MSHO RICARDO VICTORIA LEON 1 UNIVERSIDAD AUTNOMA DEL ESTADO DE MXICO FACULTAD DE QUMICA INGENIERIA QUMICA LABORATORIO INTEGRAL TERMODINMICA & QUMICA DE SUPERFICIES Y COLOIDES GRUPO 46 VERSIN 2011 FEBRERO JUNIO MAESTRO EN SEGURIDAD E HIGIENE OCUPACIONAL RICARDO VICTORIA LEN MSHO RICARDO VICTORIA LEON 2 INDICE I.-Introduccin II.- Seguridad e Higiene en el Laboratorio III.- Prcticas 1.- Propiedades Termodinmicas del agua 2.- Reologa y Reometra del agua 3.- Fuerzas de Adhesin y Cohesin en el agua 4.- Osmosis, Presin Osmtica y Dilisis 5.- Emulsiones 6.- Fenmenos Electrocinticos en el Agua 7.- Suspensiones 8.- Coagulacin, Floculacin y Clarificacin 9.- Fabricacin de un Purificador de Agua MSHO RICARDO VICTORIA LEON 3 INTRODUCCIN Este manual esta diseado para estudiantes de ingeniera qumica, pudiendo tambin ser usadoporotraslicenciaturasafinesencuantoalostemastratadosdeQumicade SuperficiesyColoides.Estadestinadoaservirdecomplementoalasmateriasde TermodinmicayQumicadeSuperficiesyColoides,porelloelnombredeeste Laboratorio de Termodinmicay Qumica de Superficiesy Coloides, presentado como un Laboratorio Integral El curso de Laboratorio de Termodinmica y Qumica de Superficies y Coloides tiene el propsitodeensearteallevaracaboexperimentosrelacionadosconlosprincipales conceptosdelcursotericodeTermodinmica,paraquepuedasverlosilustradosen algunos sistemas,muchasveces sencillos; que puedas desarrollar algunosmodelos que representanlosprocesosdesistemasenequilibriotermodinmico,apartirdel conocimientodelosdispositivosdelaboratoriodiseadosyexistentesparala realizacindedichasexperiencias,cuyasprincipalescaractersticasdebersdescubrir para generar un modelo fsico conceptual simple del proceso en cuestin, de modo que laaplicacindetusconocimientostericostepermitaestablecerycomprobarlas relaciones pertinentes. Luego habrs de identificar, a partir de dichas relaciones, cules sonlosdatosdelaboratorioquedeberstomar,losparmetrosfsicos,qumicosy geomtricosquedebersconocer,ascomootrainformacinpertinentequedebers buscar,tantoenellaboratoriocomoenlabiblioteca.Unavezquehascumplidoesta etapa, ests enla posibilidad de disear tu experimento: elegir unmaterial o sustancia, elaborarunformatode"Hojadedatosdelaboratorio"quecontengatodala informacinrequeridaporelexperimento,planearlasecuenciadelasactividadesa desarrollareneltranscursodelmismo,previendocualessernlosinstrumentos perifricos de servicio y de medicin que vas a requerir. Estas son las actividades que te permitirnrealizarunaexperienciadelaboratorioilustrativayestimulante,sontu preparacinparaobtenerelmximodetutrabajoexperimental.Enelprereportedela prctica incluirs todos los aspectos arriba sealados, para mostrar que te has preparado convenientementeparallevaracabolaexperiencia.Larealizacinmismadel experimentotebrindarotrasexperiencias,aprendersa"moverlasmanos",pero tambin esmuyimportante que agudices todos tus sentidos, que aprendas a observary relacionar lo que sucede en tu sistema y sus alrededores, que interpretes lo que observas deacuerdoatusconocimientosadquiridosatravsdetusestudiosysilocrees conveniente pruebes mejoras al sistema, tratando de obtener los mejores resultados. Con esto quiero decir que trates de saber por ejemplo, si tu sistema es realmente isotrmico, si est bien agitado, si causas las mnimas perturbaciones posibles al tomar las lecturas contusinstrumentos,sinoexistengradientesdepresinodensidadindeseablesque podraninduciralgnefectoindebido,etc...Hacertepreguntasenestesentidote formarncomoprofesionistacuidadosoyserioensutrabajoytepermitirnobtener buenos resultadosyla satisfaccin de conocer un poco ms del comportamiento de los materiales y sistemas de la ingeniera. En esta etapa anotars todos los datos en tu hoja de datos de laboratorio y todas las observaciones que consideres importantes, ocurridas eneltranscursodelexperimento.Laterceraetapaestanimportantecomolasdos previas.Contusdatosdelaboratoriodebersencontrarlosparmetrosofunciones deseadas. Cuidars en el reporte de tus resultados el anlisis de las incertidumbres. Esto tepermitiracotarlavalidezdetusconclusionesysugerencias.Elreportefinalesel producto ntegro de tu trabajo en cada prctica. Debers cuidar que refleje la calidad ylacantidaddeltrabajorealizadoyquemuestrelavariedadyriquezadetus MSHO RICARDO VICTORIA LEON 4 experienciasasociadasaldesarrollodelaprctica.Porellodebersincluirlamayor partedelasseccionesquesetesolicitaronenelpre-reporte,peroahoraincorporando tanto las observaciones marcadas por el profesor, como los aspectos que ahora, despus de haber concluido las actividades manuales de la prctica, consideres convenientes. Al escribir el reporte finaldebers poner nfasis enla claridad, paralo cual debers tener enmenteculessonlosobjetivosdelaprcticayloslogrosdelamisma.Adems debers resaltar aquellos aspectos que consideras que podran hacer original o distinta la realizacin de tu prctica con respecto a lo que podra ser lo usual, por ejemplo si usaste unasustanciaquetpropusiste,siempleastealgnmtodoalternativoparamedir algunavariableosidesarrollastealgunaexplicacininteresanteparaalgn comportamientoobservado,quehayaspodidocomprobarquefueimportantepara obtener mejoras en tus resultados, etc... Esto da una idea de la creatividad con la que has abordadolatarea.Deberstenerpresentesalospotencialeslectoresdelreporte,para que al leerlo reciban la impresin deseada, esto es, que puedan apreciar el valor de tu trabajo. Por ahora esto es importante para que tu evaluacin sea acorde conla calidad delaexperienciaadquiridayenelfuturoestahabilidadsignificarmuchoparatu desarrolloprofesional.Otrafacetaimportanteeslarealizacindeltrabajoenequipo. Esteesunaspectoimportanteentuformacinprofesional.Unequipobienintegrado discute cada una delas actividades, toma acuerdos sobrelamanera de realizarlasylas llevaacabocomunicndoseydiscutiendolasdiversasexperiencias,demaneraqueel reporte resulta un escrito integrado y no meramente un fardo de pequeas secciones sin unhiloconductornicoherenciainterna.Eltrabajoenequipoesunaactividad profesionalquepuedesermasestimulantecuandohayunabuenarelacinentrelos integrantes del equipo, pero an si ese no es el caso, el logro de los objetivos debera ser unalicientesuficienteparallevarabuentrminoeltrabajo.Nosiempreesposible trabajar nicamente con las personas ms afines a nuestra manera de ser. Competenciasalasquecontribuye,ysuubicacindentrodelmapa curricular vigente. Niveles de Desempeo El conjunto de prcticas del presente manual te permitir llegar a un desempeo de nivel 4deacuerdolaclasificacindeCONOCER,asaberNivel4.