EXPERIMENTO N° 1: LA MAGNITUD DE LA CARGA DEL ELECTRÓNA) OBJETIVO ESPECIFICO:

Por medio del proceso de electrólisis, calcular la magnitud de la carga del electrón, y compararlo con el valor ya establecido (-1.602x10-19 C)

B) OBSERVACIONES:Celda electrolítica con solución de CuS04 de concentración 1M en medio ácido de color azul.ElH2SO4 es incoloroSe usa electrodos de cobre lijados para eliminar las impurezas o el óxido que puedan tener y luego medir la masa de cada uno de ellos en la balanza analítica con cuatro decimales ante de sumergirlo en la solución.Sumergir los electrodos de cobre en la solución preparada Se usó un sistema de soporte llamado sistema “c” de cartón para sostener los electrodos.Los electrodos de cobre deben de estar separados una distancia aproximada de 5 cm.Medir el tiempo desde que se conecta a la caída de tensión por una hora y cuarenta minutos.La celda electrolítica fue conectado a un voltaje de 6v.Después del tiempo propuesto medir las masas finales de cada electrodo para determinar la carga del electrón.

C) ECUACIONES QUÍMICAS:

Cu2+(aq) + 2e- Cu(s) CATODO

Cu(s) - 2e- Cu2+(aq) ANODO

D) CÁLCULOS Y RESULTADOS

TABLA 1.1Masa inicial Masa final ∆

CÁTODO 37,0148g 37.2219g 0.2071ÁNODO 21,6494g 21,4487g 0.2007

TIEMPO (t) 9h 10h40min 1h 40minAMPERE (i) 0.1 AVOLTAJE 6v

DISTANCIA ENTRE ELECTRODOS 5 cm

Cu2+(aq) + 2e- Cu(s) 2mol e- 1mol Cu 2 x( 6.023x10-19) x qe- 63.55g Cu It masa (m)

qe- = i x t x (63.55)g m x 2x (6.023x10-19)

Hallando la masa del cátodo (1) qe-= i x t x (63.55)g m x 2x (6.023x10-19)

= 0.1 x 6000s x 63.55g 0.2071g x 2x6.023x1023

= 15284,23996 x 10-23

Carga del electrón = 1,5284 x 10-19cHallando la masa del ánodo (2) qe-= i x t x (63.55)g

m x 2x (6.023x10-19) = 100x10 -3 ª x 2x3600s x 63.55g 0.2745g x 2x6.023x1023

= 13837,666 x 10-23

Masa del ánodo= 1,38 x 10-19

% error= qe - aceptada – qe - calculada x 100% qe- aceptada

Para (1) %error = 1,6 x 10 -19 c – 1,54 x 10 -19 c x 100% 1,6 x 10-19c = 3.75 %Para (2) %error = 1,6 x 10 -19 c – 1,38 x 10 -19 c x 100% 1,6 x 10-19c = 13.75%E) CONCLUSIONES:

Gracias al proceso de electrólisis se obtuvo la carga aproximada del electrón con un error de %.El margen de error depende de las impurezas en los materiales usados y las condiciones del ambiente.La concentración de la solución CuSO4 nunca varió.

F) RECOMENDACIONES:Los electrodos deben de estar lijados, para limpiar las impurezas.Utilizar guantes aislantes de corriente eléctrica para el uso de las entradas de voltajes.Usar un transformador para disminuir el voltaje de 220v a 6v.Usar un sistema c de otro material más resistente y aislante como de madera.Previamente se debe medir la masa de los electrodos con cuatro decimales.

EXPERIMENTO N° 2: CORRIENTE Y MAGNETISMO. Generación del electroimánA) OBJETIVO ESPECIFICO:

Conocer las características de las líneas de campo magnético.Conocer las propiedades de los imanesComo funciona y se construye un electroimán.

B) OBSERVACIONES:

un clavo de hierro es enrollado con un alambre conductor, en este el de cobre. es conectado a una pila de voltaje 1.5v para construir un electroimán. El paso de la corriente eléctrica moviliza los electrones periféricos del cobre, éstos al movilizarse en contra generarán un campo magnético. Para comprobar que se forma un campo magnético se acerca el electroimán a un objeto metálico, en este caso un clip, y observamos que es atraído por éste dispositivo.

