laboratorio quimica nº7.docx

5/26/2018 LABORATORIO QUIMICA N7.docx

1/14

Universidad Nacional de IngenieraFacultad de Ingeniera Qumica y Textil

UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERA QUMICA

FACULTAD DE INGENIERA QUMICA Y TEXTIL

rea acadmica de ciencias bsicas

Informe N 7

ESTADOS DE AGREGACIN DE LA MATERIA (SLIDOS)

QU117A

Realizado por: Mesa: E2

-Alarcn Salcedo Oscar Brian-Fernndez Quispe Jos-Gmez Garca Susan Diana Nota del informe

Profesores responsables de la prctica:

Ing. Carlos Morales Comettant

Ing. Jaime Flores Ramos

Periodo acadmico: 2009 II

Fecha de realizacin de la prctica: jueves 29 de octubre del 2009

Fecha de presentacin del informe: jueves 5 de noviembre del 2009

LIMAPERU


2/14


ESTADOS DE AGREGACIN DE LA MATERIA (SLIDOS)

1) OBJETIVOS:

-Aprender a diferenciar slidos amorfos y slidos cristalinos.-Verificar algunas propiedades de los slidos amorfos.-Obtener slidos cristalinos y conocer los factores para una buenacristalizacin.-Comprobar algunas propiedades de los slidos cristalinos.-Aprender a sublimar el Yodo y as obtener Yodo ms puro.-Encontrar algunas relaciones y propiedades de algunos slidos mediante losmodelos que formen sus tomos en el espacio tridimensional.

2) FUNDAMENTO TERICO:

EL ESTADO SLIDO: Estructura, Propiedades y EnlacesLa idea clave, apoyada ahora por innumerables experimentos (como el dedifraccin de los rayos X), es que la regularidad que se observa en los cristalesa nivel microscpico es debida a un patrn regular subyacente en la ordenacinde los tomos, iones o molculas.Celda Unitaria: Es la porcin mas pequea de un cristal, si se repiten en lastres direcciones, forma el cristal. El nmero de Coordinacin de una partculaen un cristal se define como el nmero de partculas que chocan con esta.

CELDA UNITARIA CUBICA SIMPLE:Se considera la celda unidad ms simple.

#tomos /red = 1/8(8) = 1 # de Coordinacin = 6Es una forma muy ineficiente de empaquetar las esferas, no se empacan deesta forma la mayora de tomos.% de volumen ocupado = 52%% de volumen vaco = 48%

CELDA UNITARIA CUBICA CENTRADA EN EL CUERPO:Se encuentra una partcula estructural en el centro del cubo y tambin en cadavrtice#tomos/red = 1/8(8) +1 = 2 #de Coordinacin = 8Los elementos metlicos incluyendo el Cr, Fe, y todos los del grupo IA, tienen

esa estructura.% de volumen ocupado = 68%% de volumen vaco = 32%

Clasificacin de Slidos

Slidos Cristalinos:Poseen un ordenamiento estricto y de gran enlace, es decir, sus tomos,molculas o iones ocupan posiciones especficas (un ejemplo de esto es elhielo).Las fuerzas responsables de la estabilidad de un cristal pueden ser inicas,covalentes, de van der Walls, de enlaces de hidrgeno o una combinacin detodas ellas.


3/14


Una celda unitariaes la unidad estructural repetida de un slido cristalino.Cada esfera representa un tomo, in o molcula y se denomina puntoreticular. En muchos cristales el punto reticular en realidad no contiene una dedichas partculas; en su lugar, puede haber varios tomos, iones o molculasdistribuidas en forma idntica alrededor de cada punto reticular.Sin embargo, para simplificar se puede suponer que cada punto reticular estocupado por un solo tomo. ste es el caso para la mayora de los metales.