-Sedesarrollanun conjuntodeactividadesdenaturalezadiversa,enlasquesetienequemostrar creatividadyrecursosparaconciliarintereses.Sedebetenerhabilidadparamotivary dirigir grupos de trabajo. Las razones por las que asumimos que obtendrs un nivel de desempeo tan alto son: 1. La realizacin de las prcticas en forma y tiempo presupone el dominio de diferentes habilidades y conocimientos. 2.Laelaboracindeunprotocoloyuninformeporprcticarequierededisciplinay laboriosidad, as como la utilizacin de herramientas computacionales. 3.Lasprcticasdebernserrealizadasenequipo,loquerequieredelaparticipacin armnica de los elementos. La capacidad de liderazgo deber ser usada en forma ptima para realizar los diversos pasos de la prctica. MSHO RICARDO VICTORIA LEON 5 4.-Lasprcticasestndiseadaspensandoenunfactormnimoderiesgodetrabajo para el alumno; sin embargo la probabilidad de un accidente es factible. Los accidentes no surgen aleatoriamente, normalmente son producto de una serie de acciones que no se realizaron correctamentey esto esta penado en este nivel decompetencia,no se puede arriesgarirresponsablementelaintegridad del equipo ni del grupo. La sumatoria de un acto inseguro ms una condicin insegura equivale a darse de baja del curso. Organizacin Se formarn equipos de tres personas como mximo, excepcionalmente solo sern dos los participantes del equipo. Responsabilidades Esobligatorioelusodeequipodeproteccinpersonalencualquiermomentoy situacin al ingresar al laboratorio y permanecer dentro del mismo independientemente de la actividad que se est realizando, an sea solamente la explicacin de la prctica a realizar. Es obligatorio mantener limpio el lugar de trabajo y los implementos que se usen en el laboratorio.Altrminodelaprcticadeberentregarseallaboratoristaellugarde trabajo limpio. Esobligatorialadisciplinadentrodellaboratoriosegnsehaindicadoporlas habilidadesaadquirirenelNivel4ypormotivosdeseguridadehigiene.Cualquier omisinsercastigadaentrminosdelaLegislacinUniversitariavigenteenlos trminos de las Responsabilidades de los univesitarios Reporte escrito. Encadaprcticasedeberelaborarunreporteescrito,elcualdeberentregarseala fechasiguientedelaprctica.Elinformedeberserelaboradoenformaindividualy presentado en forma impreso y digital. Mtodo de asignacin de calificaciones.Tu calificacin ser resultado de los siguientes factores: 1. Protocolo 30% 2. Reporte 30% 3. Desempeo en el laboratorio 40% Total 100% Paraaprobarlaasignatura,elalumnodeberpresentarcuandomenosel80%delas prcticasrealizadas.Sinembargo,paraelclculodelacalificacinfinalsetomaren cuenta el total de las prcticas. MSHO RICARDO VICTORIA LEON 6 PRE-REPORTES Y REPORTES "Nunca es posible introducir solamente cantidades observables en una teora. Es la teora quien decide qu se debe observar." Alberto Einstein, 1926. Objetivo del Pre Reporte Elpre-reportetieneelobjetivodemostrarqueel/laalumno/aharealizadoeltrabajo necesarioparaefectuarunaprcticadelaboratoriodemaneraconcienteeinformada,para que la experienciale resulte estimulantey provechosa, logrando establecer un puente entre sus conocimientos tericos del tema y la aplicacin prctica de los mismos. Sobre la forma de elaborar el pre-reporte (1 al 7) Elpre-reportedebercontenerlasseccionesquesedetallanabajo,todasescritasenbuen espaol e impresas en tipo de letra y estilo uniforme, que indiquen un trabajo integrado de equipo entre los alumnos que lo presentan como producto de su trabajo. Las pginas estarn numeradas y seguirn la secuencia del siguiente Objetivo del Reporte Elreportefinaldeunaprcticatieneelobjetivodemostrarquelos/lasalumnos/asdel equipohandesarrolladounconjuntocoordinadodeactividadesapartirdesus conocimientos tericos del tema de la prctica, que les ha permitido disear el experimento yrealizarlasmedicionesadecuadas;queluegohanllevadoacaboeltratamientoyel anlisis de sus datos para obtener resultados cuya validez son capaces de delimitar. A partir deestaexperiencialosalumnos/assoncapacesdediscutiryelaborarsusconclusionesy sugerenciasparamejorarlarealizacindelaprcticaopodrn,alternativamente,elaborar una crtica fundamentada para demostrar la invalidez de las teoras o de los procedimientos seguidos en la realizacin de la prctica, de ser el caso. Sobre la forma de elaborar el reporte (1 al 10) Elreportedebercontenerlasseccionesquesedetallanabajo,todasescritasenbuen espaoleimpresas en tipo deletrayestilo uniforme, queindiquen un trabajointegrado de equipoentrelosalumnosquelopresentancomoproductodesutrabajo.Elreporteesun productofinaldeltrabajorealizadoenlaprctica,porloqueincluyelamayoradelas seccionesconsideradasenelpre-reporte,queparalapresentacindeestereportedeben incorporar las mejoras sugeridas por el profesor, ms las secciones relativas a la realizacin delexperimentoyeltratamientoposteriordelainformacinobtenida.Laspginasdel reporte estarn numeradas y seguirn la secuencia del siguiente 1. Portada Eslaprimerapginadelpre-reporte.Debercontenerlaidentificacincompleta:La Universidad, la Carrera, la Asignatura, la palabra "Pre-reporte", el nombre de la prctica, los nombres de los integrantes del equipo, el nombre del Profesor y la fecha de entrega del pre-reporte. 2. ndice Se enumerarn las secciones y sub-secciones con las respectivas pginas de sus inicios. 3. Objetivos MSHO RICARDO VICTORIA LEON 7 Seenunciarnenformabreve,completaynumeradalosobjetivosdelarealizacindela prctica, desde la perspectiva de los integrantes del equipo. 4. El equipo Sedescribirelequipoprincipaldondeserealizanlosprocesostermodinmicos.Esto incluirundibujoconlasdimensionesaproximadasyunadescripcindelosprocesos termodinmicos que se llevarn a cabo en el sistema. 