tupido o macizo; que tiene un importante nivel de contenido o es muy profundo en una
dimensión reducida; o que resulta indefinido y poco claro.
El picnómetro es un instrumento sencillo utilizado para determinar con precisión la densidad de
líquidos. Su característica principal es la de mantener un volumen fijo al colocar diferentes l íquidos
en su interior. Esto nos sirve para comparar las densidades de dos líquidos pesando el picnómetro
con cada líquido por separado y comparando sus masas. Es usual comparar la densidad de un
líquido respecto a la densidad del agua pura a una temperatura determinada, por lo que al dividir la
masa de un líquido dentro del picnómetro respecto de la masa correspondiente de agua,
obtendremos la densidad relativa del líquido respecto a la del agua a la temperatura de medición. El
picnómetro es muy sensible a los cambios de concentración de sales en el agua, por lo que se usa
para determinar la salinidad del agua, la densidad de líquidos biológicos en laboratorios de análisis
clínicos, entre otras aplicaciones.
DECANTACION
La decantación se utiliza para separar mezclas heterogéneas, que pueden estar conformadas por una
sustancia líquida y una sólida, o por dos sustancias líquidas. Significa sedimentar, colocarse una de
las sustancias en la base de la otra, por efecto de sus distintas densidades, lo que permite separarlas.
El caso de decantación de un sólido en un líquido, es muy común en los procesos de potabilización
del agua, para extraer las partículas más pesadas, antes de la filtración. Se lo deja reposar, y al cabo
114
de un tiempo, las partículas del sólido suspendidas en el líquido se depositarán en el fondo del
recipiente. Cuando esto sucede, el líquido se pasa a otro recipiente, dejando en la base el sólido, que
podrá extraerse con facilidad.
FILTRACION
La filtración es una de las técnicas de separación más antiguas. Es un método físico-
mecánico para la separación de mezclas de sustancias compuestas de diferentes fases (fase
= componente homogéneo en un determinado estado de agregación). Un medio filtrante
poroso es atravesado por un líquido o gas (fase 1) y las partículas sólidas o gotículas de un
líquido (fase 2) quedan retenidas en la superficie o en el interior del medio filtrante.
En función de las fases se distinguen diferentes campos de aplicación:
Filtración de
• Partículas sólidas de líquidos (suspensiones)
• Partículas sólidas de gases
• Gotículas líquidas de gases (aerosoles)
• Gotículas de un líquido no miscible de otro líquido (emulsiones)
Con ayuda de la filtración se pueden separar componentes sólidos de suspensiones o gases,
así como componentes líquidos de aerosoles o emulsiones. Mediante un filtro hidrófobo se
puede filtrar p.ej. agua de combustibles. Aire u otros gases se pueden limpiar de aerosoles
de agua, aceite o alquitrán.
MATERIALES
Soporte Universal
Aro con nuez Beaker 250 ml
Embudo de vidrio
Embudo de decantación Matraz de 250 ml
Soporto universal
Aro con nuez Erlenmeyer
Etanol
Picnómetro
Vidrio de reloj
Espátula
Pipeta 10 ml
Pipeteador Escobilla
Papel filtro
115
Experimento 1 densidad de solidos
Medir la masa de tres barras, luego llenar la probeta con un volumen de 20 m aproximadamente de
agua, introducir el objeto y apuntar el volumen desplazado por cada uno.
Experimento 2 Densidad de líquidos
1. Apunte el valor del volumen del picnómetro que tiene registrado en la pared del frasco. 2. Calibre
la balanza mediante el tornillo de contrapeso. 3. Enseguida mida la masa del picnómetro vacío,
teniéndose el cuidado de que se encuentre totalmente seco y limpio. 4. Llénelo completamente de
agua utilizando una jeringa o pipeta y enseguida colóquele su tapón. Al colocarlo, parte del líquido
se derramará y por lo tanto deberá secar perfectamente el recipiente y el tapón por fuera. Si queda
líquido en las paredes externas provocará error en la medición. Asegúrese de que esto no suceda. 5.
Mida la masa del picnómetro lleno de líquido.
Repita el procedimiento con alcohol
Experimento 3 Decantación
Realizar una mezcla de 150 ml (50-50) de agua y aceite en un beaker
de 250 ml. Realizar el montaje de decantación agregando la mezcla en
el embudo, realizar la separación de mezclas.
Experimento 3 filtración
Realice una mezcla de NaCl y agua (200 g de NaCl y 100ml de agua) en un beaker de 250 ml,
realizar el montaje de filtración y preceder a la separación
de la mezcla
DISCUSION Y RESULTADOS
Registre sus observaciones y conclusiones
ACTIVIDAD INVESTIGATIVA
a. Cuál es la diferencia entre una destilación simple y
una fraccionada
b. Dibuje el montaje de destilación fraccionada
BIBLIOGRAFIA
http://matematicas.uis.edu.co/9simposio/sites/default/files/V00Man08OrganII_MFOQ-
OR.02_13112012.pdf
116
ANEXO C
GUÍA DE LABORATORIO PARA DESTILACIÓN
COLEGIO COLSUBSIDIO NUEVA ROMA IED Educación para el Desarrollo Humano a partir de la Formación del Trabajo
ANALISIS DE MUESTRAS QUIMICAS - AREA: LABORAL
PRACTICA Nº 4: destilación
OBJETIVOS
Reconocer la técnica de destilación, método ampliamente utilizado en laboratorio de química
orgánica para la purificación de sustancias líquidas volátiles a partir de mezclas miscibles y con
puntos de ebullición diferenciados.
Separar los componentes de mezclas etanol-agua con relación y concentración conocida, empleando
la técnica de destilación simple.
INTRODUCCION
Introducción La destilación es una técnica ampliamente utilizada para llevar a cabo la separación o
purificación de un componente líquido a partir de una mezcla. En otras palabras, la destilación
consiste en calentar una mezcla líquida hasta su punto de ebullición, donde el líquido se convertirá
rápidamente en vapor y de este modo, cuando los vapores más ricos en el componente más volátil
pasen por un tubo refrigerante se condensarán en un recipiente separado. Solo cuando los
componentes de la mezcla tienen presiones de vapor suficientemente diferenciados o puntos de
ebullición (Tabla Nº1), pueden ser separados por destilación. Cuando se calienta una solución o una
mezcla de dos o más líquidos, el punto de ebullición normal es entonces la temperatura a la cual la
presión de vapor total de la mezcla es igual a la presión atmosférica. La presión de vapor total de
una mezcla es igual a la suma de las presiones de vapor parciales de cada componente. Casi todos
los líquidos tienden a sobrecalentarse (alcanzar temperaturas algo superior al punto de ebullición) y
cuando esto sucede se dice que líquido se encuentra en un estado metaestable, el cual es
interrumpido periódicamente al formarse súbitamente una gran burbuja de vapor en el seno del
líquido. Para evitar este tipo de saltos en el líquido, antes de iniciar la destilación se añaden al
líquido uno o dos trocitos de porcelana porosa. Los pequeños poros constituyen un lugar adecuado
para la formación de núcleos de burbujas, permitiendo que el líquido hierva normalmente al
alcanzar su temperatura de ebullición. Existen diferentes tipos de destilación, sin embargo, entre las
más utilizadas se encuentran la destilación simple o sencilla y la destilación fraccionada, esta última
es considerada un proceso mucho más eficiente porque permite realizar una serie de destilaciones
simples en una única operación continua. La destilación fraccionada a diferencia de la destilación
simple utiliza una columna de fraccionamiento, en la cual ocurre una pre-condensación (sobre la
superficie o el material de relleno) y luego una re-evaporación del líquido condensado por causa de
nuevos vapores que hacienden de forma continua por la columna. Dicho proceso permite la
formación de un condensado rico en el componente más volátil o punto de ebullición más bajo, el
cual al alcanzar su temperatura de ebullición es separada completamente de la mezcla. Teniendo en
cuenta que la destilación es un proceso altamente versátil y ampliamente utilizado en química
117
orgánica para purificar o separar líquidos miscibles con diferencias significativas de temperatura de
ebullición, esta práctica se centra en la separación o purificación de un líquido presente en una
mezcla miscible utilizando la destilación simple y la destilación fraccionada. Además de establecer
la eficiencia de una frente a la otra, implementando la medición de la densidad o el grado de alcohol
(Gay Lussac) de las fracciones obtenidas como medida de la composición del destilado e indicador
de pureza del etanol obtenido.
MATERIALES
Mechero Bunsen
Soporte Universal Pinza doble nuez
Manguera
Equipo de destilación simple Termómetro
Erlenmeyer
Perlas de ebullición Picnómetro
Etanol
118
PROCESO
Luego de preparar 100 mL de una mezcla etanol/agua relación 50:50, se procede a determinar en un
picnómetro su densidad (g/mL) En seguida se lleva a cabo una destilación simple (Figura Nº1). Por lo
tanto, luego de preparar el montaje de destilación descrito en la figura, la mezcla es agregada al balón de
destilación con ayuda de un embudo convencional, una vez colocado un par de trozos de piedra porosa,
revisar las juntas esmeriladas y las mangueras que transportan el agua hacia y desde el refrigerante, se
hace circular el agua y se inicia el respectivo calentamiento. A medida que avanza el proceso de
destilación se entre temperaturas 70-80 ºC,
DISCUSION Y RESULTADOS
Registra tus observaciones y conclusiones
ACTIVIDAD INVESTIGATIVA
c. Cuál es la diferencia entre una destilación simple y una fraccionada
d. Dibuje el montaje de destilación fraccionada
BIBLIOGRAFIA
http://matematicas.uis.edu.co/9simposio/sites/default/files/V00Man08OrganII_MFOQ-
OR.02_13112012.pdf
119
ANEXO D
GUÍA DE LABORATORIO PARA CALIBRACIÓN DE BALANZAS
COLEGIO COLSUBSIDIO NUEVA ROMA IED
Educación para el Desarrollo Humano a partir de la Formación del Trabajo
ANALISIS DE MUESTRAS QUIMICAS - AREA:
LABORAL
PRACTICA Nº 8: CALIBRACION DE BALANZA
COMPETENCIA: Realizar actividades de alistamiento en el laboratorio químico
RESULTADO DE APRENDIZAJE: Verificar condiciones de funcionamiento de equipos
básicos del laboratorio químico, de acuerdo con los manuales de operación.