Slidos amorfos:Si un slido se forma rpidamente (por ejemplo, cuando un lquido se enfrarpidamente), sus tomos o molculas no tienen tiempo de alinearse por simismas y pueden quedar fijas en posiciones distintas a las de un cristalordenado.El slido formado se dice que es amorfo. Los slidos amorfos, como el vidrio,carecen de distribucin tridimensional regular de tomos. Los slidos amorfos

no tienen punto de fusin definido.Empaquetamiento de Esferas.Los requerimientos geomtricos generales de un cristal se pueden entender alconsiderar las distintas formas en la que se pueden empaquetar varias esferasidnticas para formar una estructura tridimensional ordenada. La manera enque las esferas se acomodan en capas determina el tipo de celda unitaria.

EXPERIMENTO N 1:DIFERENCIA ENTRE SLIDO AMORFO Y SLIDOCRISTALINO.

a) Objetivo Especifico:

-Conocer las diferencias entre las temperaturas de fusin de los slidosamorfos y cristalinos.-Observar la forma y apreciar diferencias entre la brea, parafina y el plstico.

b) Observaciones:

-La parafina se fundi en primer lugar luego la brea y por ltimo el plstico.-La parafina posea un color blanquecino y al fundirse su color cambio a

transparente.-- La parafina no tiene forma geomtrica definida.

c) Grficos:Calentando las sustancias con llama no luminosa


4/14


d) Resultados:

Temperatura de fusin de slidos amorfos:

parafina < brea < plstico

e) Conclusiones:

- Las caractersticas que presenta un slido amorfo (punto de fusin, forma alquebrarse, entre otras) son debidas al ordenamiento irregular que presentansus tomos, iones o molculas.- La parafina no tiene forma geomtrica definida ya que es un slido amorfo.- El plstico que empleamos es de tipo termoplstico que significa que con elcalor se estira y cambia de forma el otro tipo genrico que existe es eltermoestables que con el calor se endurece.

- Los slidos amorfos no tienen punto de fusin definido (no se puede predecirel momento en que empieza a fundir).- La brea por ser una fraccin petrleo, reacciona ms activamente con elfuego a diferencia de los otros compuestos.-El tipo de fuego a emplear para fundir la brea, el plstico y la parafina debe serla no luminosa ya que si empleamos la luminosa se quemara.-Al fundir las sustancias se ve un reblandecimiento en todas lo que trae aconclusin que se trata de slidos amorfos.

f) Recomendaciones:

-Calentar los tres al mismo tiempo y a una misma distancia del fuego paraobservar mejor la diferencia de temperaturas de fusin.

EXPERIMENTO N 2:OBTENCIN DE SLIDOS CRISTALINOS.


- Obtener cristales a partir de una solucin sobre saturada de CuSO4.5H2Oenun tiempo determinado.- Aprender como obtener CuSO4.5H2O slido a partir de estado lquido.- Conocer los diferentes tipos de estructuras cristalinas.

-Observar el tipo de estructura cristalina formado por los compuestos aestudiar.- Proceso de formacin de los slidos cristalinos.

b) Observaciones:

--Notamos que cuando calentamos la solucin CuSO4.5H2O se disuelve todo.-Luego cuando lo dejamos en la caja petri con un pedazo de hilo y un pelodurante un tiempo determinado se forman los cristales deseados.-observamos que el cristal formado es de color azul claro.-Cuando observamos estos cristales formados en un microscopio su formaaparente seria triclnico.