5. Fundamentos tericos y su aplicacin El propsito de esta seccin es desarrollar las relaciones que permiten describir los procesos termodinmicos que se llevan a cabo en el sistema. A partir de estas relaciones se estimarn las cantidades o parmetros de inters, solicitados en los resultados. Esta seccin consta de las siguientes sub-secciones: 5.1 Principios termodinmicos Se identificarn y enunciarn los principios termodinmicos dominantes que se llevarn acaboenelequipoyseharunarepresentacinidealizadadelmismo,medianteun diagrama, incorporando la identificacin de los parmetros geomtricos y las variables importantes. 5.2 Hiptesis Seestablecernlashiptesispertinentesquecorrespondenalmodelofsico simplificado.Lashiptesisestarnnumeradasycadaunaseguidaporunajustificacin especfica suficiente. 5.3 Modelo matemtico Sedefinirnlossistemasdondeseestablecernlosprincipiosyconceptos termodinmicos. Se identificarn las variables y su significado en un diagrama de cada sistema.Seindicarqueeldesarrollocompleto,quellevadelosprincipiosalas ecuaciones de trabajo, se encuentra en el Apndice X, donde se elaborarn los modelos adetalle,cuandoseapertinente.Enelcuerpodeltrabajoseincluirnloselementos principales del modelo matemtico que son: - Las ecuaciones que corresponden a las relaciones termodinmicas, numeradas. - La solucin correspondiente al conjunto de relaciones en juego. - Las expresiones finales (ecuaciones de trabajo) para determinar las propiedades o variables de inters, objetivo de la prctica. - Sise requiere de una calibracin del equipo, el desarrollo que permite conocer elparmetrocalibradoapartirdelasexpresionesparaunsistemaelegidocon este fin. 6. Diseo de la prctica Elpropsitodeestaseccinesdeterminarloselementosyprocedimientosnecesarios para el desarrollo de la prctica y consta de las siguientes sub-secciones: 6.1 Variables y parmetros Apartirdelasexpresionesfinalesparadeterminarlasvariablesdeinters,se identificarnlas cantidadesasermedidasylos parmetros que esnecesario conocery sepropondrlamaneradeadquirirlainformacinnecesariaparacadaunodelos elementos anteriores, indicando las fuentes (referencias) de las correlaciones o valores a usar, as como la precisin necesaria (por ejemplo, una longitud se requiere en cm, mm, 0.1 mm, m, u otro nivel de precisin). 6.2 Eleccin del sistema Cuando sea pertinente, se presentar un conjunto de sustancias deinters, candidatas a serutilizadascomosistemadeestudio,queporsuspropiedadesrenanlas caractersticascompatiblesconlashiptesisquecorrespondenalanaturalezadelos compuestosqumicosaserusados.Estopuedenecesitaralgunasestimaciones termodinmicas,(porejemplodelaidealidaddeunadeterminadasustancia),cuidando MSHO RICARDO VICTORIA LEON 8 adems los aspectos de seguridad, toxicologa y economa. En un Apndice Y se incluir la informacinrelativaacadaunadeestassustancias.Eneltextoprincipalseindicarnlas razonesparaelegirunadelasopcionesysedefinirelsistema.Siserequiereuna calibracin,seelegirtambinlasustanciaparacalibrar,indicandolasrazonesdesu eleccin. 6.3 Hoja de datos En una hoja completa se elaborar un formato para recabar todos los datos necesarios para la realizacin de la prctica. Esta hoja contendr en su encabezado - El nombre de la prctica - LaidentificacindelequipoquelarealizaylafechaderealizacinAdems contendr los siguientes campos, indicando en cada caso las unidades requeridas: - Los parmetros estimados - Los parmetros medidos - Lasvariablesmedidas,consutabulacinconrespectoaotrasvariables(por ejemplo con respecto ala temperatura, para procesos isotrmicos) de ser necesario, as como las repeticiones de las lecturas - Siserequiereunacalibracin,elaborarlospuntosanterioresnecesariospara realizarla y repetir los pertinentes para el sistema desconocido (el problema) Hacerunacopiadeestahojadedatos,paraserentregadaalprofesoreldaquese realicelaprctica,conlainformacinexperimentalydelosparmetrosestimados, completa. 6.4 Equipo y materiales Seharunalistadelosequiposeinstrumentosnecesariosparalasmedicionesyotrapara los materiales, indicando las cantidades necesarias. 6.5 Desarrollo de la prctica Sedescribirnenformasecuencialynumeradalasactividadesadesarrollardurantela realizacindelaprctica,anotandolosaspectosqueseconsiderenimportantesparala correctarealizacindelasactividades(porejemplo,cuidarqueelniveldeunlquidono rebasedeterminadaaltura,queuninstrumentoestsecooqueunlquidoseintroduzca resbalando manteniendo el recipiente inclinado, etc...). 7. Referencias Todas las referencias debern estar mencionadas en algn lugar del texto. La manera de mencionarlas ser por ejemplo: "... este modelo se encuentra resuelto en Felder y Rousseau (1991)." Correspondiendo a esta mencin, en la seccin de referencias se incluir: Felder, R.M. y Rousseau, R.W., 1991. Principios Elementales de los Procesos Qumicos Addison Wesley Iberoamericana (Segunda edicin). -Es decir que un libro referido incluye los siguientes datos en forma ordenada: - Apellido e iniciales de los autores (o de los editores) - Ao de publicacin de la edicin consultada - Ttulo del libro (en letra itlica) - Editorial - Edicin. -Sisetratadeunlibrocolectivo,dondeloscaptulossonescritospordiversos autores y la referencia es de un captulo en particular, se seguir el siguiente orden: - Apellido e iniciales de los autores del captulo - Ao de publicacin de la edicin consultada - Ttulo del captulo (en letra romana) - La palabra "En" MSHO RICARDO VICTORIA LEON 9 - Ttulo del libro o manual (en letra itlica) - Apellido e iniciales de los editores del libro, seguidos de la abreviacin "(eds.)" - Editorial - Edicin. 7. Realizacin de la prctica 7.1 Mediciones Seincorporarlahojadedatosoriginal,conlainformacincompletadelas medicionesoriginalesydelosparmetrosy/ovaloresdelaliteratura.Cuandolahojade datosoriginalhayasufridomodificacionesmayores,alestarrealizandolaprctica,se elaborar una hoja de datos modificada, con toda la informacin necesaria en ella, haciendo un comentario autocrtico sobre los cambios requeridos por la hoja original. 7.2 Observaciones Seharunalistadelasobservacionesdeinters,ajuiciodelosintegrantesdelequipo, realizadas durante la realizacin del experimento, indicando en qu reside su inters para la materia de estudio. 8. Anlisis de datos y resultados En esta seccin se har el tratamiento de las mediciones de laboratorio para obtener como resultado los parmetros o funciones propuestas como objetivos especficos de la prctica. 