OBJETIVOS:
Reconocer las partes de la balanza, junto con el protocolo de
calibración.
Calibrar la balanza OHAUS, por excentricidad.
Conocer las recomendaciones del uso de la balanza.
FUNDAMENTO TEORICO
CALIBRACION: De acuerdo al Vocabulario Internacional de Metrología (VIM), la calibración puede
ser definida como: "Una serie de operaciones que establecen, bajo condiciones específicas, la relación
entre valores de la cantidad indicada por un instrumento de medición o sistema de medida o valor
representado por un material de referencia y el valor correspondiente al patrón"
La calibración muestra como el valor nominal de un material o indicación de un instrumento está
relacionado al valor convencional verdadero del mensurando. El valor convencional verdadero es
conocido por medio de un patrón de referencia trazable. De acuerdo con esta definición, calibración no
necesariamente involucra acciones de ajuste o mantenimiento de los instrumentos a ser calibrados.
La balanza es un instrumento de laboratorio que mide la masa de un cuerpo o sustancia química,
utilizando como medio de comparación la fuerza de la gravedad que actúa sobre el cuerpo. La palabra
proviene de los términos Latinos: bis que significa dos
linx que significa plato.
Se debe tener en cuenta que el peso es la fuerza que el campo
gravitacional ejerce sobre la masa de un cuerpo, siendo tal fuerza
el producto de la masa por la aceleración local de la gravedad. [F =
m x g]. El término local se incluye para destacar que la aceleración
depende de factores como la latitud geográfica, la altura sobre el
nivel del mar y la densidad de la tierra, en el lugar donde se efectúa
la medición. Dicha fuerza se mide en Newton.
120
La balanza se utiliza para medir la masa de un cuerpo o sustancia o también el peso de los mismos, dado
que entre masa y peso existe una relación bien definida. En el laboratorio se utiliza la balanza para
efectuar actividades de control de calidad –con dispositivos como las pipetas–, para preparar mezclas de
componentes en proporciones predefinidas y para determinar densidades o pesos específicos.
Tipos de Balanza
Las balanzas se diferencian entre sí por el diseño, los principios utilizados y los criterios de metrología
que utilizan. En la actualidad podría considerarse que existen dos grandes grupos: las balanzas mecánicas
y las balanzas electrónicas.
Clasificación de Balanzas
La Organización Internacional de Metrología Legal (OIML) ha clasificado las balanzas en cuatro grupos: Grupo I: Balanzas de exactitud especial
Grupo II: Balanzas de exactitud alta Grupo III: Balanzas de exactitud media Grupo IV: Balanzas de exactitud ordinaria
CLASES DE PRECISION DE LAS BALANZAS
Reagrupamiento de los distintos modelos de balanzas en clases de la misma precisión.
La clase de Precisión de la Balanza (C.P.B), es un parámetro que se determina según la fórmula:
Valor de la división de escala (g)
C.P.B = ------------------------------------------------
Rango máximo de la balanza (g)
Fidelidad: Aptitud de un instrumento para dar resultados idénticos para una misma carga depositada o
desplazada varias veces sobre el instrumento. La fidelidad o variabilidad de un instrumento se evalúa aplicando una misma carga en diferentes puntos de la zona central del dispositivo receptor de carga
evitando descentrar exageradamente esta carga
Punto de reposo: Para las balanzas de escala analógica, indicación de la escala correspondiente a la
posición del indicador, en el momento en el que se invierte el sentido de su desplazamiento.
Sensibilidad: Es la relación entre la variación de la respuesta de un instrumento de medida y la variación
de la carga que la origina.
Nociones sobre tratamiento estadístico de datos
El error es un factor inevitable en cualquier proceso de medida; nada puede ser medido con toda
exactitud. Este hecho es tan relevante, al punto que un resultado experimental sin una estimación del
error no tiene ningún significado práctico, ya que desconocer el error significa desconocer el grado de
confiabilidad de un resultado. El error experimental está determinado por la precisión y la exactitud de las
medidas. La precisión y al exactitud son términos estrechamente relacionados, pero no son sinónimos;
técnicamente es una equivocación usar indistintamente ambos conceptos. Cuando se habla de precisión se
está refiriendo al grado de concordancia que tienen entre si un conjunto de medidas realizadas bajo
121
idénticas condiciones experimentales. La exactitud se refiere a que tan cercano se encuentra un valor
medido de otro aceptado como verdadero. El valor verdadero es el que obtendría un experimentador
perfecto con un instrumento perfecto, pero como ni el experimentador perfecto ni el instrumento perfecto
existen, usualmente se acepta como valor verdadero el obtenido por un analista experimentado con un
buen método de referencia. La distinción entre precisión y exactitud se ilustra en la figura 3, a través del
tiro con arco donde el blanco representa el valor correcto de una medición
Figura 3. Representación gráfica de precisión y exactitud, vista como lanzamiento de
tiro con arco. a) Reproduce medidas exactas y precisas; los tiros están muy cercanos
entre sí, y en su conjunto, muy próximos al blanco; mientras que b) denota medidas que
no son ni precisas ni exactas; las marcas están muy dispersas y a su vez todas están
alejadas del blanco. c) Significa precisión pero no exactitud. Aunque los puntos están
muy cercanas entre sí, no lo están del blanco; en contraste c) representa exactitud pero
no precisión; las marcas están muy próximas al blanco, sin embargo están bastante
dispersas.
MATERIALES
Balanza Ohaus.
Balanza digital
Brochas
Toalla
Objetos a pesar
PROCEDIMIENTO
Antes de iniciar el proceso de calibración se comprobará el estado general del instrumento: inexistencia
de partes dañadas, limpieza, libertad de movimiento, nivelado. El parámetro más significativo en la
determinación de la incertidumbre de la balanza es su variabilidad o fidelidad, y para determinarla es
necesario conocer el punto de reposo (PR) del equipo
I. PARTE
1. Limpiar la balanza
2. Identificar sus partes y cuidados 3. Calibrar la balanza asignada
4. Tarar la balanza (llevar a ceros)
5. Pesar un objeto en diferentes partes del plato según figura 6. Registrar los datos en un cuadro
7. Hallar la media aritmética y las desviación estándar
II. PARTE
Realice cinco medidas del peso de un vidrio del reloj limpio y seco en cada una de las balanzas que se encuentran en el laboratorio. Tabule en forma adecuada los datos, observe y realice el análisis
correspondiente.( manipule el vidrio de reloj con las pinzas para crisol)
122
No Triple brazo Precisión Analítica
1
2
3
4
5
ACTIVIDAD
1. ¿La temperatura afecta la calibración de una balanza?
2. La densidad de un líquido ¿se tiene en cuenta para la
calibración del material volumétrico? Justifique su respuesta 3. ¿Qué es una corrección por flotación?
4. ¿Qué es una alícuota?
5. Defina y analiza los conceptos de. A. Calibración
B. Estandarización
C. Exactitud
D. Precisión.
6. Realice La Siguiente Traducción y Socialícela Con Sus Compañeros:
In this experiment, you will obtain the mass of five new pennies—first by determining the mass of each penny
individually. Then you will determine the mass of 37A An Introductory Experiment 1053 all five pennies at once,
remove one penny at a time, and calculate the individual masses of the pennies by finding the difference. The pair of
masses determined for a particular penny by the two different methods should agree to within a few tenths of a
milligram. From the data, you will determine the mean and median values, the standard deviation, and the relative
standard deviation of the masses of the pennies. You will then weigh an unknown aluminum cylinder and report the
mass of this unknown.
PROCEDURE
1. After you have been instructed in the use of the balance and have become familiar with its use, obtain a set of
pennies, an unknown aluminum cylinder, and a pair of tweezers from the instructor.
2. Do not handle the pennies or the cylinder with your fingers; always use the tweezers. If you are using a
mechanical balance, be sure to have the balance in the “off” or “complete arrest” position whenever removing
anything from or adding anything to the balance pan.
3. Before you begin to determine masses, zero your analytical balance carefully. Select five pennies at random from
the vial containing the pennies, and weigh each penny on your balance. Enter the data in your laboratory notebook.
Keep track of the identity of each penny by placing each one on a labeled piece of paper.
4. Check the zero setting on your balance. Place these same five pennies on the balance pan, determine their total
mass, and record it.
5. Remove one of the pennies from the balance, obtain the mass of the remaining four, and record the mass.
6. Repeat this process, removing one penny at a time. Obtain the individual
PARAMETROS ESTADISTICOS
Media aritmética (x): También conocida como promedio
geométrico, o simplemente media, se define como la suma de
todos los valores medidos (xi) divididos entre el número de
determinaciones (n). Está definición cuyo resultado se expresa
en las mismas unidades en que se hicieron las mediciones, es
123
la más usada para establecer la centralidad de una serie de datos.
Desviación estándar: Evalúa la precisión en términos del grado de proximidad
de los datos (xi) al valor de la media (x). El cálculo de la desviación estándar
tiene una pequeña variación de acuerdo con el número de determinaciones (n).
Si el número de medidas es grande, n ≥ 30, la desviación estándar se representa
por la expresión: con la letra griega sigma
124
ANEXO E
GUÌA DE LABORATORIO PARA MEDIR EXACTITUD DE MATERIAL
VOLUMÉTRICO
COLEGIO COLSUBSIDIO NUEVA ROMA IED Educación para el Desarrollo Humano a partir de la Formación del Trabajo
ANALISIS DE MUESTRAS QUIMICAS - AREA:
LABORAL
PRACTICA Nº 9: ¿Qué equipo volumétrico es el más exacto?