Para conocer las propiedades de los imanes, se utilizó un imán que estaba dividido en dos partes. Observando que polos opuestos se atraían y polos iguales se repelían.

Para conocer las características de las líneas de campo, se usó una hoja bond, una barra de imán y limaduras de hierro. En un lugar fijo se coloca el imán y encima de éste la hoja bond, en la hoja bond esparcimos las limaduras de hierro y observamos que las limaduras de hierro forman líneas circulares, que vienen a ser las líneas de campo.

C) CONCLUSIONES:Por más que el imán se divida en varias partes siempre tendrá dos polos.En los imanes polos opuestos se atraen y polos iguales se repelen.Las líneas de campo magnético son circulares, salientes del polo norte entrantes al polo sur.El paso de la corriente eléctrica que pasa por un cable conductor, produce campo magnético.

D) RECOMENDACIONES:Mientras más alto sea el voltaje en la pila mayor será la intensidad de campo magnético del electroimán.Usar guantes aislantes al momento de hacer el electroimán.

Usar un colador para esparcir de manera uniforme las limaduras de hierro sobre la hoja bond.

EXPERIMENTO N°3: CALORIMETRÍA A) OBJETIVO ESPECIFICO:

Determinar la concentración de una solución de Cu(NO3 )2 a partir de otra solución de concentración conocida.Encontrar una relación la concentración y la altura.

B) OBSERVACIONES:Ambas muestras contienen iones Cu2+

La solución de concentración conocida es de color celeste, mientras que la otra es celeste pero de menor intensidad. Acercamos los tubos de ensayo (enrollados con papel) al fluorescente y notamos la clara diferencia entre los colores de las dos soluciones.Al sacar con el gotero una cantidad de la solución concentrada observamos que su color de ante el fluorescente va disminuyendo.

C) CALCULOS Y RESULTADOS

Tabla 3.1: Hallando la concentración desconocida de la solución de Cu (NO3 )2

SOLUCIÓN ACUOSA DE Cu2+

CONCENTRACIÓN COLOR

SOLUCION N°1 0,2N CelesteSOLUCION N°2 XN Celeste(menor intensidad)

MUESTRAS ALTURAS DE LAS SOLUCIONES (en cm)AL INICIO AL FINAL

SOLUCION N°1 7,1 2,2SOLUCION N°2 7,1 7,1

= =

X=0,062D) CONCLUSIONES

La concentración de una solución puede ser determinada mediante la comparación de color y de alturas con otra de concentración conocida y de igual composición que la primera.El gotero ayuda a extraer pequeñas cantidades hasta obtener la misma intensidad de color en ambas soluciones.

E) RECONMENDACIONESAl enrollar los tubos de ensayo con papel tener mucho cuidado de que estos se resbalen.Coger con firmeza los tubos de ensayo encima de la fluorescente, esto ayuda a contrastar mejor los colores de ambas soluciones, al

momento de ir extrayendo parte de la solución de concentración conocida.

Experimento N° 4: Cromatografía.A) OBJETIVO ESPECÍFICO:

Aprender a descomponer e identificar los diferentes componentes de cada color.Aprender que para un mismo color podemos obtener diferentes tipos de tonos para los cuales habrá otras descomposiciones.

B) OBSERVACIONES:Es necesario tapar el vaso con una luna ya que el etanol es muy volátil y la experiencia no se realizará correctamente.En un primer caso cuando el etanol moja el punto negro podemos observar que se descompone en blanco y plomo.Luego con el pasar del tiempo se observa como poco a poco se va descomponiendo por completo el color negro mostrándonos todos sus componentes.

C) GRAFICO:

Fig. 4.1 Tiza con etanolTabla 4.1: Descomposición de los colores del punto negro de la tiza.