12 8.1 Clculos La informacin de la hoja de datos se verter en una hoja de Excel, tambin se podr usar MatemticaoMathLab,yserealizarnlasoperacionespertinentes,deacuerdoalas expresiones desarrolladas a partir del modelo, para encontrar los resultados. 8.2 Anlisis estadstico y resultados Deacuerdoconlasescalasdelosinstrumentos,seincluirnsolamentelascifras significativasenlosresultados.Seharunanlisisestadstico,considerandolas repeticiones, para reportar los resultados finales con sus incertidumbres. 8.3 Grficas Si es el caso, se elaborarn grficas por computadora, para representar el comportamiento de las variables medidas. Se graficarn los valores experimentales con sus incertidumbres yseincluirlaestimacintericadelmodelo.Tambinseincorporarnotrasgrficas requeridas,ajuiciodelosalumnososolicitadasespecficamenteenelinstructivodela prcticacorrespondiente.Lasgrficassepodrnincorporaralasub-seccindeanlisisy resultados, si lo consideran conveniente. 8.4 Discusin y conclusiones Secompararnlosresultadosobtenidosconotrosconocidos,yaseadelaliteraturaode experimentosrealizadospreviamente.Conestainformacinlosintegrantesdelequipo elaborarn sus conclusiones, con una actitud crtica y autocrtica. 8.5 Sugerencias y recomendaciones Comoresultadodesuexperiencia,losintegrantesdelequipopropondrnaquloque consideren que puede mejorar la realizacin del experimento. 9. Referencias* 10. Apndices* En los Apndices se incluirn, adems de los mencionados sobre el desarrollo del modelo y laspropiedadesdelosmateriales,aquellosquesonnecesariosparaladocumentacin completadeltrabajorealizado,perocuyainclusineneltextoprincipalloharapesadoo distraera la atencin de la secuencia de ideas hacia discusiones complementarias. MSHO RICARDO VICTORIA LEON 10 UNIVERSIDAD AUTONOMA DEL ESTADO DE MEXICO FACULTAD DE QUIMICA INGENIERIA QUIMICA LABORATORIO DE TERMODINAMICA Y QUIMICA DE SUPERFICIES Y COLOIDES GRUPO 46 SEGURIDAD EN EL LABORATORIO NORMAS APLICABLES LaNormalizacineselprocesomedianteelcualseregulanlasactividades desempeadasporlossectorestantoprivadocomopblico,enmateriade salud,medioambienteengeneral,comercial,industrialylaboral estableciendoreglas, directrices,especificaciones,atributos,caractersticas,o prescripciones aplicables a un producto, proceso o servicio. Esta actividad se realiza a travs de laexpedicin de las normas que pueden ser de 3 tipos principalmente: a.- Las Normas Oficiales Mexicanas (NOMs) que son las regulaciones tcnicas deobservanciaobligatoriaexpedidasporlasdependenciascompetentes, conformealasfinalidadesestablecidasenelartculo40delaLeyFederal sobre Metrologa y Normalizacin, y las cuales estn encaminadas a regular los productos,procesososervicios,cuandostospuedanconstituirunriesgo latentetantoparalaseguridadolasaluddelaspersonas,animal esy vegetales as como el medio ambiente en general. b.-LasNormasMexicanas(NMX's)quesonlaselaboradasporunorganismo nacionaldenormalizacin,olaSecretaradeEconoma,entrminosdelo dispuestoporelartculo51-AdelaLeyFederalsobreMetrologay Normalizacin,ytienencomofinalidadestablecerlosrequisitosmnimosde calidadde losproductosyserviciosdeque setrate,conelobjetodebrindar proteccinyorientacinalosconsumidores.Suaplicacinesvoluntaria,con excepcinde lossiguientes casos: 1)Cuando losparticulares manifiestenque susproductos,procesososerviciossonconformesconlasmismas,2)Cuando en una NOM se requiera la observancia de una NMX para fines determinados, y c.- Las que elaboran las entidades de la administracin pblica para aplicarlas alosbienesoserviciosqueadquieren,arriendenocontratancuandolas normasmexicanasointernacionalesnocubranlosrequerimientosdelas mismasosusespecificacionesresultenobsoletasoinaplicablesquese denominan normas de referencia. Todaempresaquesequieracrear,yaseaquevendaunproductouofrezca unservicio,tienequecumplirconciertoslineamientosquelefacilitarnun mayor posicionamiento y ms seguro en el mercado, as como un incremento en la calidad del bien o servicio del que se trate. Lasnormasenesenciaconstituyenunconjuntodeprcticasquedeben investigarse,conelobjetodesaberculessontodasaqullasquedeben MSHO RICARDO VICTORIA LEON 11 observarseenelgiroqueseproponedesempearse.Esaltamente recomendableinformarseconmayordetallealrespecto,pues peridicamente surgen nuevas prcticas que tanto los prestadores de servicios comolosproductoresdebencumplir,enespecialparacompetir eficientementeenelmercado.Existennormasespecficasparacadagiro determinado,enelrecuadrosiguientesemuestranalgunosejemplosde normas aplicables al giro: NombreNmeroFechaDescripcin Contenido General NORMAS DE CALIDAD: AseopersonalChamps paraelcabelloyel cuerpo NOM-K-477-1982Especificacionesycaractersticasdelos Champs. Productosdeperfumera y belleza NOM-039-SSAI-1993 10/3/1995Determinacindelosndicesdeirritacin ocular, primaria drmica y sensibilizacin. Productosdeperfumera y belleza NOM-089-SSAI-1994 25/9/1995Mtodosparaladeterminacindel contenidomicrobianoenproductosde belleza. AGUAS: Descargadeaguas residualesenAguasy Bienes Nacionales NOM-001-ECOL-1996 7/1/1997Estableceloslmitesmximospermisiblesde contaminantesenlasdescargasdeaguas residuales. CONTAMINACIN ATMOSFRICA: Fuentes FijasNOM-085-ECOL-1994 2/12/1994Nivelesmximospermisiblesdeemisinala atmsfera dehumos, partculas suspendidas totales,bixidodeazufreyxidosde nitrgeno. Fuentes fijasNOM-043-ECOL-1993 22/10/1993Nivelesmximospermisiblesdeemisinala atmsfera de partculas slidas. RESIDUOS PELIGROSOS: Residuos peligrososNOM-052-ECOL-1993 22/10/1993Caractersticasdelosresiduospeligrosos, listadoyloslmitesquehacenaunresiduo peligroso por su toxicidad al ambiente. RUIDO: Fuentes fijasNOM-081-ECOL-1994 13/1/1995Establecelmitesmximospermisiblesde emisinderuidodelasfuentesfijasysu mtodo de medicin. NORMAS DE HIGIENE INDUSTRIAL: Medio ambiente laboralNOM083-STPS-1994 23/11/1995Determinacindesustanciasqumicasenel aire, mtodo de cromatografa de gases. Medioambiente laboral NOM-080-STPS-1993 14/1/1994Determinacindelnivelsonoro continuoequivalentealquese exponenlostrabajadoresenlos centros de trabajo. NORMAS DE SEGURIDAD: SeguridadNOM-106-STPS-1994 11/1/1996PolvoqumicosecotipoBC,abasede bicarbonato de sodio. SeguridadNOM-109-STPS-1994 16/1/1996Prevencintcnicadeaccidentesen mquinasyequiposqueoperanenlugar fijo.Protectoresydispositivosdeseguridad, tipos y caractersticas. MSHO RICARDO VICTORIA