COMPETENCIA: Realizar actividades de alistamiento en el laboratorio químico
IMPORTANCIA DE LAS MEDIDAS
Química es el estudio de la composición, estructura y propiedades de la materia. Las leyes químicas
son responsables de los cambios que ocurren en la Naturaleza. La mayoría de las observaciones y los cambios se estudian a través del uso de medidas. Todas las medidas experimentales están sujetas a
errores. La confiabilidad de los resultados dependerá principalmente del instrumento que se utilice y las
destrezas que tenga el científico que lleve a cabo las medidas.
El propósito de este ejercicio de laboratorio es aprender a usar varios tipos de equipo volumétrico en la
determinación de un volumen de agua. Se medirán 10 mL de agua usando una pipeta, una bureta, una probeta y un vaso y se calculará el volumen experimental de agua medido por cada uno de los
instrumentos utilizados. Luego compararemos los valores experimentales con el valor verdadero.
La densidad es una propiedad física de la materia. Se define como la masa de una sustancia que tiene un volumen determinado.
Densidad = masa / volumen
Si conoces dos de las tres variables, puedes determinar la tercera sustituyendo en la ecuación (d = m/v). La densidad de una sustancia varía con la temperatura. En la Tabla 1, se resume la densidad de agua a
diferentes temperaturas.
Tabla 1. Densidad de agua como función de temperatura
125
Por lo tanto, si tenemos una cantidad de agua a una temperatura dada, entonces podemos determinar el
volumen que ocupa. ¿Cómo? Despejamos la ecuación de densidad para volumen y obtenemos una nueva ecuación.
v = m/d
Si pesamos 10 mL de agua que previamente medimos con cualquier equipo volumétrico y conocemos su densidad, podemos determinar el volumen experimental de agua. El valor experimental simplemente
lo determinamos sustituyendo en la fórmula v = m/d. De esta forma, podemos comparar este valor
experimental con el valor verdadero. Para todos los efectos, el valor verdadero es 10 mL porque esa fue la cantidad de agua que medimos con el equipo volumétrico que utilizamos.
Todas las medidas experimentales están sujetas a errores. La confiabilidad de los resultados dependerá principalmente del instrumento que se utilice y las destrezas que tenga el científico que lleve a cabo las
medidas. Es necesario conocer la precisión y la exactitud de las medidas que hacemos. Identificaremos
los tipos de errores que se cometen y determinaremos el error absoluto y el porciento de error o error relativo en una medida.
– cuan cerca del valor verdadero ( – cuan cerca de
un valor independiente concuerdan las medidas unas a otras
Errores
Las medidas experimentales están sujetas a error. La confiabilidad de los resultados dependerá
principalmente del instrumento que se utilice y las destrezas que tenga el científico que lleve a cabo las – errores que
tienen causa definida y es posible corregirlos: equipo o instrumento mal calibrado, medida mal hecha,
cálculo incorrecto, anotación incorrecta de la medida.
– errores que no se pueden determinar, se desconoce su causa y están fuera
del control del científico: impurezas de los reactivos utilizados, defectos en el equipo o instrumento que no se puedan corregir, limitaciones a la hora de tomar la medida.
– valor absoluto de la diferencia entre el valor verdadero (‘Real Value”) y valor experimental o realizado (“Experimental Value o Actual
Value”)
Error Absoluto = / valor verdadero – valor experimental /
Preguntas para discutir antes de comenzar el laboratorio
1. ¿Cuál es el propósito de ejercicio de laboratorio? 2. A base del experimento planificado, cómo se determina el volumen experimental de agua?
3. ¿Cuál es el valor de volumen verdadero de agua?
4. ¿Qué equipo volumétrico se utilizará en el experimento? Identifica el equipo. 5. Explica como varía la densidad al aumentar la temperatura. ¿A qué se debe esta variación?
126
PROCEDIMIENTO
I. PARTE
1. Obtener alrededor de 100 mL de agua destilada en un vaso o matraz cónico de 125 mL.
2. Dejar que la temperatura del agua se estabilice.
3. Tomar la temperatura del agua. 4. Tener a la mano todos los materiales y el equipo necesarios. Consultar con el instructor.
5. Obtener las instrucciones para usar la balanza, la pipeta y el termómetro.
6. Determinar la temperatura del agua y anotar en la tabla de datos a continuación. 7. Pesar un matraz cónico pequeño.
8. Medir 10 mL de agua con la pipeta.
9. Verter el agua en el matraz cónico. 10. Pesar el matraz y la muestra de agua.
11. Determinar el volumen experimental.
12. Repetir los pasos 8 – 11 utilizando una probeta. 13. Repetir los pasos 8 – 11 utilizando una bureta.
14. Repetir los pasos 8 – 11 utilizando un vaso.
II. PARTE Realice la gráfica entre la variable de densidad y temperatura e interprétela. Tabla Nª 1
127
PREGUNTAS DE DISCUSIÓN
1. ¿Cómo determinaste el volumen experimental en cada uno de los casos? 2. A base de los resultados de porciento de error, qué equipo volumétrico es el más exacto.
3. ¿Qué tipo de errores pudieron haber influenciado para que los resultados no fueran exactos. Escriba por
lo menos dos errores que pudieron haber ocurrido. 4. Describe brevemente las conclusiones a la que llegaste, ¿se cumplió el propósito de experimento?
ANALISIS DE RESULTADOS
CONCLUSIONES
1. ¿Qué puedes concluir de los resultados obtenidos y su relación con el propósito del ejercicio de
laboratorio?
2. ¿Se cumplió el propósito del ejercicio de laboratorio? 3. ¿Cómo compara el porciento de error de tus resultados con los de tus compañeros de laboratorio?
4. Comenta las dificultades que tuviste.
5. ¿Este ejercicio de laboratorio ayuda a entender el contenido del curso? Explica la respuesta a la pregunta anterior?
6. ¿Cómo podrías mejorar el ejercicio de laboratorio? ¿Qué otra actividad añadirías?
128
ANEXO F
TALLER NOMENCLATURA ORGÁNICA. GRADO 11º
COLEGIO COLSUBSIDIO NUEVA ROMA IED Educación para el Desarrollo Humano a partir de la Formación del Trabajo
TECNICO EN ANALISIS DE MUESTRAS QUIMICAS
AREA: LABORAL
NOMENCLATURA EN QUÍMICA ORGÁNICA
Cicloalcanos
Se les llama también hidrocarburos alicíclicos. Responden a la fórmula general CnH2n. Se nombran
anteponiendo el prefijo ciclo- al nombre del alcano de igual número de átomos de carbono.
Ejemplos:
O, en forma de figuras geométricas:
En estas figuras cada vértice corresponde a un metileno -CH2-. Los radicales de los cicloalcanos se
nombran sustituyendo el sufijo -ano por –ilo
Ejemplos:
Cuando hay ramificaciones en el cicloalcano, se numeran los átomos de carbono de tal forma que le
corresponda el número más bajo al carbono que tiene la cadena lateral. En el caso de que haya una sola
ramificación no es necesario indicar su posición.
Ejemplos:
129
Cicloalquenos y cicloalquinos
En los cicloalquenos y cicloalquinos, se empieza a numerar el anillo a partir de los carbonos del enlace
múltiple,
Ejemplos
- Radicales de alquenos: Hay dos importantes radicales de alquenos que tienen nombres comunes.
Son el grupo vinilo y el grupo alilo:
CH2 = CH - Vinilo
CH2 = CH - CH2 – Alilo
Ejemplos:
Hidrocarburos Aromáticos.
Se les conoce también con el nombre genérico de ARENOS. Son el benceno y todos sus derivados y,
dependiendo del número de núcleos bencénicos, pueden ser monocíclicos o policíclicos. - Hidrocarburos
aromáticos monocíclicos. El más sencillo es el benceno y todos los demás se nombran haciéndoles derivar
de él. Si se trata de un derivado monosustituido se nombra el sustituyente como radical seguido de la
palabra benceno. Si el derivado bencénico tiene dos o más sustituyentes, se numeran los átomos de
carbono de manera que a los que tienen sustituyente les corresponda el número más bajo posible. Cuando
sólo hay dos sustituyentes las posiciones 1,2-, 1,3- y 1,4 se puede indicar por orto (o-), meta (m-) y para
(p-), respectivamente. Algunos de estos compuestos conservan el nombre vulgar, como se indica en los
ejemplos siguientes.
130
- Radicales aromáticos. El nombre genérico con el que se conoce a estos compuestos es ARILO
(Ar-). El radical obtenido al perder el benceno uno de sus hidrógenos (C6H5 -) recibe el nombre
de fenilo. Todos los demás radicales aromáticos se les nombran como radicales fenilo sustituidos,
asignando el número 1 al carbono con la valencia libre. Algunos radicales de hidrocarburos
aromáticos como el tolueno, el xileno o el cumeno se nombran utilizando el sufijo -ilo.
Ejemplos:
Para los radicales que tienen la valencia libre en la cadena lateral se mantiene el nombre vulgar.
Ejemplos:
- Hidrocarburos aromáticos policíclicos condensados. Cuando los dos anillos están unidos por sólo
dos átomos de carbono se dice que son ortocondensados. Cuando estos hidrocarburos tienen el
mayor número posible de dobles enlaces no acumulados se les nombra utilizando el sufijo -eno,
aunque de la mayoría se conserva el nombre vulgar.
131
Ejemplos:
Halogenuros de alquilo
Son los hidrocarburos que contienen átomos de halógeno que sustituyen a hidrógenos. Los halogenuros
de alquilo pueden clasificarse como primarios secundarios o terciarios, según la naturaleza del átomo de
carbono al que va unido el átomo de halógeno.
En la nomenclatura de los compuestos halogenados es frecuente el empleo de nombres vulgares para los
términos más sencillos de la familia nombrándose el halógeno como halogenuro, seguido del nombre del
grupo alquilo.