Marca: Faber Castell Plumón 1Color original Negro

Colores luego de lacromatografía

RojoLila

VerdeCeleste

D) CONCLUSIONES:La tinta de color negro se descompone en los diferentes colores que lo conforman con velocidades de difusión variables que dependen de la longitud de la onda con la que cuenta cada color.Podemos concluir que el color negro es la ausencia de luz visible o una combinación exhaustiva de múltiples colores.

Experimento N° 5: Luz que emite una sal sólida o una solución acuosa de la sal. A) OBJETIVO ESPECÍFICO:

Colorimetría: Ciencia que estudia los colores, caracterizándolos mediante números.

Observar que los diferentes compuestos, para nuestro caso sales sólidas o en solución acuosa manifiestan fenómenos físicos y que a simple vista nos damos cuenta por los colores que desprendieron al momento de someterlos a la llama del mechero.

B) OBSERVACIONES:

Es necesario disponer de los elementos necesarios para este experimento, como los compuestos químicos y el mechero Bunsen; el cual permite que obtengamos al encenderlo una llama con una temperatura lo suficientemente alta como para excitar los átomos y producir el espectro de emisión. El alambre de nicromo proporcionado, debe ser introducido primero en el ácido clorhídrico; de esta manera se limpia el alambre de cualquier impureza así obtendremos un espectro de emisión más preciso de cada muestra, además de evitar la contaminación de la muestra.Después recién se podrá sumergir el alambre, se debe limpiar el alambre cada vez que se sumerja en los compuestos químicos restantes.

C) RESULTADOS:Tabla 5.1: Soluciones acuosas con sus respectivos colores de llama.

Solución acuosa de Color de la llama a simple vistaNaCl AmarilloLiCl Rojo intensoSrCl2 Entre anaranjado y rojo : CoralBaCl2 Verde limón

Nuestra solución problema número 2 tenía un espectro de color coral bastante parecido al BaCl2.

D) GRÁFICO:

Fig 5.1 Luz emitida por una llama

E) CONCLUSIONES:Cada compuesto y sustancia emiten un color característico que permite identificarlo, aunque hay casos en que emiten un color parecido.Permitió demostrar lo que nosotros ya conocíamos por teoría:

“Cada sustancia o compuesto puede ser identificado por el color de luz que emite”

F) RECOMENDACIONES:Para el uso del mechero debemos ser muy cuidadosos y tomar las precauciones necesarias como mantener una distancia prudente al manipularlo.El alambre debe ser sometido en la zona caliente de la llama no luminosa para obtener el resultado que deseamos.Limpiar el alambre de nicromo para que no haya alteración en el color de la llama.

Experimento N° 6: Luz que emite una muestra gaseosa n un tubo de descarga, empleando la vista, un espectroscopio simple y un espectrómetro.

A) OBJETIVO ESECÍFICO:Reconocer las bandas espectrales provenientes de un elemento químico en estado gaseoso y a baja presión en un tubo de descarga con ayuda de un espectroscopio simple.

B) OBSERVACIONES:Al tubo donde se encuentra el elemento químico se le aplica un voltaje de 110v para excitar los electrones del elemento en estado gaseoso.Al estar excitados lo electrones emiten una luz visible de cierto color que es característico de cada elemento.Con ayuda del espectroscopio observamos las líneas espectrales de cada elemento excitado en el rango visible.

C) RESULTADOS:Tabla 6.1: Usando el espectroscopio simple.

Muestra gaseosa

Secuencia de colores de izquierda a derecha-Longitud de onda(nm)

Hidrogeno Violeta:434.1 Verde:486.1 Amarillo: Rojo:656.3Kriptón Violeta Azul Verde Amarillo

Mercurio Violeta:435.8 Verde:546.1 Amarillo:579.1 Naranja:623.2

D) CONCLUSIONES:Gracias a que los elementos químicos fueron sometidos a una diferencia de potencial, los electrones de los respectivos átomos se excitaron mostrándonos así su espectro electromagnético. Concluyendo que de cada elemento era diferente.Las líneas que emitían estos gases excitados no solo existen en el rango visible, sino también en los otros rangos no visibles por el ojo humano.

E) RECOMENDACIONES:El lugar apropiado para hacer este experimento es un cuarto completamente oscuro.Saber el uso correcto del espectroscopio, tener precisión y colocarlo con un ángulo de inclinación apropiado para la observación.