LEON 12 SeguridadNOM-122-STPS-1996 18/7/1997Condicionesdeseguridadehigieneparael funcionamientodelosrecipientessujetosa presinygeneradoresdevaporocalderas que operan en los centros de trabajo. Seguridad e higieneNOM-001-STPS-1993 8/6/1994Condicionesdeseguridadehigieneenlas edificaciones,locales,instalacionesyreas de los centros de trabajo. SeguridadNOM-002-STPS-1994 20/7/1994Condicionesdeseguridadparala prevenciny proteccin contra incendio en los centros de trabajo. SeguridadNOM-004-STPS-1993 13/6/1994Sistemasdeproteccinydispositivosde seguridadenlamaquinaria,equiposy accesorios en los centros de trabajo. SeguridadNOM-005-STPS-1993 3/12/1993Condicionesdeseguridadenloscentrosde trabajoparaelalmacenamiento,transporte ymanejodesustanciasinflamablesy combustibles. Seguridad e higieneNOM-006-STPS-1993 3/12/1993Condiciones de seguridad e higiene para la estibaydesestibadelosmaterialesenlos centros de trabajo. Seguridad e higieneNOM-010-STPS-1994 8/7/1994Condicionesdeseguridadehigieneenlos centrosdetrabajodondeseproduzcan, almacenenomanejensustanciasqumicas capacesdegenerarcontaminacinenel medio ambiente laboral. Seguridad e higieneNOM-011-STPS-1993 6/7/1994Condicionesdeseguridadehigieneenlos centros de trabajo donde se genere ruido. Seguridad e higieneNOM-016-STPS-1993 6/7/1994Condicionesdeseguridadehigieneenlos centros de trabajo referente a ventilacin. SeguridadNOM-017-STPS-1993 24/5/1994Equipodeproteccinpersonalparalos trabajadores en los centros de trabajo. Seguridad e higieneNOM-019-STPS-1993 22/10/1997Constitucinyfuncionamientodelas ComisionesdeSeguridadeHigieneenlos centros de trabajo. ClaveFechaDescripcin NOM-031-SCT4-19961999-02-02 Requisitosquedebencumplirlosextintoresporttiles paracombatirincendiosenembarcacionesy MSHO RICARDO VICTORIA LEON 13 artefactos navales. NOM-045-SCFI-20002001-02-23 Instrumentosdemedicin-Manmetrospara extintores..(Parasaberlafechadevigencia,favorde consultar el texto de la NOM) NOM-100-STPS-19941996-01-08 Seguridad-Extintorescontraincendioabasedepolvo qumico seco con presin contenida-Especificaciones. NOM-101-STPS-19941996-01-08Seguridad-Extintores a base de espuma qumica. NOM-102-STPS-19941996-01-10 Seguridad-Extintorescontraincendioabasede bixido de carbono. Parte 1. Recipientes. NOM-103-STPS-19941996-01-10 Seguridad-Extintorescontraincendioabasedeagua con presin contenida. NOM-154-SCFI-20052005-12-26 Equiposcontraincendio-Extintores-Serviciode mantenimiento y recarga. NOM-157-SCFI-20052005-10-21 Equipo de proteccin contra incendio-Extintores como dispositivodeseguridaddeusoenvehculosde autotransporteparticular,pblicoydecargaen general- Especificaciones y mtodos de prueba. Normas de seguridad e higiene en el laboratorio de qumica Normas referentes a la instalacin 1.Lasventanasypuertashandeabriradecuadamente,yaqueencasode humos excesivos es necesaria la mxima ventilacin y en caso de incendio, la mnima.2.Lasmesas,sillastaburetes,suelos,etc.,yelmobiliarioengeneraldeben estar en buen estado para evitar accidentes.3.Losgrifosdeaguaylosdesagesnodebentenerescapesquehagan resbaladizoelsuelo ypudran la madera.Losdesagesdebenpermitirbienel paso de agua.4. Los enchufes o cables elctricos no deben estar rotos o pelados; en caso de queseaasdebensustituirseinmediatamenteoprotegerseparaqueno puedan tocarse. Nunca deben ir por el suelo de forma que se puedan pisar.5. Los armarios y estanteras deben ofrecer un almacenamiento para aparatos y productos qumicos y estar siempre en perfecto orden. Normas personales 1. Cada grupo se responsabilizar de su zona de trabajo y de su material.2.Lautilizacindebataesmuyconveniente,yaqueevitaqueposibles proyecciones de sustancias qumicas lleguen a la piel.3. Es muy aconsejable, si se tiene el pelo largo, llevarlo recogido o metido en la ropa, as como no llevar colgantes.4. En el laboratorio no se podr fumar, ni tomar bebidas ni comidas.

MSHO RICARDO VICTORIA LEON 14 Normas referentes a la utilizacin de productos qumicos 1.Antesdeutilizarundeterminadocompuesto,asegurarsebiendequeesel que se necesita; para ello leeremos, si es preciso un par de veces, el rtulo que lleva el frasco.2.Nodevolvernuncaalosfrascosdeorigenlossobrantesdelosproductos utilizados. 4. Es de suma importancia que cuando los productos qumicos de desecho se viertanenlaspilasdedesage,aunqueestndebidamenteneutralizados, enseguida circule por el mismo abundante agua.5. No tocar con las manos, y menos con la boca, los productos qumicos.6. No pipetear con la boca los productos abrasivos. Utilizar la bomba manual o una jeringuilla.7. Los cidos requieren un cuidado especial. Cuando queramos diluirlos, nunca echaremosaguasobreellos;siemprealcontrario,esdecir,cidosobreel agua.8. Los productos inflamables no deben estar cerca de fuentes de calor, como estufas, hornillos, radiadores, etc. Las manos se protegern con guantes o trapos cuando se introduzca un tapn en un tubo de vidrio. Normas referentes a la utilizacin de gas 1.Elusodelgasbutanorequiereuncuidadoespecial:siseadviertesuolor, cerrar la llave y avisar al profesor.2. Si se vierte un producto inflamable, crtese inmediatamente la llave general de gas y ventilar muy bien el local. Sustancias qumicas peligrosas Las sustancias qumicas se clasifican, en funcin de su peligrosidad, en: Explosivos.Sustancias y preparados que pueden explosionar bajo el efecto de una llama. Comburentes.Sustanciasypreparadosque,encontactoconotros,particularmentecon los inflamables, originan una reaccin fuertemente exotrmica. Extremadamente inflamables.Sustancias y productos qumicos cuyo punto de ignicin sea inferior a 0C, y su punto de ebullicin inferior o igual a 35C. Fcilmente inflamables.Se definen como tales: Sustanciasypreparadosque,alatemperaturaambiente,enelaireysin aporte de energa, puedan calentarse e incluso inflamarse.MSHO RICARDO VICTORIA LEON 15 Sustanciasypreparadosenestadolquidoconunpuntodeignicinigualo superior a 0C e inferior a 21C. Sustanciasypreparadosslidosquepuedaninflamarsefcilmenteporla accinbrevedeunafuentedeignicinyquecontinenquemndoseo consumindose despus del alejamiento de la misma. Sustanciasypreparadosgaseososqueseaninflamablesenelaireapresin normal. Sustanciasypreparadosque,encontactoconelaguayelairehmedo, desprendan