5/14


-El yodo primero se funde luego parte se sublima volvindose color rosado (gasI2) luego proceso inverso y solidifica en pequeos cristales color negro.- Cuando el yodo es calentado se forma una especie de escarcha.

c) Grficos:

OBTENCIN DEL IODO SLIDO (CRISTALIZACIN POR SUBLIMACIN):

Antes de someter a calentamiento Sometiendo al calentamiento

OBTENCIN DEL CuSO4.5H2O SLIDO (SOLUCIN SOBRESATURADA):

Cristal recogido en el hilo

d) Clculos y Resultados:

Propiedades del I2:Estado fsico a condiciones ambientales: slido Toxicidad: S, altaTemperatura de fusin: 355,95 K Color: negroSolubilidad en agua: baja porque el I2 es apolar Tipo de cristal: cbico


6/14


e) Conclusiones:

- El tipo de cristal que se forma del yodo es cbico.- El tipo de cristal que se forma del CuSO4.5H2O es triclnico.-Si deseramos obtener un cristal ms grande donde se observe mejor suforma geomtrica se debe dejar ms tiempo.-Los cristales serian de mejor forma geomtrica si se hiciera la experiencia enel espacio.- El iodo tuvo una cristalizacin por sublimacin.- El CuSO4.5H2O tuvo una cristalizacin a partir de una solucin sobresaturada.- El tipo de cristal del iodo slido es cbico.

f) Recomendaciones:

-Para disolver fcilmente la solucin saturada de CuSO4.5H2O acercamos a lallama no luminosa sin mantenerlo mucho tiempo ah y lo agitamosconstantemente.-No debemos destapar la solucin que esta en la caja petri hasta k se forme elcristal.-Para poder observar bien el tipo de cristal en el microscopio debemos tratarde separar el mejor cristal para poder determinar con exactitud su forma.-Antes de exponer el tubo de ensayo con la solucin al fuego asegurarse queeste completamente seco para evitar que se quiebre el tubo de ensayo.


7/14


EXPERIMENTO N 3:CONFECCIN DE MODELOS DE CELDAS UNITARIASDE EMPAQUETAMIENTOS MS COMNES.


-Encontrar algunas relaciones y propiedades de algunos slidos mediante losmodelos que formen sus tomos en el espacio tridimensional.-Conocer algunas formas de distribucin de los tomos en las celdas unitarias.

b) Observaciones:

-El empaquetamiento cbico simple, la celda unitaria tiene una menor longitudde arista que el empaquetamiento cbico de cuerpo centrado.- El empaquetamiento cbico simple tiene una menor cantidad de tomos queel empaquetamiento cbico de cuerpo centrado.

-Se observa que en ambos empaquetamientos, hay espacios vacos en lasceldas cbicas.

c) Grficos:

Acomodo real de los tomos Vista de 1 celda unitariaCbito simple Cbito simple

Celda unitaria de Cbito de cuerpo centrado


EMPAQUETAMIENTO CBICO SIMPLE


8/14


Datos Obtenidos:Los datos que se obtuvieron fueron los que se presentan en el siguienterecuadro:

Arista(cm)

Radio departcula(cm)

Numero departculas porcelda

Numero decoordinacin

%espaciolibre

Densidadde cristalg/cm3

5 2.5 1 6 47.7 0.058

Se observa que la relacin que guarda la arista con el radio de las esferas es lasiguiente: L = 2r

Adems el % de espacio vaco es el siguiente:

-Comparando con el valor terico del % de espacio libre de unempaquetamiento cbico simple 48%

EMPAQUETAMIENTO CBICO DE CUERPO CENTRADO

Los datos que se obtuvieron fueron los que se presentan en el siguienterecuadro:

Arista(cm)

Radio departcula

(cm)

Numero departculas por

celda

Numero decoordinacin

%espacio

libre

Densidadde cristal

g/cm35.8 2.5 2 8 32.9 0.060


9/14


d) Conclusiones:

-El nmero de partculas que se encuentran en una celda unitaria va adepender de su geometra y la disposicin alrededor de ella, asimismo de suporcentaje de espacio libre o eficaz.-Una celda unitaria contiene un nmero entero de partculas.-Las celdas unitarias representan el modelo geomtrico caracterstico de laestructura reticular

EXPERIMENTO N 4:PROPIEDADES DE LOS SLIDOS CRISTALINOS.


-Aprender las propiedades de los slidos cristalinos.