EXPERIMENTO N°7: LA CAJA NEGRA A) OBJETIVOS ESPECIFICOS

Permitir a los estudiantes practicar el método deductivo aprendiendo a formular hipótesis.Determinar cuántos objetos hay en la caja y especificar la forma y dimensiones de esta.

B) OBSERVACIONES

5

Se tenía una caja negra sellada la cual tenía un objeto a nuestro parecer.Al hacer girar la caja, el objeto que estaba dentro no rodaba ni se deslizaba con facilidad.Al llevar el objeto hacia la esquina de la caja, el objeto parecía que encajaba exactamente.

Fig. 7.1 Caja negra con objetos desconocidos

C) CALCULOS Y RESULTADOS

Para determinar la cantidad de objetos dentro de la caja, esta se movía cuidadosamente para escuchar si era un golpe o más lo que daban contra las paredes de la caja. Luego se dedujo que solo era un objeto dentro de la caja.Para determinar la forma del objeto movimos cuidadosamente la caja con el fin de darnos cuenta si es que el objeto se deslizaba rosando la caja o simplemente rodaba. Nos pudimos dar cuenta de que no tenía forma cilíndrica y de que encajó en una esquina de la caja.Para determinar el material del que estaba hecho el objeto rotábamos la caja con el fin de que el objeto golpee la caja. El sonido del golpe no era muy fuerte por lo que descartamos que fuese de metal.

D) CONCLUSIONES

Se necesita de muchos movimientos para determinar la forma y el material del objeto.Según nuestras observaciones el objeto era un paralelepípedo de madera.

E) RECOMENDACIONES

Se deben de realizar los movimientos con mucho cuidado y atención para determinar la cantidad de objetos y sus características.

CUESTIONARIO1. Una radiación monocromática que tiene una longitud de onda en el

vacío de 600 nm y una potencia de 0.54 W, penetra en una célula fotoeléctrica de cátodo de cesio cuyo trabajo de extracción es de 2 eV. Determine:

a) El número de fotones por segundo que viajan con la radiación

E = 0.54J = 6.63 x 10-34J.s x 3 x 10 8 m/s x n 6 x 10-7 m

n = 1.63 x 1018 fotones

b) La longitud de onda umbral del efecto fotoeléctrico para el cesio

λumbral = 6.63 x 10 -34 J.s x 3 x 10 8 m/s ( 2 x 1.6 x 10-19 )J

λumbral = 6.22 x 10-7 m

c) La energía cinética de los electrones emitidos

hf = φ + Ek

Ek = 6.63 x 10-34 x 3 x 10 8 _ 2 x 1.6 x 10-19

6 x 10-7

Ek = 1.15 x 10-20 J2. EXPLIQUE CÓMO SE GENERAN LOS RAYOS LÁSER Y CUÁLES SON LOS TIPOS

GENERACION DE RAYOS LÁSER

Hay cuatro procesos básicos que se producen en la generación del láser, denominados bombeo, emisión espontánea de radiación, emisión estimulada de radiación y absorción.Bombeo

Se provoca mediante una fuente de radiación como puede ser una lámpara, el paso de una corriente eléctrica o el uso de cualquier otro tipo de fuente energética que provoque una emisión.Emisión espontánea de radiación

Los electrones que vuelven al estado fundamental emiten fotones. Es un proceso aleatorio y la radiación resultante está formada por fotones que se desplazan en distintas direcciones y con fases distintas generándose una radiación monocromática incoherente.Emisión estimulada de radiación

La emisión estimulada, base de la generación de radiación de un láser, se produce cuando un átomo en estado excitado recibe un estímulo externo que lo lleva a emitir fotones y así retornar a un estado menos excitado. El estímulo en cuestión proviene de la llegada de un fotón con energía similar a la diferencia de energía entre los dos estados. Los fotones así emitidos por el átomo estimulado poseen fase, energía y dirección similares a las del fotón externo que les dio origen. La

emisión estimulada descrita es la raíz de muchas de las características de la luz láser. No sólo produce luz coherente y monocroma, sino que también "amplifica" la emisión de luz, ya que por cada fotón que incide sobre un átomo excitado se genera otro fotón.Absorción