gases inflamables en cantidades peligrosas. Inflamables.Sustanciasypreparadoscuyopuntodeignicinseaigualosuperiora21Ce inferior a 55C. Muy txicos.Sustancias y preparados que por inhalacin, ingestin o penetracin cutnea puedan entraar riesgos graves, agudos o crnicos, e incluso la muerte. Nocivos.Sustancias y preparados que por inhalacin, ingestin o penetracin cutnea puedan entraar riesgos de gravedad limitada. Corrosivos.Sustanciasypreparadosqueencontactoconlostejidosvivos puedan ejercer sobre ellos una accin destructiva. Irritantes.Sustancias y preparados no corrosivos que por contacto inmediato, prolongado o repetido con la piel o mucosas pueden provocar una reaccin inflamatoria. Peligrosos para el medio ambiente.Sustanciasypreparadoscuyautilizacin presenteopuedapresentarriesgosinmediatosodiferidosparaelmedio ambiente. Carcingenos.Sustanciasypreparadosqueporinhalacin,ingestino penetracin cutnea puedan producir cncer o aumento de su frecuencia. Teratognicos.Sustanciasypreparadosqueporinhalacin,ingestino penetracincutneapuedaninducirlesionesenelfetodurantesudesarrollo intrauterino. Mutagnicos.Sustanciasypreparadosqueporinhalacin,ingestino penetracin cutnea puedan producir alteraciones en el material gentico de las clulas. Algunasdeestassustanciassereflejaneneletiquetadodelosproductos qumicosmedianteunsmboloopictograma,demaneraquesecaptela atencin de la persona que va a utilizar la sustancia. MSHO RICARDO VICTORIA LEON 16 DUCHASDESEGURIDADYFUENTESLAVAOJOS En las proximidades de los puestos de trabajo o lugares en que se manipulen o almacenen compuestos inflamables, irritantes, corrosivos o txicos en general, debeexistirunsistemaquepermitalarpidadescontaminacindeuna personaquesufraunaproyeccinoquesalgacorriendo. Elsistemahabitualmenteestaconstituidoporunaduchadeseguridadyuna fuentelavaojosalimentadaconaguapotableaunatemperatura comprendida entre 20 y 40 C. La instalacin deber estar a menos de 8 m de los puestos de trabajo, al objeto de que una posible proyeccin o salpicadura alosojosseaatendidaenmenosde15segundos.Setratadeevitaraslos daosirreversiblesqueaparecentrasestetiempodeactuacindeltxico sobre el ojo El disponer de un sistema de ducha-lavaojos no lleva implcito que nosetenganquetomarlasmedidasdeproteccinhabitualesenlos laboratorios. Bibliografa http://mx.geocities.com/seg_y_prod/serv03.htm http://www.pharmaportal.com.ar/tem_seguridad_05.htm SEALES DE ADVERTENCIA MSHO RICARDO VICTORIA LEON 17 SEALES DE PROHIBICIN SEALES DE OBLIGACIN SEALES RELATIVAS A LOS EQUIPOS DE LUCHA CONTRA INCENDIOS MSHO RICARDO VICTORIA LEON 18 SEALES DE SALVAMENTO O SOCORRO MSHO RICARDO VICTORIA LEON 19 MSHO RICARDO VICTORIA LEON 20 MSHO RICARDO VICTORIA LEON 21 PROPIEDADES TERMODINMICASY FISICOQUMICAS DEL AGUA Puededescribirseunapropiedadtermodinmicacomocualquiercaracterstica observabledeunsistema.Laspropiedadestermodinmicaspuedendividirseendos clases:intensivasyextensivas.Laspropiedadesintensivas son aqullasindependientes de la cantidad de material dentro de los lmites del sistema. Las extensivas son aqullas cuyos son directamente proporcionales a la masa del sistema. As , el volumen total de unsistema ser una propiedad extensivamientras que elvolumen especfico (volumen porunidaddemasa)serunapropiedadintensiva.Otrosejemplosdepropiedades intensivassonlatemperaturaylapresin.Engeneral,aldividirunapropiedad extensiva por la masa, de convierte en propiedad intensiva. Unsistematermodinmicopuedecontenermsdeunafase,talcomounamezclade agua y vapor de agua en el cual estn presentes las fases lquida y gaseosa. Una mezcla deaire,gotasdeaguaypartculasdehieloesunamezcladetresfases.Unsistema termodinmico puede estar constituido tambin por ms de uncomponente. Lamezcla de agua y vapor de agua tiene slo un componente mientras que la mezcla aire- agua - hielo tiene dos componentes :aguay aire.Ntese la distincin ente fasey componente. Unamezcladenitrgenoydixidodecarbonoapresinytemperaturaatmosfricas contiene dos componentes pero slo unafase:lafase gaseosa. Silos componentesyla fasesestnuniformementedistribudosenelvolumendelsistema,sedicequestees homogneo. Si los componentes y fases no estn distribudos uniformemente, el sistema esheterogneo.Unamezcladeaguayvapordeaguapuedeserhomogneasielagua est en forma de diminutas gotas uniformementedistribuidas en el volumen del sistema obien,puedeserheterogna,sielliquidoestenelfondodelrecipienteconelvapor sobrel.Lamezcladenitrgenoydixidodecarbonoesotroejemplodesistema homogneo. 1. Accin disolventeEl agua es el lquido que ms sustancias disuelve, por eso decimos que es el disolvente universal. Esta propiedad, tal vez la ms importante para la vida, se debe a su capacidad paraformarpuentesdehidrgenoconotrassustanciasquepuedenpresentargrupos polaresoconcargainica(alcoholes,azcarescongruposR-OH,aminocidosy protenascongruposquepresentancargas+y-,loquedalugaradisoluciones moleculares.La capacidad disolvente es la responsable de dos funciones :1.Medio donde ocurren las reacciones del metabolismo.2.Sistemas de transporte. 2.Elevada fuerza de cohesinLospuentesdehidrgenomantienenlasmolculasdeaguafuertementeunidas, formandounaestructuracompactaquelaconvierteenunlquidocasiincomprensible. Alnopodercomprimirsepuedefuncionarenalgunosanimalescomounesqueleto hidrosttico, como ocurre en algunos gusanos perforadores capaces de agujerear la roca mediante la presin generada por sus lquidos internos. MSHO RICARDO VICTORIA LEON 22 3.Elevada fuerza de adhesin Esta fuerza est tambin en relacin con el hidrgeno que se establece entre las molculasdeaguayotrasmolculaspolaresyesresponsable,juntoconla cohesindelllamadofenmenodelacapilaridad.Cuandoseintroduceun capilarenunrecipienteconagua,staasciendeporelcapilarcomositrepase agarrndoseporlasparedes,hastaalcanzarunnivelsuperioraldelrecipiente, dondelapresinqueejercelacolumnadeagua,seequilibraconlapresin capilar. A este fenmeno se debe en parte la ascensin de la savia bruta desde las races hasta las hojas, a travs de los vasos leosos. 