-Determinar densidades y compararlas con las tericas.- Comparar propiedades existentes entre elementos de un mismo grupo.

b) Observaciones:

-En un mismo grupo es comn observar que el sistema de cristalizacin serepite para varios de estos.-La densidad en un grupo son muy cercanos en valor.- El NaOH dejado en exposicin al ambiente se humedece un poco.

c) Grficos:

El NaOH dejado en el ambienteempezando a absorber agua


Cuerpo Masa (g) Volumen (ml) Densidadexperimental(g/ml)

Densidadterica (g/ml)

Plomo 5.7 1 5.7 11.4Corcho 0.3 0.9 0.3 0.25

Densidad del plomo: Densidad del corcho:

% error: 11.45.7 = 50 % % error: 0.30.25 = 20 %11.4 0.25


10/14


Cuadro de caractersticas de algunos elementos:

ELEMENTO SISTEMA DECRISTALIZACIN

DENSIDAD(g/cm3)

PUNTO DEFUSIN (C)

H Hexagonal 0.07 -259Li Cbica cuerpo

centrado0.54 181

Na Cbica cuerpocentrado

0.97 98

K Cbica cuerpocentrado

0.89 63.7

Rb Cbica cuerpocentrado

1.53 39

Cs Cbica cuerpo

centrado

1.93 28.4

Fr Cbica cuerpocentrado

No existe en lanaturaleza

27

Be Hexagonal 1.85 1287Mg Hexagonal 1.74 649Ca Cbica cara

centrada1.54 842

Sr Cbica caracentrada

2.64 777

Ba Cbica cuerpocentrado

3.62 727

Ra Cbica cuerpocentrado

5.0 700

Cu Cbica caracentrada

8.93 1084

Ag Cbica caracentrada

10.5 961.7

Au Cbica caracentrada

19.3 10.64

Zn Hexagonal 7.13 419

Cd Hexagonal 8.69 321Fe Cbica cuerpo

centrado7.86 1538

Co Hexagonal 8.86 1495Ni Cbica cara

centrada8.9 1455

Al Cbica caracentrada

2.7 660

e) Conclusiones:

-El punto de fusin depende de las fuerzas intermoleculares que unen lasmolculas, tomos o iones.


11/14


-La semejanza en propiedades qumicas para un mismo grupo se debe a quetienen configuraciones electrnicas externas semejantes.-Las propiedades qumicas similares o anlogas de los elementos de un grupo,se debe a que poseen igual nmero de electrones de valencia.-Las propiedades de los elementos representativos dentro del grupo varan demanera regular, a ellos se debe el nombre de elementos representativos.- Los compuestos delicuescentes (NaOH) absorben agua ilimitadamente y sevuelven lquidos.Se pueden usar estas sustancias como agentes parareacciones en que se necesita secado.

4) CUESTIONARIO:

1.- Indique 5 propiedades fsicas que son diferentes entre el cloruro desodio y el vidrio, muestre su estructura de cada uno de ellos

CLORURO DE SODIO (NaCl) VIDRIO

Punto de fusin 1074 K (801 C) No posee punto de fusin definidoEs anisotropico Es Isotrpico

Punto de ebullicin 1738 K (1465 C) Punto de ebullicin 2628 K (2355 C)Densidad 2,2 103 kg/m3 Densidad 2500 Kg/m3

Solubilidad 35,9 g en 100g de agua Conductividad trmica 1.05 W/mK

Figura 1:Estructura cristalina de Figura 2:SiO2amorfo o vidrioun cristal inico como el NaCl.

2.-Cules son las 14 redes de Bravais? mustrelas

En funcin de los parmetros de la celda unitaria, longitudes de sus lados yngulos que forman, se distinguen 7sistemas cristalinos.