Proceso mediante el cual se absorbe un fotón. El sistema atómico se excita a un estado de energía más alto, pasando un electrón al estado metaestable. Este fenómeno compite con el de la emisión estimulada de radiación.TIPOS DE RAYOS LÁSER1. El láser de Rubí

Recordemos que fue el primer láser y que fue construido por Theodore Maiman en 1960, quien usó como medio activo un cristal de rubí sintético. El rubí es una piedra preciosa formada por cristales de óxido de aluminio Al2O3, que contiene una pequeña concentración de alrededor de 0.05% de impurezas de óxido de cromo Cr2O3 (el óxido de aluminio puro, Al2O3, se llama zafiro). La presencia del óxido de cromo hace que el transparente cristal puro de óxido de aluminio se torne rosado y llegue a ser hasta rojizo si la concentración de óxido de cromo aumenta. La forma geométrica típica que adopta el rubí usado en un láser es la de unas barras cilíndricas de 1 a 15 mm de radio y algunos centímetros de largo.2. Láser de Helio-Neón

El láser de helio-neón fue el primer láser de gas que se construyó. Los centros activos de este láser son los átomos de neón, pero la excitación de éstos se realiza a través de los átomos de helio. Una mezcla típica de He-Ne, contiene siete partes de helio por una parte de neón.3. El láser de Argón ionizado El láser de argón ionizado es utilizado debido a sus intensas líneas de emisión en la región azul-verde del espectro electromagnético y a la alta potencia que se puede obtener de él. 4. Láseres deCO2

El láser de dióxido de carbono CO2 es el ejemplo más importante de los láseres moleculares. El medio activo en este láser es una mezcla de dióxido de carbono (CO2), nitrógeno (N2) y helio (He), aunque las transiciones láser se llevan a cabo en los niveles energéticos del CO2.5. Láser de gas dinámico de CO2

La diferencia fundamental entre un láser de gas dinámico y un láser convencional de CO2 radica en el método de bombeo empleado. En el láser de gas dinámico la radiación láser es producida al enfriar rápidamente una mezcla de gas precalentado que fluye a lo largo de una tobera hasta la cavidad del resonador. 6. Láser de soluciones líquidas orgánicas

El medio activo en este tipo de láseres está compuesto por líquidos en los que se han disuelto compuestos orgánicos. Una de sus más importantes características radica en que pueden emitir radiación láser en anchas bandas de longitud de onda, es decir que son "sintonizables". 7. Láseres de semiconductores

Los láseres de semiconductores son los láseres más eficientes, baratos y pequeños que es posible obtener en la actualidad. Desde su invención en 1962 se han mantenido como líderes en muchas aplicaciones científico-tecnológicas y su

continua producción masiva nos da un inicio de que esta situación se prolongará por mucho tiempo.

8. Láser de electrones libresUn láser basado en la emisión de radiación estimulada por electrones libres no tiene las limitaciones propias de los láseres anteriormente vistos, pues los electrones libres no están sujetos a la existencia de transiciones energéticas particulares y por lo tanto pueden generar radiación electromagnética en cualquier longitud de onda del espectro.

3.Hacer un esquema del espectro electromagnético total e indique la fuente de energía de las diferentes radiaciones electromagnéticas.(Revisar el libro de química Ralph A. Burns.)

4. Haer un resumen de la lectura( espectrómetro de masas) mediante un ordenador de conocimientos(mapa conceptual).

BIBLIOGRAFIA

Raymond Chang (2010) Espectro de emisión. 10a ed. Mexico:McGraw.Hill/Interamericana editores. 282-289.Raymond Chang (2010) Electrólisis. 10a ed. Mexico:McGraw.Hill/Interamericana editores.866-870.Paul G. Hewitt (2004) Magnetismo. 9a ed.Mexico: Pearson Education 459-465.Ralph A. Burns(2011) Fundamento de la Quimica.5a ed. 121-125.