4.Gran calor especficoTambinestapropiedadestenrelacinconlospuentesdehidrgenoqueseforman entre lasmolculas de agua. El agua puede absorber grandes cantidades de "calor" que utiliza para romper los puentes de H por lo que la temperatura se eleva muy lentamente. Estopermitequeelcitoplasmaacuososirvadeproteccinanteloscambiosde temperatura. As se mantiene la temperatura constante .5.Elevado calor de vaporizacinSirveelmismorazonamiento,tambinlosp.deh.sonlosresponsablesdeesta propiedad. Para evaporar el agua , primero hay que romper los puentes y posteriormente dotaralasmolculasdeaguadelasuficienteenergacinticaparapasardelafase lquidaalagaseosa.Paraevaporarungramodeaguaseprecisan540caloras,auna temperatura de 20C. Contaminantes y fuentes de ContaminacinLasaguasresiduales,porloregular,tienencomposicionesaltamentecomplejasy normalmentesenecesitamodificarsucomposicinparaajustarlasaunusoen particular.Enconsecuencia,serequiereunavariedaddeprocesosdetratamientopara separar los diversos contaminantes que con seguridad se encontrarn.Los contaminantes pueden estar presentes como:1.Slidos suspendidos flotantes o grandes : arenas, trapos y papel entre otros.2.Slidossuspendidospequeosycoloidales:molculasorgnicasgrandes, partculas de suelo y microorganismos entre otros.3.Slidos disueltos: compuestos orgnicos y sales inorgnicas entre otros.4.Gases disueltos: Sulfuro de Hidrgeno, entre otros.5.Lquidos no mezclables: grasas y aceites.Eltamaodecadapartculadeterminaelcambiodeungrupoaotro;estecambio dependedesuscaractersticasfsicastalescomoelpesoespecficodelmaterialyla divisinentregruposesdecualquiermaneraindistinta.Enciertoscasospuedeser necesario agregar sustancias para mejorar las caractersticas del agua, por ejemplo, cloro para desinfectar el agua u oxgeno para estabilizar biolgicamente la materia orgnica.Mtodos de Tratamiento Hay tres clases principales de procesos de tratamiento:MSHO RICARDO VICTORIA LEON 23 -Procesosfsicosquedependenesencialmentedelaspropiedadesfsicasdela impureza, como tamao de partcula, peso especfico, viscosidad, etc. Ejemplos comunesdeestetipodeprocesosson:cribado,sedimentacin,filtrado, transferencia de gases.-Procesos qumicos que dependen delas propiedades qumicas de unaimpureza oqueutilizanlaspropiedadesqumicasdereactivosagregados.Algunos procesos qumicos son: coagulacin, precipitacin, intercambio inico.-Procesosbiolgicosqueutilizanreaccionesbioqumicasparaquitarimpurezas solublesocoloidales,normalmentesustanciasorgnicas.Losprocesos biolgicosaerbicosincluyenfiltradobiolgicoyloslodosactivados.Los procesosdeoxidacinanaerbicaseusanparalaestabilizacindelodos orgnicos y desechos orgnicos de alta concentracin.En algunas situaciones, un solo proceso de tratamiento puede dar el cambio deseado en la composicin, pero en lamayora delos casos, es necesario utilizar una combinacin devariosprocesos.Porejemplo:lasedimentacinquitarpartedelamateria suspendida.Laadicindeuncoagulantequmicoseguidodeunagitadosuave (floculacin)causarlaaglomeracindepartculascoloidalesmismasquesepueden removerengranparteporsedimentacin.Lamayoradelosslidosnosedimentables que quedan, se pueden quitarmediantefiltrado en unlecho de arena. La adicin de un desinfectante sirve para matar los microorganismos dainos que hayan sobrevivido a los niveles de tratamiento precedentes.Comolosprocesosdetratamientoaumentanloscostos,anoserquesedispongade recursosparasucorrectaoperacinymantenimiento,esprobablequeprontofalleel sistema de tratamiento. Si se necesita una instalacin de tratamiento, se debe hacer todo elesfuerzoparaqueelprocesodetratamientoseatansimplecomoseaposiblepara tratardeasegurarfacilidaddeconstruccin,confiabilidad,bajoscostosde operaciny que sta y el mantenimiento sean desarrolladas en forma satisfactoria por personal local.Existensistemasdepurificacindeaguaymallasconorificiostanpequeos(deuna milsimademilmetro), quelogranfiltrar oxido, cal, colorantes comolas tierras rojas, hidrocarburos,herbicidas,pesticidas,bacterias(comoEColi,GiardiaLamblia, Bilarzia, Amibas y Salmonelas), virus (por ejemplo Vacuna, Entero, Echo9), partculas radioactivasynucleidossolubles.Pero,paraunaexperienciaaescaladomsticacon dispositivos simples, lo ms adecuado ser partir de agua libre contaminantes qumicos, comolaqueprovienedelalluviarecogidadeun tejadolimpioyenunazonalibrede lluvia cida. Luegosesedimentarecurriendo,enloposible,alaincorporacindesulfatode aluminio, queayuda a que precipitenlas partculas queno se retuvieron en el cribado. Se aaden entre 5 y 10 miligramos de esta sal en cada litro de agua que se trate. Si no se consigueestasal,sedebedejarreposarelaguadurantetodaunanoche.Elagua sobrenadante se filtrara entonces y el depsito se separa. A continuacinsefiltra. El objeto de este proceso es eliminarla turbidez del agua que ha sido pasada por la criba y el decantador. Describiremos algunos filtros caseros: MSHO RICARDO VICTORIA LEON 24 Filtrodearena:Noescapazdepurificarelaguaporcompleto.Estaconstituidopor variascapasdegravayarenaenunacolumnaatravsdelacualpasalentamenteel agua (2,7 litros por m2 y por minuto). El recipiente puede tener un volumen que oscila entre 200 y 1000 litros. La columna conviene que alcance el metro de altura.La arena debeestarlimpiayexentadearcilla,polvo,racesyotrasimpurezas.Debetenerun dimetroqueoscileentre0,25y0,35mm.Encambiolagravatendrdimetrosde3 mm.a5u8cmdistribuidaenungradienteenfuncindeltamao.Cuandosetapeel filtro se debe sacar arena en la capa superior y lavarla o cambiarla (3 a 5 cm.). El filtro nunca deber tener menos de 60 cm. de altura. El carbn activado se produce a partir de hulla mineral o materia orgnica (mimbre por ejemplo). Al convertirse en diminutos grnulos (en presencia de una atmsfera de vapor amuyalta temperatura), lasuperficiedelos corpsculos aumenta a causa de una serie de transformaciones que dan como resultado microporos y cavernas. Estos relieves en la superficie de los grnulos de carbn activado aumentan considerablemente la superficie de absorcin. Por ejemplo medio kilo adquiere un rea de ms de cuarenta hectreas lo quepermitetratarunenormevolumendeagua.Lacloracineslaltimaetapade purificacindomsticaposibledesdeunpuntodevistaprctico.Esenesenciaun mtodoqumicoparaeliminargrmenesdetodo tipo. Esteprocedimientoseutilizaen todaslasgrandesplantasurbanasdepotabilizacin.Elcloro,enunadosisadecuada, constituye un medio ideal para tratar el agua pero as como tiene ventajas tambin tiene desventajas.Porejemploestilpuesoxidametalesqueenunadilucindeterminada