Ahora bien, para determinar completamente la estructura cristalina elementalde un slido, adems de definir la forma geomtrica de la red, es necesario
http://es.wikipedia.org/wiki/Celda_unitariahttp://es.wikipedia.org/wiki/Celda_unitariahttp://es.wikipedia.org/wiki/Sistema_cristalinohttp://es.wikipedia.org/wiki/Sistema_cristalinohttp://es.wikipedia.org/wiki/Sistema_cristalinohttp://3.bp.blogspot.com/_nEWLI1tVgF0/SoRblIacv0I/AAAAAAAAARs/FjPOWnTzm-I/s1600-h/vidrio.phttp://3.bp.blogspot.com/_nEWLI1tVgF0/SoRblIacv0I/AAAAAAAAARs/FjPOWnTzm-I/s1600-h/vidrio.phttp://es.wikipedia.org/wiki/Sistema_cristalinohttp://es.wikipedia.org/wiki/Celda_unitariahttp://3.bp.blogspot.com/_nEWLI1tVgF0/SoRblIacv0I/AAAAAAAAARs/FjPOWnTzm-I/s1600-h/vidrio.p


12/14


establecer las posiciones en la celda de lostomosomolculasque forman elslido cristalino; lo que se denominan puntos reticulares. Las alternativas sonlas siguientes:

P: Celda primitiva o simple en la que los puntos reticulares son slo losvrtices del paraleleppedo.

F: Celda centrada en las caras, que tiene puntos reticulares en las caras,adems de en los vrtices. Si slo tienen puntos reticulares en lasbases, se designan con las letras A, B o C segn sean las caras quetienen los dos puntos reticulares.

I: Celda centrada en el cuerpo que tiene un punto reticular en el centrode la celda, adems de los vrtices.

C: Primitiva con ejes iguales y ngulos iguales hexagonal doblementecentrada en el cuerpo, adems de los vrtices.

Combinando los 7 sistemas cristalinos con las disposiciones de los puntos dered mencionados, se obtendran 28 redes cristalinas posibles. En realidad,como puede demostrarse, slo existen 14 configuraciones bsicas, pudindoseel resto obtener a partir de ellas. Estas estructuras se denominan redes deBravais.

3.- Qu es un cristal liquido y cuales son sus propiedades que sondiferentes a un slido o liquido?
http://es.wikipedia.org/wiki/%C3%81tomohttp://es.wikipedia.org/wiki/%C3%81tomohttp://es.wikipedia.org/wiki/%C3%81tomohttp://es.wikipedia.org/wiki/Mol%C3%A9culahttp://es.wikipedia.org/wiki/Mol%C3%A9culahttp://es.wikipedia.org/wiki/Mol%C3%A9culahttp://es.wikipedia.org/wiki/Mol%C3%A9culahttp://es.wikipedia.org/wiki/%C3%81tomo


13/14


El cristal lquido es un tipo especial deestado de agregacinde lamateriaquetiene propiedades de las fases lquida y la slida,son materiales molecularesen los que incluso en estado lquido, sus molculas constituyentes presentancierto grado de ordenamiento. Debido a ello, ocupan una posicin intermediaentre los slidos mono cristalinos (anistropos) y los lquidos comunes(istropos). Los cristales lquidos son fluidos como los lquidos, pero, por otrolado, exhiben propiedades anistropas como los cristales.Dependiendo del tipo de cristal lquido, es posible, por ejemplo, que lasmolculas tengan libertad de movimiento en un plano, pero no entre planos, oque tengan libertad de rotacin, pero no de traslacin.Basndonos en la estructura, los cristales lquidos pueden clasificarse en tresgrupos: nemticos, esmcticosy colestricos.

Nematico Esmctico Colesterico

Los nematico son estructuras moleculares con forma de "varillas", quepresentan una rigidez del eje mayor, y dipolos fuertes y/o materiales que son

fcilmente polarizables.