Los halogenuros de alquilo de más de cinco átomos de carbono se nombran siguiendo las normas IUPAC
como hidrocarburos sustituidos. Se utilizan también los nombres comunes para algunos polihalogenados
sencillos como son:
CHCl3 cloroformo
CCl4 tetracloruro de carbono
Ejemplos:
132
Alcoholes, fenoles. Éteres
Los alcoholes tienen de formula general: R-OH, estructuralmente son semejantes al agua, en donde uno
de los hidrógenos se ha sustituido por un grupo alquilo. Su grupo funcional es el grupo hidroxilo, OH.
Los fenoles tienen el mismo grupo funcional, pero unido a un anillo aromático Ar -OH. Los éteres tienen
de formula general R - O - R', donde R y R' pueden ser grupos idénticos o diferentes y pueden ser grupos
alquilo o arilo.
- Nomenclatura de Alcoholes. Los alcoholes, al igual que los halogenuros de alquilo, se clasifican
o dividen en primarios, secundarios y terciarios, según el número de grupos hidrocarbonados
unidos al átomo de carbono al que va enlazado el grupo hidroxilo. En la nomenclatura de
alcoholes se suelen emplear nombres vulgares para los términos más sencillos (C1 - C4). Estos
nombres se forman con la palabra alcohol.
Ejemplos:
El sistema IUPAC nombra a los alcoholes de acuerdo a las siguientes reglas:
1. Se busca la cadena más larga que incluya el grupo hidroxilo. La terminación o del hidrocarburo se
cambia por -ol.
2. La cadena se numera de forma que al grupo funcional le corresponda el menor número posible. Si hay mas de un grupo hidroxilo en la cadena, se emplean los prefijos di, tri, etc.
3. Cuando el alcohol no es el grupo funcional principal se nombra como hidroxi, precedido de su número
localizador
Ejemplos:
133
- Nomenclatura de fenoles. Para nombrar los fenoles se utiliza, como en los alcoholes el sufijo -ol
al nombre del hidrocarburo aromático. Los fenoles se nombran con mayor frecuencia como
derivados del fenol. Los otros sustituyentes del anillo se localizan con un número o mediante los
prefijos orto, meta, para.
A veces ciertos fenoles se nombran como hidroxicompuestos:
El grupo hidroxilo también se nombra como sustituyente cuando se encuentra presente en la misma
molécula un ácido carboxílico, un aldehído o alguna cetona, ya que tienen prioridad en la nomenclatura.
- Nomenclatura de Éteres: Los éteres se denominan generalmente con el nombre de cada uno de
los grupos alquilo o arilo, en orden alfabético, seguidos de la palabra éter.
134
ANEXO G
TALLER APLICACIÓN DE CONOCIMIENTOS. GRADO 10º
COLEGIO COLSUBSIDIO NUEVA ROMA IED
TALLER DE APLICACIÓN CONOCIMIENTOS – ENFOQUE PROFESIONAL
PROGRAMA ANÁLISIS DE MUESTRAS QUÍMICAS
Grado 10°
Estimado estudiante, el siguiente taller corresponde al estudio “CONSTRUCCIÓN DE
DISCURSOS ESCOLARES DE LOS ESTUDIANTES EN LA FORMACIÓN TÉCNICA
LABORAL DEL COLEGIO COLSUBSIDIO NUEVA ROMA”, por favor desarrolle el presente
taller haciendo uso de los conocimientos construidos en el transcurso del programa de formación.
1. Relacione 5 medidas de seguridad que se deben tener en cuenta en el laboratorio de química:
______________________________________________________________________________
______________________________________________________________________________
______________________________________________________________________________
______________________________________________________________________________
________________
2. Dibuje el plano de un laboratorio de química y ubique en el aquellos aspectos que considere
necesarios (ducha de seguridad, cabina extractora, botiquín, disposición de residuos)
135
3. Nombre los siguientes elementos y equipos de laboratorio:
136
4. Realice el diagrama de flujo para la limpieza y desinfección de los instrumentos de
laboratorio.
5. Describa en un breve párrafo la incidencia a nivel personal, académico y profesional que ha
tenido el programa de formación en su vida.
______________________________________________________________________________
______________________________________________________________________________
______________________________________________________________________________
______________________________________________________________________________
______________________________________________________________________________
______________________________________________________________________________
______________________________________________________________________________
________________________________________________
137
ANEXO H
TALLER FINALIZACIÓN PASANTÍA. GRADO 10º
COLEGIO COLSUBSIDIO NUEVA ROMA IED
TALLER DE APLICACIÓN CONOCIMIENTOS – ENFOQUE PROFESIONAL
PROGRAMA ANÁLISIS DE MUESTRAS QUÍMICAS
Grado 11°
Estimado estudiante, el siguiente taller corresponde al estudio “CONSTRUCCIÓN DE
DISCURSOS ESCOLARES DE LOS ESTUDIANTES ENLA FORMACIÓN TÉCNICA
LABORAL DEL COLEGIO COLSUBSIDIO NUEVA ROMA”, por favor desarrolle el presente
taller haciendo uso de los conocimientos construidos en el transcurso del programa de formación.
1. Describa con sus propias palabras en qué consisten las Buenas Prácticas de Laboratorio (BPL)
______________________________________________________________________________
______________________________________________________________________________
______________________________________________________________________________
______________________________________________________________________________
______________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
2. Diseñe una etiqueta para rotular una muestra, con los datos que considere necesarios para su
total identificación.
138
3. Complete las siguientes frases usando las palabras del recuadro:
a. El _____________ es una pequeña lámina sobre la cual se coloca una muestra, para su
observación en el microscopio.
b. Si deseo separar una mezcla de dos líquidos inmiscibles entre sí, debo hacer uso de un
_________________________
c. La _______________ sirve para separar una mezcla de sólido – líquido haciendo uso de
la gravedad.
d. Para preparar una solución con una concentración definida se debe usar un
_____________________
e. El ______________ es un instrumento que sirve para realizar titulaciones dada su forma
cónica no permite el derrame de la sustancia mientras se agita.
f. Equipos como el _____________ sirven para extraer el exceso de humedad de las
muestras.
g. Si deseo hacer un pesaje con alto grado de exactitud puedo utilizar una
___________________, en el caso que no necesite un dato con cifras significativas
puedo usar una __________________________
h. Cuando las muestras se llevan a calcinación, para procedimientos como marchas
analíticas o determinación de cenizas, se introducen en la ___________
i. El instrumento volumétrico, que permite salida gradual de sustancia, empleado en
procesos de titulación se llama _________________
j. Este tipo de instrumentos permiten tomar pequeñas porciones de muestra, con alto grado
de exactitud, se denomina _____________
k. Siempre que se necesita medir volúmenes entre 10 y 100 ml es necesario emplear una
______________.
Balón aforado Bureta Horno Balanza analítica
Pipeta Erlenmeyer Portaobjetos Balanza triple brazo
Probeta Centrífuga Mufla Embudo de decantación
139
l.
4. Una de las labores dentro del laboratorio de química es el alistamiento de materiales y
montajes para realizar las diferentes determinaciones. Identifique cada montaje y nombre sus
partes constituyentes.
140
5. Un analista de laboratorio debe tener capacidad para organizar y jerarquizar los datos
obtenidos luego de una práctica. Analice los siguientes casos y realice una tabla de datos para
cada uno.
a. El agua se encuentra en los alimentos en tres formas: como agua de combinación, como agua
adsorbida y en forma libre, aumentando el volumen. Dado que la mayor parte de los alimentos
son mezclas heterogéneas de varias sustancias, pueden contener cantidades variables de agua de
los tres tipos.
La empresa de arroz Diana, solicitó hacer la determinación de humedad en dos lotes de
producción, los números de lote son 18/07/2016 y 19/07/2016. Se tomaron 50 muestras de las
cuales se obtuvieron los siguientes datos:
Muestra 1: Crisol vacío: 43.2g; Crisol + muestra antes de secado: 53.2g; muestra + crisol
después del secado: 43.8; % de humedad: 94
Muestra 2: Crisol vacío 44.7g; Crisol + muestra antes de secado: 56.2g; muestra + crisol
después del secado: 45.2; % de humedad: 95.6
b. Las aguas crudas naturales contienen tres tipos de sólidos no sedimentables: suspendidos, coloidales y
disueltos. Los sólidos disueltos, materia orgánica e inorgánica, son invisibles por separado, no son
sedimentables y globalmente causan diferentes problemas de olor, sabor, color y salud, a menos que sean
precipitados y removidos mediante métodos físicos y químicos.
El IDEAM (Instituto de hidrología, meteorología y estudios ambientales) solicitó el análisis de SST
(sólidos suspendidos totales) para una muestra de agua residual industrial, los datos obtenidos fueron los
siguientes:
Muestra 1: volumen de la muestra: 10 ml; temperatura del horno: 103°C; Tiempo: 53 min; peso papel
filtro: 1.04 g
Muestra 2: volumen de la muestra: 10 ml; temperatura del horno: 105°C; Tiempo: 58 min; peso papel
filtro: 1.09 g
Muestra 3: volumen de la muestra: 10 ml; temperatura del horno: 103°C; Tiempo: 53 min; peso papel
filtro: 1.11 g
141
ANEXO I
TALLER FINALIZACIÓN DE PASANTÍA. GRADO 11º
COLEGIO COLSUBSIDIO NUEVA ROMA IED
CONSTRUCCIÓN DE SABERES PROPIOS – ENFOQUE PROFESIONAL
PROGRAMA ANÁLISIS DE MUESTRAS QUÍMICAS
Estimado estudiante, el siguiente taller corresponde al estudio “CONSTRUCCIÓN DE
DISCURSOS ESCOLARES DE LOS ESTUDIANTES EN LA FORMACIÓN TÉCNICA
LABORAL DEL COLEGIO COLSUBSIDIO NUEVA ROMA”, por favor desarrolle el presente
taller haciendo uso de los conocimientos construidos en el transcurso del programa de formación.