-Algunas propiedades que los diferencian de los slidos y lquidos:

-La caracterstica distinguible del estado lquido cristalino es la tendencia de lasmolculas para apuntar a lo largo del eje llamado "director". Este grado deorden es responsable para el comportamiento nico del material. En contraste,las molculas en la fase lquida no poseen un orden intrnseco.

-En el estado slido, las molculas poseen un alto orden orientacional yposicional y tienen libertad traslacional. El grado de orden orientacional del

estado lquido cristalino se encuentra entre las fases tradicionales slida ylquida

-Un cristal lquido fluye, se escurre y toma la forma delrecipiente que lo contiene, de la misma manera que lohace un lquido ordinario como, por ejemplo, el agua.Pero a diferencia de sta, cuyas molculas sonrelativamente simples y prcticamente esfricas, lasmolculas de un cristal lquido son, por lo general, o muyalargadas en forma de barra o aplanadas en forma dedisco
http://es.wikipedia.org/wiki/Estado_de_agregaci%C3%B3nhttp://es.wikipedia.org/wiki/Estado_de_agregaci%C3%B3nhttp://es.wikipedia.org/wiki/Estado_de_agregaci%C3%B3nhttp://es.wikipedia.org/wiki/Materiahttp://es.wikipedia.org/wiki/Materiahttp://es.wikipedia.org/wiki/Materiahttp://es.wikipedia.org/wiki/L%C3%ADquidohttp://es.wikipedia.org/wiki/S%C3%B3lidohttp://es.wikipedia.org/wiki/S%C3%B3lidohttp://es.wikipedia.org/wiki/L%C3%ADquidohttp://es.wikipedia.org/wiki/Materiahttp://es.wikipedia.org/wiki/Estado_de_agregaci%C3%B3nhttp://www.esi2.us.es/IMM2/estructuras_cristalinas/wrl_5-2-4_colesterico.hthttp://www.esi2.us.es/IMM2/estructuras_cristalinas/wrl_5-2-3_nematico.hthttp://www.esi2.us.es/IMM2/estructuras_cristalinas/wrl_5-2-2_esmectico.ht


14/14


4.- Hacer un resumen de aproximadamente 5 lneas de la lecturaSuperconductores a altas temperaturas

Durante aos se busca conductores que no posean resistencia, ciertos metaleso aleaciones se enfran a temperaturas aproximadamente de 4K y pierdentotalmente la resistencia solo que no sale a cuenta por su elevado costo demantencin. A partir de 1986 se empez a desarrollar superconductoresalrededor de 95K estos superconductores sumergidos en nitrgeno lquido(muy barato) puede hacer levitar imanes lo cual constituye una transmisin deenerga elctrica sin perdida alguna. Ya posee varias aplicaciones actualmente.

4) BIBLIOGRAFA:

ARMAS RAMIREZ, CARLOS E. - ARMAS ROMERO, CARLOS E.

CAMACHO DIAZ, JUAN

(TCNICAS DE LABORATORIO)

1

era

EDICIN

TRUJILLOPERUEDITORIAL LIBERTAD E.I.R.L.1996

GARZN G. GUILLERMO(FUINDAMENTO DE QUMICA GENERAL)2daEDICINU.S.A.EDITORIAL MC GRAW HILL S.A. 1990

PERRY JHON H.PERRY ROBERT H. (MANUAL DE INGENIERA) EDITORIAL LABOR S.A.ESPAA1966

PETRUCCIHARWOODHIRRING(QUMICA GENERAL)8ava

EDICINEDITORIAL PRENTICE HALL (Pearson Educacin )

SILBERBERG, MARTN(QUMICA GENERAL)2daEDICINEDITORIALMc GRAW-HILL

WHITTEN, KENNETH W.(QUIMICA GENERAL)3eraEDICINEDITORIALMc GRAW-HILL

laboratorio quimica nº7.docx

Documents

slidos amorfos

celda unitaria

tomos red

mayora de tomos

volumen vaco

textiluniversidad nacional

textiluna celda

celda unidad ms simple