1. En el análisis químico, y en general en todas las ramas de las ciencias aplicadas es necesario
seguir ciertos procedimientos que garanticen la seguridad del analista, de las muestras y de los
resultados de análisis. Dentro de su formación como analista químico resalte aspectos en los
cuales pueda verse afectada su seguridad y la de sus compañeros, mencione así mismo las
medidas que tomaría usted si fuera el líder de una práctica.
2. Las aplicaciones del análisis de muestras químicas son infinitas. Es bien sabido que cualquier
producto que salga al mercado debe cumplir cierta normatividad y ciertos parámetros de calidad.
Describa aquellos aspectos que usted evaluaría al momento de llevar un producto al comercio y
justifique cada uno de ellos, teniendo en cuenta su formación.
Escoja entre alguna de las siguientes opciones:
a. Un fertilizante
b. Un producto alimenticio para bebés
c. Una crema corporal
3. El ser humano se encuentra en contacto con diferentes sustancias, ya sea a nivel directo
(alimentos, productos de aseo personal…) o a nivel indirecto (agua para bañarse, polución del
aire, gases de combustión del transporte público). ¿Cree usted que es necesario que algún ente
como el ICONTEC regule este tipo de sustancias? ¿Qué se busca con este tipo de regulaciones?
4. Suponga que trabaja para una empresa de gestión ambiental, en la cual usted es el encargado
de reportar los resultados de análisis de aguas para consumo humano. Dichos resultados arrojan
valores altamente tóxicos de metales pesados, lo cual inhabilita esa agua para el consumo. Acto
seguido la empresa de minería “X”, responsable de los residuos tóxicos, se contacta con usted y
le ofrece dinero a cambio de alterar esos resultados de análisis. ¿Qué haría usted en este caso?
¿Se encuentra en capacidad de adulterar los resultados de manera coherente? ¿Pondría en riesgo
a la población usuaria de este tipo de agua?
142
ARBOL DE PROBLEMAS
5. Realice un diagrama en el cuál manifieste un problema principal (relacionado con su
formación, su vida escolar, su entorno o su futuro profesional) y a continuación comience a crear
una red de raíces (que van a corresponder a las causas de ese problema) y las ramas (que van a
ser los efectos o las soluciones ya encontradas)
143
ANEXO J
PROGRAMACIÓN DE ACTIVIDADES DE ARTICULACIÓN CON LA MEDIA
CENTRO DE GESTIÓN INDUSTRIAL SENA 2016
144
145
ANEXO K
PLANEACIÓN SEMESTRAL DE CLASES PARA GRADO 10º Y 11º
PLANEACIÓN SEMESTRAL
Tabla 19. Planeación de clases grado 11º
ÁREA: LABORAL ASIGNATURA: ANÁLISIS DE MUESTRAS
QUÍMICAS
GRADO:
UNDÉCIMO A-
B
DOCENTE: CAROLINA NEUSA – ANGELA MORA
PERIODO:
PRIMERO Y
SEGUNDO
META ANUAL DEL ÁREA. Mejorar cinco puntos en el promedio de las áreas evaluadas en pruebas Saber
COMPETENCIAS SABER
DISCIPLINAR
DESEMPEÑOS: SABER - SER - HACER
SUPERIOR ALTO BÁSICO BAJO
Analizar muestras
según
procedimientos
implementados
por el laboratorio
QUIMICA BASICA
Equilibrio químico,
equilibrio iónico.
1. Realiza ensayo
de acuerdo con
los principios
fisicoquímicos y
la secuencia del
protocolo de
ensayo.
1. Determina
ensayo de acuerdo
con los principios
fisicoquímicos y
la secuencia del
protocolo de
ensayo.
1.Describe el
ensayo, de
acuerdo con
los principios
fisicoquímicos
1.Define ensayos
de acuerdo con
los principios
fisicoquímicos
QUIMICA
ORGANICA
Estructura de
compuestos orgánicos,
hibridación,
nomenclatura,
propiedades físicas y
químicas de las
funciones químicas
orgánicas
2. Selecciona el
protocolo de
ensayo de
acuerdo con la
naturaleza de la
muestra y con las
condiciones del
laboratorio
2. Ejecuta el
protocolo de
ensayo de acuerdo
con la naturaleza
de la muestra y
con las
condiciones del
laboratorio
2. Identifica el
protocolo de
ensayo de
acuerdo con la
naturaleza de
la muestra
2. Enuncia el
protocolo de
ensayo de acuerdo
con la naturaleza
de la muestra
ANALISIS
ORGANICO
CUALITATIVO
Análisis elemental del
carbono e hidrogeno,
determinación de azufre,
halógeno y nitrógeno.
Análisis funcional de los
grupos orgánicos
3. Analiza
ensayos
cualitativos
orgánicos
teniendo en
cuenta las
características de
la muestra
3. Explica ensayos
cualitativos
orgánicos
teniendo en
cuenta las
características de
la muestra
3. Describe
ensayos
cualitativos
orgánicos
teniendo en
cuenta las
características
de la muestra
3. Identifica
ensayos
cualitativos
orgánicos según
aspecto de la
muestra
146
Analizar muestras
Químicas según
procedimientos de
Laboratorio.
PREPARACIÓN DE
LA MUESTRA
PARA ANÁLISIS
Secado, disolución en
vía seca y en vía
húmeda, destrucción
de la materia
orgánica, Técnicas de
ensayo
4. Aplica los
protocolos para la
determinación de
parámetros de
técnicas analíticas
en una muestra
4. Explica los
protocolos para la
determinación de
parámetros de
técnicas analíticas
en una muestra
4. Reconoce
los protocolos
para la
determinación
de parámetros
de técnicas
analíticas en
una muestra
4.Enuncia los
protocolos para la
determinación de
parámetros de una
muestra
SE
MA
NA
Dese
mp
eñ
o
ACTIVIDADES EVIDENCIA
1 INDUCCION A ESTUDIANTES
2
DIAGNOSTICO DE ESTUDIANTES
MOTIVACIÓN CONTEXTUAL
Se realiza una reflexión alrededor del proyecto de vida y la formación como técnico en
análisis de muestras química y el impacto de esta en la demanda del sector productivo.
Importancia de las pruebas estandarizadas como evaluación de competencias
adquiridas.
CONCEPTUALIZACIÓN Y APROPIACIÓN
Se socializará el impacto social de la formación en relación con el sector productivo. Se
presentará las funciones y sectores productivos en los cuales se realizara la etapa
productiva.
FORMULACIÓN Y APLICABILIDAD
Se aplicará una prueba diagnostico que demuestre el dominio y apropiación de los
principios básicos de la formación.
E1: Realiza la prueba de
competencia como
evidencia de apropiación
de saberes y
conocimientos científicos
e investigativos.
3
2,4
SEGUIMIENTO PROYECTO FORMATIVO
MOTIVACIÓN CONTEXTUAL
Las docentes tendrán como objetivo generar y desarrollar permanentemente el interés en
la continuidad del proceso formativo relaciona con el proyecto productivo, a partir de
hábitos, habilidades, conocimientos y procesos que involucren el compromiso de cada
uno de los estudiantes.
Para ello se tendrán en cuenta las siguientes estrategias de orientación y motivación
investigativa:
Seguimiento y continuidad en los avances alcanzados del proyecto en relación a
estructura, diseño y aplicación
Socializar con los aprendices los avances del cada uno de los proyectos de grado
once en espacios de sustentación que permitan una evaluación y seguimiento
colectivo
Promover e incentivar la motivación hacia la investigación desde lecturas,
socializaciones y consultas
Proyecto de vida
CONCEPTUALIZACIÓN Y APROPIACIÓN
Desarrollado el espacio de motivación los estudiantes deberán ir adquiriendo los
E2: Analiza las
propiedades
fisicoquímicas de la
muestra a través de los
protocolos de laboratorio
según parámetros a
determinar teniendo en
cuenta la normativa
vigente
147
conocimientos, habilidades y competencias a partir de los encuentros tantos de
profundización teórico como practica (laboratorios) que afiance la apropiación y
aplicación del proyecto formativo.
Se desarrollaran espacios de comunicación asertiva que demuestre el desarrollo de
pensamiento en la ejecución de los procesos de aprendizaje
FORMULACIÓN Y APLICABILIDAD
Se desarrollaran espacios que permitan demostrar los siguientes conceptos y principios
acorde a los proyectos de investigación desde su perfil como técnicos de análisis de
muestras químicas:
Relaciones interpersonales, trabajo en equipo, trabajo colaborativo
Comprensión, profundización, pensamiento creativo y propositivo
Autogestión, mejoramiento, construcción colectiva e individual
Aplicación de procedimientos y protocolos de laboratorio
Plan de evaluación de los alcances de los objetivos
TAREA
Consultas centradas en los objetos de estudio de acuerdo a cada proyecto productivo:
definición, composición, características, normatividad, estructuras y funciones químicas
Desarrollo total del proyecto productivo teórico y práctico para el alcance de los
objetivos planteados.
NOTA: La planificación de esta esta semana se desarrollara de manera continua y
permanente durante todo el trimestre centrada en el gestión, planificación y desarrollo
de cada uno de los proyectos productivos que integren cada uno de las competencias y
sus resultados de aprendizaje con el fin de contribuir y consolidar la investigación en el
marco del sector productivo y social.
4 1
EQUILIBRIO Y TITULACION
MOTIVACIÓN CONTEXTUAL
La docente realiza una Socialización sobre la explicación de fenómenos químicos en
relación con los factores que intervienen en las reacciones químicas a través de un
artículo científico.
CONCEPTUALIZACIÓN Y APROPIACIÓN
Los estudiantes desarrollan a través de lecturas conceptualizadas esquemas que
permitan la apropiación en integración de saberes:
Factores que interviene en equilibrio y cinética de una reacción
Estandarización de soluciones
FORMULACIÓN Y APLICABILIDAD
Los estudiantes realizan el taller Nº1 sobre resolución de problemas apuntando a la
construcción de guías y protocolos de laboratorios
TAREA
Lectura e indagación de los conceptos, principios y situaciones a partir de la desarrollo
de la guía planteada.
E3: Ejecuta
estandarización de
soluciones aplicando
conocimientos teóricos y
prácticos que permitan la
comprensión de
fenómenos químicos
5 1
EQUILIBRIO Y TITULACION
MOTIVACIÓN CONTEXTUAL
El docente realiza ensayos demostrativos de laboratorio teniendo en cuenta los
parámetros para el desarrollo de buenas practicas
CONCEPTUALIZACIÓN Y APROPIACIÓN
Los estudiantes afianzaran sus conocimientos teóricos, habilidades y aptitudes a través
de la lectura y elaboración de preinformes de las prácticas de laboratorio teniendo en
cuenta los principios de las buenas prácticas, técnicas a utilizar y conocimientos
E4: Realiza
estandarización de
soluciones a partir de los
protocolos de laboratorio
de acuerdo a la
normatividad y buenas
practicas
148
trabajados
FORMULACIÓN Y APLICABILIDAD
Los estudiantes aplicaran los conceptos trabajados con el fin de diseñar y aplicar las
prácticas de labor torio estandarización y determinación del PH y acidez de la leche
TAREA
Los estudiantes deben realizar por escrito los informes de laboratorios realizados en el
laboratorio
6 2,3
QUIMICA ORGANICA
MOTIVACIÓN CONTEXTUAL
La docente muestra a los estudiantes los siguientes videos sobre la importancia de la
química del carbono para identificar su diferencia con la química inorgánica
https://www.youtube.com/watch?v=msd3GxpBHZ0
https://www.youtube.com/watch?v=8nXkacD92VM
https://www.youtube.com/watch?v=MerrGQvOJ-s
https://www.youtube.com/watch?v=cQQLyN8EtE4
CONCEPTUALIZACIÓN Y APROPIACIÓN
A partir de la observación de los videos los estudiantes deben entregar una reseña sobre
la importancia del carbono en la vida cotidiana. Se presentan los princip ios y
fundamentos teóricos de la nomenclatura de la química orgánica de acuerdo a las
establecidas por la IUPAC para cada uno de los grupos funcionales
Alcanos
Alquenos
Alquinos
Carbonos cíclicos
Aromáticos
FORMULACIÓN Y APLICABILIDAD
Los estudiantes desarrollan guías que le permitan identificar y nombrar los diferentes
compuestos orgánicos según la normatividad y la aplicabilidad de este lenguaje en la
naturaleza de la composición química de la muestra a analizar en su proyecto formativo.
TAREA
Entrega de la producción textual que dé cuenta de la importancia de la química orgánica
en la vida cotidiana a nivel industrial a partir de los videos socializados
Construcción de material de aprendizaje autónomo sobre principios de la nomenclatura
orgánica
E5: Desarrolla y sustenta
guías que afiancen
conocimientos y
principios teóricos para el
trabajo de laboratorio
7 2,3
QUIMICA ORGANICA
MOTIVACIÓN CONTEXTUAL
Se socializara una presentación de PowerPoint que da cuenta de la estructura de los
compuestos orgánicos, la importancia de la nomenclatura como identidad de la
naturaleza química de cada compuesto
CONCEPTUALIZACIÓN Y APROPIACIÓN Se trabajara a partir de una guía los fundamentos y principios teóricos que permiten
identificar los compuestos orgánicos su importancia y aplicación en la industria según
los grupos funcionales
FORMULACIÓN Y APLICABILIDAD
Los estudiantes realizaran presentaciones correspondiente a cada uno de los grupos
funcionales orgánicos asignados
Se desarrollaran situaciones problemas sobre los compuestos orgánicos con el fin de
identificar y nombrar su estructura y la función de este en el producto o fenómeno
planteado
E6: Realiza protocolos e
informes de ensayo de
acuerdo normas de
laboratorio y de
bioseguridad en la
ejecución de ensayos
reconociendo los
principios de los
compuestos orgánicos
149
TAREA:
Consultar sobre las propiedades y características de los grupos funcionales
Indagar y reportar las estructuras orgánicas presentes en las muestras de análisis de
acuerdo a cada proyecto de investigación
Consultar sobre la importancia de las vitaminas, carbohidratos y proteínas
8 2,3
QUIMICA ORGANICA
MOTIVACIÓN CONTEXTUAL
El docente realiza ensayos demostrativos de laboratorio teniendo en cuenta los
parámetros para el desarrollo de buenas practicas
CONCEPTUALIZACIÓN Y APROPIACIÓN
Los estudiantes afianzaran sus conocimientos teóricos, habilidades y aptitudes a través
de la lectura y elaboración de preinformes de las prácticas de laboratorio teniendo en
cuenta los principios de las buenas prácticas, técnicas a utilizar y conocimientos
trabajados
FORMULACIÓN Y APLICABILIDAD
Los estudiantes aplicaran los conceptos trabajados con el fin de diseñar y aplicar las
prácticas de laboratorio Nº
Presentar y aplicar el protocolo de ensayo diseñado para la obtención de la muestra de
estudio de su proyecto
TAREA
Los estudiantes deben realizar por escrito los pre informes de laboratorios realizados en
el laboratorio
Consultar la normatividad, técnicas y métodos a utilizar para la obtención de la muestra
de análisis de su proyecto productivo.
E7: Ejecuta prácticas de
laboratorio como
evidencias de los
principios químicos que
permite el análisis de
resultados.
9 3
ANALISIS ORGANICO CUALITATIVO
MOTIVACIÓN CONTEXTUAL
Se recontextualiza la necesidad e importancia de las prácticas de laboratorio teniendo en
cuenta las normas de seguridad, protocolos y normativa vigente.
CONCEPTUALIZACIÓN Y APROPIACIÓN
Se retomara la estructura de los informes de laboratorio y desarrollo de laboratorios. la
docente explicara los métodos de obtención de sustancias orgánicas
FORMULACIÓN Y APLICABILIDAD
Después de la socialización se desarrollaran prácticas de laboratorio a partir de los
cuales los aprendices fortaleces sus habilidades y aptitudes en el trabajo de laboratorio
correspondientes a Obtención de metano
TAREA Presentación y desarrollo de los informes de laboratorio
Consultas de profundización de conceptos, principios y procesos químicos
E8: Presenta informes de
laboratorio que dan
cuenta del análisis
cualitativo orgánicos
según técnicas y
parámetros de
conservación y
manipulación de la
muestra a analizar.
10 1,2,
3
ANALISIS ORGANICO CUALITATIVO
MOTIVACIÓN CONTEXTUAL
Se presentara simulación de ejemplo de laboratorios que incluyen el manual de la
buenas prácticas en relación al perfil de la formación
CONCEPTUALIZACIÓN Y APROPIACIÓN
La docente orientara los protocolos construidos por los estudiantes de acuerdo a las
necesidades de cada proyecto. Se retomara la estructura de los informes de laboratorio y
desarrollo de laboratorios. La docente explicara los métodos de obtención de sustancias
orgánicas
E9: Realiza prácticas de
laboratorio según las
necesidades del proyecto
productivo que dan cuenta
del análisis de muestras
orgánicas
150
FORMULACIÓN Y APLICABILIDAD Después de la socialización se desarrollaran prácticas de laboratorio a partir de los
cuales los aprendices fortaleces sus habilidades y aptitudes en el trabajo de laboratorio
correspondientes a Obtención de la muestra del análisis del proyecto
TAREA
Presentación y desarrollo de los informes de laboratorio
Aplicación de protocolos de análisis de la muestras
Consultas de profundización de conceptos, principios y procesos químicos
11 2,3
PH, CENIZA Y HUMEDAD
MOTIVACIÓN CONTEXTUAL
Se socializa la importancia de hacer las prácticas en pro de mejorar su proyecto
productivos
CONCEPTUALIZACIÓN Y APROPIACIÓN
La docente explica a los estudiantes protocolos según la normativa para los tópicos de:
Cenizas
Humedad
pH
FORMULACIÓN Y APLICABILIDAD Los estudiantes deben realizar según las indicaciones dadas por la docente la práctica
determinación de cenizas, pH y humedad de sus respectivas muestras del proyecto
formativo.
TAREA
Los estudiantes presentaran en un informe los resultados obtenidos en el laboratorio y
estos deben ser reportados como resultado en el proyecto formativo
E10: Realiza prácticas de
laboratorio que permiten
determinar la propiedades
de PH, Ceniza y humedad
de acuerdo a la naturaleza
química de la muestra
12 2,3
CROMATOGRAFIA
MOTIVACION CONTEXTUAL
La importancia de desarrollar buenas prácticas de acuerdo a los protocolos y la
normatividad explicando las técnicas alternativas para separación de sustancias
CONCEPTUALIZACIÓN Y APROPIACIÓN
La docente dará explicación sobre las diferentes técnicas de separación de sustancias
haciendo referencia en particular a la cromatografía de placa fina
FORMULACIÓN Y APLICABILIDAD Los estudiantes realizaran la práctica de cromatografía fina según los parámetros dados
por la docente anteriormente, teniendo en cuenta el desarrollo de los protocolos de
seguridad
TAREA
Se debe entregar el informe de laboratorio con todas las especificaciones dadas por la
docente anteriormente
los estudiantes
consultas de profundización de conceptos y principios químicos
E11: Explica el método de
cromatografía de capa
fina como técnica de
separación de mezclas en
muestras químicas según
la naturaleza química de
sus componentes.
13 1,2,
3,4
SUSTENTACION PROYECTO FORMATIVO
MOTIVACIÓN CONTEXTUAL
Las docentes tendrán como objetivo incentivar y seguir contribuyendo con el desarrollo
total del proyecto productivo fortaleciendo habilidades, conocimientos y procesos que
involucren el compromiso de cada uno de los estudiantes.
E12: Da cuenta de su
propuesta investigativa de
acuerdo a la
implicaciones de esta en
el sector productivo
haciendo uso de un
segundo idioma con el fin
151
Para ello se tendrán en cuenta las siguientes estrategias de orientación y motivación
investigativa:
Seguimiento y continuidad en los avances alcanzados del proyecto en relación a
estructura, diseño y aplicación
Socializar con los aprendices los avances del cada uno de los proyectos de grado
once en espacios de sustentación que permitan una evaluación y seguimiento
colectivo
Promover e incentivar la motivación hacia la investigación desde lecturas,
socializaciones y consultas
Proyecto de vida
CONCEPTUALIZACIÓN Y APROPIACIÓN
Desarrollado el espacio de motivación los estudiantes deberán ir adquiriendo los
conocimientos, habilidades y competencias a partir de los encuentros tantos de
profundización teórico como practica (laboratorios) que afiance la apropiación y
aplicación del proyecto formativo.
Se desarrollaran espacios de comunicación asertiva que demuestre el desarrollo de
pensamiento en la ejecución de los procesos de aprendizaje.
FORMULACIÓN Y APLICABILIDAD
Se desarrollaran espacios que permitan demostrar los siguientes conceptos y principios
acorde a los proyectos de investigación desde su perfil como técnicos de análisis de
muestras químicas:
Relaciones interpersonales, trabajo en equipo, trabajo colaborativo
Comprensión, profundización, pensamiento creativo y propositivo
Autogestión, mejoramiento, construcción colectiva e individual
Aplicación de procedimientos y protocolos de laboratorio
Plan de evaluación de los alcances de los objetivos
TAREA
Construcción y sustentación del proyecto formativo fomentando una discusión
constructiva que le permita afianzar su proceso investigativo
Desarrollo total del proyecto productivo teórico y práctico para el alcance de los
objetivos planteados.
de afianzar el proceso
formativo.
14
1,2,
3,4
Semana de planes de mejoramiento: presentación y sustentación de acuerdo a los
desempeños y resultados de aprendizaje con dificultad.
152
ACTIVIDAD COMPLEMENTARIA PLAN DE MEJORAMIENTO
Alto:
1. Desarrolla prácticas de laboratorios según las buenas
practicas a partir de protocolos y parámetros
establecidos por la normatividad vigente para el análisis
correspondientes de las muestras químicas
Básico:
1. Desarrolla en el laboratorio las prácticas de laboratorio
vistas durante el trimestre, presentando los informes
correspondientes y dando cuenta de los resultados de
análisis obtenidos
1. Desarrolla prácticas de laboratorio que integren los
resultados de aprendizaje vistos durante el trimestre
2. Realiza la práctica de laboratorio de acuerdo a los protocolos
establecidos para el análisis de la muestra según su proyecto
formativo
3. Ejecuta estandarización de soluciones aplicando
conocimientos teóricos y prácticos que permitan la
comprensión de fenómenos químicos
4. Desarrolla y sustenta guías que afiancen conocimientos y
principios teóricos para el trabajo de laboratorio
5. Presenta informes de laboratorio que dan cuenta del análisis
cualitativo orgánico según técnicas y parámetros de
conservación y manipulación de la muestra a analizar.
6. Da cuenta de su propuesta investigativa de acuerdo a las
implicaciones de esta en el sector productivo haciendo uso
de un segundo idioma con el fin de afianzar el proceso
formativo.
OBSERVACIONES
Aprobado por: Fecha: 26 de Febrero de 2016
Coordinador Académico
153
PLANEACIÓN SEMESTRAL
Tabla 20. Planeación semestral grado 10º
ÁREA: Laboral ASIGNATURA: Análisis de muestras Químicas GRADO: Décimo (A-B)
DOCENTE PRACTICANTE: Ángela Patricia Mora Figueredo PERIODO: Primero y segundo
META ANUAL DEL ÁREA. Mejorar 3 puntos en el promedio de las áreas evaluadas.
COMPETENCIAS SABER
DISCIPLINAR
DESEMPEÑOS (SABER – SER – HACER)
SUPERIOR ALTO BÁSICO BAJO
Analizar operaciones
de alistamiento del
laboratorio según
procedimientos
establecidos
Características
generales del
laboratorio
químico
Normas de
seguridad en el
laboratorio
incluyendo
elementos de
protección
personal y manejo
de reactivos y
residuos
Operaciones de
limpieza y
desinfección de
materiales equipos
e instalaciones del
laboratorio
químico según
procedimientos
establecidos
Manejo del
material del
laboratorio de
acuerdo a sus
características y
usos
1. Organiza y
relaciona el material
de laboratorio de
acuerdo a su uso
2.Construye
operaciones de
limpieza y
desinfección de
materiales, equipos e
instalaciones del
laboratorio químico
según
procedimientos
establecidos
3. Analiza
condiciones de
funcionamiento de
equipos básicos del
laboratorio químico
4. Sustenta una
propuesta
investigativa
teniendo en cuenta la
normativa vigente
1. Selecciona el
material de
laboratorio en
relación a su uso.
2. Plantea
operaciones de
limpieza y
desinfección de
materiales,
equipos e
instalaciones del
laboratorio
químico según
procedimientos
establecidos
3. Propone
condiciones de
funcionamiento
de equipos
básicos del
laboratorio
químico
4. Formula el
planeamiento de
una propuesta
investigativa
teniendo en
cuenta la
normativa
vigente
1. Identifica el
material de
laboratorio de
acuerdo a sus
características y
usos
2. Identifica
operaciones de
limpieza y
desinfección de
materiales,
equipos e
instalaciones del
laboratorio
químico según
procedimientos
establecidos
3.Identifica
condiciones de
funcionamiento
de equipos
básicos del
laboratorio
químico
4. Define el
planeamiento de
una propuesta
investigativa
teniendo en
cuenta la
normativa
vigente
1. Define el
material de
laboratorio
2. Expresa
operaciones de
limpieza y
desinfección de
materiales,
equipos e
instalaciones del
laboratorio
químico según
procedimientos
establecidos
3. Nombra
condiciones de
funcionamiento
de equipos
básicos del
laboratorio
químico
4. Enuncia el
planeamiento de
una propuesta
investigativa
teniendo en
cuenta la
normativa
vigente
154
SE
MA
NA
Dese
mp
eñ
o
ACTIVIDADES
EVIDENCIA
1 1
Inducción a Estudiantes, particularidades del programa de
articulación.
2 1
Actividad de diagnóstico
3
4
MOTIVACION:
Aplicaciones de la química en la vida cotidiana. Se proyecta el
video: Química en la vida del mundo
https://www.youtube.com/watch?v=SnSVq2vAC7k
CONCEPTUALIZACIÓN Y APROPIACIÓN
Explicación del programa de Análisis de muestras químicas,
socialización de:
- Manual de aprendiz SENA
- Proyecto formativo
- Formatos y documentación requerida (manera correcta
para diligenciamiento)
- Portafolio de aprendiz También se realiza la inscripción de los estudiantes en la
plataforma Sofía.
FORMULACIÓN Y APLICABILIDAD
Los estudiantes deben presentar el portafolio en el orden indicado, con los formatos listos para diligenciamiento. Aparte
deben sustentar un mapa mental sobre las particularidades del
programa de articulación.
E1: Ejecuta actividades
encaminadas a satisfacer la normativa SENA para
desarrollo de programa de
articulación.
4
2
NOTACIÓN CIENTÍFICA
MOTIVACIÓN CONTEXTUAL
Lluvia de ideas: ¿Qué es notación científica? ¿Para qué se
utiliza?
CONCEPTUALIZACIÓN Y APROPIACIÓN
Se desarrollan ejercicios de aplicación, para posterior sustentación y corrección por parte de todos los estudiantes.
E2: Sustenta ejercicios contenidos en la guía de
aplicación, explicando de forma apropiada su
resolución.
155
FORMULACIÓN Y APLICABILIDAD
Se desarrollará en su totalidad una guía de ejercicios para
reforzar el tema.
5 1
NORMAS DE SEGURIDAD EN EL LABORATORIO
MOTIVACIÓN CONTEXTUAL
Se presenta el video de seguridad en el laboratorio de Merck:
https://www.youtube.com/watch?v=X09tFwCCssY
CONCEPTUALIZACIÓN Y APROPIACIÓN
Después de la proyección del video, se procede a cuestionar a los
estudiantes sobre conductas que se deben evitar en el laboratorio,
qué tipo de accidentes se pueden prevenir a partir del desarrollo de una actitud responsable en el laboratorio, en realidad las
EPP’s tienen utilidad…
FORMULACIÓN Y APLICABILIDAD
Se realizará la guía de trabajo sobre seguridad y normas de
laboratorio.
E3: Exposición de una
historieta sobre un personaje de ficción que
sufre un accidente por no
cumplir normas de laboratorio, en la cual se
debe evidenciar la
necesidad del uso de EPP’s y protocolos.
6 1
CORTE DE TRIMESTRE ACADÉMICO
NORMAS DE SEGURIDAD EN EL LABORATORIO
MOTIVACIÓN CONTEXTUAL
Se realizará un “simulacro de práctica de laboratorio”, los
estudiantes no sabrán que serán observados, mientras que en el laboratorio hay gran cantidad de errores y malas prácticas de
laboratorio. La finalidad de la actividad es que ellos descubran
por sí mismos las inconsistencias y les busquen solución.
CONCEPTUALIZACIÓN Y APROPIACIÓN
Luego de la actividad se socializarán las apreciaciones de los
estudiantes, buscando consolidar normas para el laboratorio del
colegio. Acto seguido se hablará sobre el formato de presentación para informes y preinformes, las características que
debe cumplir un buen informe y sobre todo la importancia de la
redacción propia y el respeto a los derechos de autor.
FORMULACIÓN Y APLICABILIDAD
Teniendo en cuenta las indicaciones que se dieron sobre la
E4: Cada estudiante debe
realizar un cuadro comparativo en el cual
relacione la mala
conducta que vio en el laboratorio con una
solución propuesta por el
mismo. Este trabajo debe ser expuesto en y debe
cumplir con las normas
generales vistas en clase.
156
presentación del trabajo, los estudiantes deben presentar el
primer preinforme para la práctica de RECONOCIMIENTO DE
MATERIALES DE LABORATORIO.
7 4
PROYECTO FORMATIVO
MOTIVACIÓN CONTEXTUAL
Es necesario generar interés en los estudiantes para que el proceso de articulación trascienda en su carrera profesional, es
necesario también ser reiterativos en adoptar conductas y hábitos
propios de un analista químico.
CONCEPTUALIZACIÓN Y APROPIACIÓN
Poco a poco se deben ir manejando conceptos, documentación y lenguaje propio de la química y del énfasis en análisis de
muestras, los cuales promueven a la vez el dominio del proyecto
formativo.
FORMULACIÓN Y APLICABILIDAD
Para la clase posterior los estudiantes deben llevar la norma Icontec que describa el procedimiento que van a hacer para su
proyecto de investigación. Antes de esto ya se debe saber qué
tipo de muestra se va a analizar, las condiciones para el manejo de la misma y sobre todo los grupos de trabajo que se van a
formar.
E5: Se debe presentar un
documento preliminar
sobre el proyecto de investigación. Dicho
documento debe llevar lo
siguiente:
- Portada con título
en inglés
- Objetivo principal
- Objetivos
específicos - Diagrama de
flujo con
protocolos para
análisis de la muestra según
normativa
Este documento será sustentado por todos los
integrantes del grupo y se
harán correcciones pertinentes a lo largo de
todo el proceso
formativo.
8 1
MATERIAL DE LABORATORIO
MOTIVACIÓN CONTEXTUAL
Se presentan las normas de laboratorio según el programa de
formación del SENA y se observa el siguiente video sobre material de laboratorio:
https://www.youtube.com/watch?v=iUcMYwgz-MA
CONCEPTUALIZACIÓN Y APROPIACIÓN
Se consolida la información del video, se realiza una lluvia de ideas sobre los usos del material de laboratorio, qué se debe
hacer y qué no se debe hacer. Se realizan analogías con la
cocina de la casa (como trabajar con una sustancia caliente, con líquidos que no son compatibles, etc.)
FORMULACIÓN Y APLICABILIDAD
Se realizará la práctica de laboratorio sobre
E6: Los estudiantes deben
presentar el preinforme y
antes de la práctica deben ser capaces de responder
una serie de cuestiones
que atañen al adecuado manejo de normas de
laboratorio
157
RECONOCIMIENTO DEL MATERIAL DE LABORATORIO,
anteriormente se debe presentar el preinforme.
9. 3
MATERIAL DE FABRICACIÓN, TIPO DE FUNCIÓN Y
ORGANIZACIÓN DE MATERIAL
MOTIVACIÓN CONTEXTUAL
Se conversará con los estudiantes sobre las posibles clasificaciones que le darían al material de laboratorio.
CONCEPTUALIZACIÓN Y APROPIACIÓN
Luego de tales clasificaciones se procede a explicar
características principales, como el material de fabricación, la función y la organización de material de laboratorio.
FORMULACIÓN Y APLICABILIDAD
Se realizará un mapa mental, teniendo como eje el material de
laboratorio, del cual se desprenden las clasificaciones propuestas en clase, cada ramificación del mapa debe incluir características,
función y dibujos.
E7: Se presentará un mapa mental en dos hojas
examen, sobre la
clasificación del material de laboratorio. Se tendrá
en cuenta la creatividad,
el uso de correlaciones en la información y la
presentación general del
trabajo.
10. 4
PROYECTO FORMATIVO
MOTIVACIÓN CONTEXTUAL
Es necesario generar interés en los estudiantes para que el
proceso de articulación trascienda en su carrera profesional, es necesario también ser reiterativos en adoptar conductas y hábitos
propios de un analista químico.
CONCEPTUALIZACIÓN Y APROPIACIÓN
Poco a poco se deben ir manejando conceptos, documentación y
lenguaje propio de la química y de el énfasis en análisis de muestras, los cuales promueven a la vez el dominio del proyecto
formativo
FORMULACIÓN Y APLICABILIDAD
Con la fundamentación teórica realizada en clase, el estudiante
estará en capacidad de asociar su proyecto investigativo a la actividad económica de la empresa, de esta forma se puede
continuar con la producción del documento escrito.
E8: Cada grupo de trabajo debe presentar en
el documento avances
sobre su proyecto:
- Justificación
- Situación
problema - Pregunta
problema
11. 3
EQUIPOS DE LABORATORIO
MOTIVACIÓN CONTEXTUAL
E9: El estudiante va a
diseñar los siguientes
formatos:
158
Se presenta el siguiente video sobre equipos de laboratorio:
https://www.youtube.com/watch?v=rj7ZEntwoXM
CONCEPTUALIZACIÓN Y APROPIACIÓN
Luego de la diferenciación entre material de laboratorio y
equipos de laboratorio se procede a explicar los siguientes aspectos:
- Mantenimiento preventivo y correctivo de equipos
- Hojas de vida de equipos - POE´s (Procedimiento de Operación estandarizado)
- Calibración de equipos
-
FORMULACIÓN Y APLICABILIDAD
Teniendo en cuenta las determinaciones que se realizarán para el
proyecto de investigación se realizarán hojas de vida para equipos y formatos específicos
-Hoja de vida de equipo
- Formato de uso de equipo
- Formato de
mantenimiento preventivo
- Formato de
mantenimiento correctivo
Se analizarán las
características del diseño de cada formato y se
evaluará su pertinencia o
necesidad.
12.
3
CERTIFICADOS DE CALIDAD, TIPOS DE RIESGOS
MOTIVACIÓN CONTEXTUAL
Se proyectará el siguiente video sobre riesgos de laboratorio:
https://www.youtube.com/watch?v=mF82cb33_5g
CONCEPTUALIZACIÓN Y APROPIACIÓN
Inmediatamente después de la proyección del video se procede a
conversar con los estudiantes sobre los riesgos más comunes que
se presentan en el laboratorio del colegio, teniendo en cuenta que no se trabaja con sustancias peligrosas, pero existen otros riesgos,
los cuales se explicarán posteriormente como:
- Riesgos biológicos
- Riesgos químicos - Riesgos para la salud
- Riesgos por ergonomía
Acto seguido se conversará sobre la información que debe existir
en el laboratorio como:
- Fichas de seguridad de reactivos
- Números de emergencia (Bomberos, ambulancia,
Secretaría de ambiente) - Certificados de calidad
E10: El estudiante
consulta la información
solicitada y la consigna de forma organizada y
coherente en su
portafolio.
159
FORMULACIÓN Y APLICABILIDAD
Los estudiantes consultarán en fuentes de confianza, fichas
técnicas y d seguridad de reactivos, aparte van a consultar los
números de emergencia para la ciudad de Bogotá, en caso de presentarse:
- Derrame de sustancias químicas
- Quemadura por reactivos
- Inhalación o ingestión de reactivos - Incendio por sustancias volátiles
13. 4
SUSTENTACION PROYECTO FORMATIVO
MOTIVACIÓN CONTEXTUAL
Se hablará en el aula de clase sobre la importancia de generar proyectos de investigación de calidad, se informará a los
estudiantes sobre los incentivos que ofrecen entidades como
COLCIENCIAS y el ministerio de educación para proyectos innovadores en ciencia y tecnología.
CONCEPTUALIZACIÓN Y APROPIACIÓN
Teniendo en cuenta la motivación, el trabajo desarrollado y el
programa de articulación, los estudiantes deben haber generado
habilidades de manejo en el laboratorio, lenguaje apropiado y carácter investigativo. Todas estas aptitudes se evidenciarán en el
proyecto de investigación.
FORMULACIÓN Y APLICABILIDAD
Diseño y correcciones a que haya lugar para la presentación del
proyecto de investigación. Revisión de la apropiación e interiorización de cada uno de los integrantes del grupo de
trabajo con la finalidad del proyecto.
E11: Revisión de
proyectos de
investigación, sustentación y
correcciones pertinentes
de manera grupal y de manera individual.
14. 4 Semana de presentación de planes de mejoramiento
Sustentación de proyectos investigativos y continuidad en proceso de acompañamiento y apoyo a redacción,
esquematización y protocolos.
E12: Presentación de proyectos de
investigación, los cuales
evidencian la normativa específica, las habilidades
del aprendiz SENA y la
utilidad del proyecto en el sector productivo e
industrial.
160
ACTIVIDAD COMPLEMENTARIA PLAN DE MEJORAMIENTO
ALTO: Diseña una práctica de laboratorio que se
fundamenta en la normativa pertinente, proponiendo
medidas de seguridad, protocolos de análisis y
manejo de datos, según variables aportadas por la
docente.
BÁSICO: Clasifica, define y organiza el material
de laboratorio, dependiendo su uso, mediante el uso
de didácticas o juegos que permitan su total comprensión.
BAJO
1. Organiza de manera coherente el material
del laboratorio del colegio y propone
distintos tipos de clasificación. 2. Propone operaciones de limpieza y
desinfección del material de laboratorio
acorde a los protocolos y ensayos de trabajo.
3. Analiza condiciones que favorecen el
correcto funcionamiento de equipos básicos de laboratorio, según manuales de
operación y protocolos establecidos.
4. Diseña un proyecto de investigación que evidencia las competencias para analizar
muestras químicas, el cual responde a las
necesidades de su entorno.
OBSERVACIONES
Aprobado por: Fecha:
Coordinador Académico