contaminanelagua.Eselcasodelmanganesoyelhierro.Porotrapartedestruye saboresycolores.Inhibeelcrecimientodealgasybacterias.Nodejaresiduosenel agua siempre y cuando no haya aplicaciones exageradas. Asimismo como desventaja se destacalaimposibilidaddecalcularconexactitudladosisnecesaria.Enprincipiose puedeafirmarqueaquellasquecontienenmuchamateriaorgnicanosonaptaspara tratarse con cloro. Aparte, siempre es mejorverterlo en forma de solucin. Por ejemplo al 1%. MSHO RICARDO VICTORIA LEON 25 UNIVERSIDAD AUTONOMA DEL ESTADO DE MEXICO FACULTAD DE QUIMICA INGENIERIA QUIMICA LABORATORIO DE TERMODINAMICA Y QUIMICA DE SUPERFICIES Y COLOIDES GRUPO 46 PRACTICA NO. 1 PROPIEDADES TERMODINMICAS DEL AGUA Objetivo Estudiar la transferencia de energa en forma de calor. Medicin del calor especfico del agua. Mtodo experimental. Elcalorliberadoenlosprocesosquetenganlugarenestecalormetroenpartese invertir en aumentar la temperatura de la mezcla de reaccin y en parte ser transferido al calormetro. Con el fin de tener esto en cuenta y efectuar las correcciones pertinentes en las medidas, se debe estimar la cantidad de calor que el calormetro absorbe en cada caso. Para ello calcularemos su "equivalente calorfico en agua". Para medir el intercambio de calor que acompaa a una reaccin qumica se emplea un recipientecerradoytrmicamenteaisladodelosalrededoresdenominadocalormetro. Si la medida del calor se realiza a presin constante, el valor obtenido es la entalpa de reaccin. AGITADOR TERMMETRO TAPA AGUA O DISOLUCION Calormetro Conservacin de la energa Cuandodossistemasadiferentestemperaturasseponenencontactosetransfiere energa en forma de calor del sistema ms caliente al ms fro. La unidad estndar para medirlatransferenciadecaloreslacalora,quesedefineensuformamsgeneral MSHO RICARDO VICTORIA LEON 26 comoelaumentodeenergarequeridoparaaumentarlatemperaturadeungramode agua en un grado Celsius. En este experimento proponemos mezclar agua caliente y fra y determinar si la energa se conserva durante el proceso. Se propone usar para esto un calormetro. Determinelamasadeuncalormetrovaco,Mcal.Llneloconaguafrahasta aproximadamenteunterciodesucapacidadydeterminelamasadelcalormetrocon agua,Mcal+aguafra.Hagalomismoconotrocalormetroyaguacaliente (aproximadamente 20C por encima de la temperatura ambiente). Mida Tcal y Tfra, las temperaturascorrespondientes.Inmediatamentedespusaadaelaguacalientealagua frayrevuelvaconeltermmetrohastaqueseestabilicelatemperatura.Anotela temperatura de mezcla, Tfinal. Repita el experimento dos veces para distintas masas de agua a diferentes temperaturas. Usando las siguientes ecuaciones, calcule DQcal y DQfra, el calor intercambiado por el agua caliente y fra, respectivamente. DQcal = (Mgua,cal)(DTcal) . 1 cal/gC DQfra = (Magua,fra)(DTfra) . 1 cal/gC De sus datos experimentales, concluye que "se conserva la energa"? Medicin del calor especfico del agua Objetivo:Elobjetivodelapracticaesladeterminacindelacapacidadcalorficadel agua. Mtodo: Por elinterior delcalormetro tipo Callendar circula una corriente de agua a flujo constante, que se calienta mediante una resistencia electrica conectada a una fuentedealimentacinencorrientealterna.Alcabodeuncierto tiemposealcanzaun rgimen estacionario y la temperatura de salida del agua, t2, permanece constante. Se lee esta temperatura, as como la temperatura de entrada del agua,t1, yla potencia que se disipa en la resistencia, W. Por ultimo, se determina el flujo de agua que circula por el calormetro recogiendo en un vaso la masam que sale del Callendar en un tiempo ( = m/ ). Teora: Una resistencia electrica alimentada con una potencia, W durante un tiempo disipara en forma de calor una energa Q = W. En regimen estacionario el calor disipado en la resistencia se emplea en calentar el agua que circula por el calormetro, que entrara a una temperatura t1 y saldra a una temperatura t2, de tal forma que absorbera una cantidad de energa dada por: Q = mcp (t2 t1). (1) Parte de la energa cedida por la resistencia se pierde. Denotemos por P las perdidas por unidad de tiempo. Igualando la energa suministrada por unidad de tiempo a la absorbida mas las perdidas, resulta que: W =mcp (t2 t1) + P = cP (t2 t1) + P (2) Procedimiento: En la figura se indica la disposicin de los instrumentos. MSHO RICARDO VICTORIA LEON 27 Elflujodeaguaquecirculaporelcalormetrodependerdeladiferenciadealtura (presin hidrosttica) entre el frasco de Mariotte (o vaso de nivel constante) y el propio calormetro. Por tanto, el flujo se puede variar colocando el frasco de Mariotte a mas o menosaltura.Debecomprobarsequelosflujosqueseestnobteniendoson sustancialmente distintos. Suelen obtenerse mejores resultados usando valores pequeos de flujo, usualmente: 1 3 g s1. Debe evitarse en todo momento la formacion de burbujas de aire en el interior de calormetro y en el tubo de entrada. Una vez fijado el flujo (posicion del frasco de Mariotte), se conecta lafuente de alimentacin, midiendo lapotenciadisipadaW.Unavezalcanzadoelrgimenestacionario(cuandola temperatura t2 se mantiene estable), se anota la diferencia de temperaturast2 t1, y se mide el flujo de agua, recogiendo durante un tiempo el agua que sale del calormetro en un vaso y midiendo su masa m. Se obtiene de este modo un par experimental{W, (t2t1)}.Acontinuacinseincrementalapotenciasuministradaysetomande nuevotodoslosdatos.Serepitehastamedirunascuatropotencias.Posteriormentese vara el flujo de agua, cambiando la altura del frasco de Mariotte, y se repite la serie de medidas.Sesuelenmedirtresflujosycuatropotenciasparacadaflujo,hastaobtener unos12paresexperimentales.Acontinuacionserepresentangrficamentelospuntos experimentalesobtenidos{W,(t2t1)}.Envirtuddelaecuacin(2),serealizaun ajustelinealpormnimoscuadradosdeWfrentealproducto(t2t1).Dela pendienteobtenidadelajustesedeterminalacapacidadcalorficadelaguacp;dela ordenada en el origen, las perdidas P. Resultados: 1. Tablas de valores W, = m , t1, t2 para todas las medidas. 2. Representacion grafica de los puntosW frente a (t1t2), junto con la recta de ajuste por nimos cuadrados. 3. Obtencin de la capacidad calorfica cp y las perdidas P. Cuestiones: 1. Representando todos los puntos experimentales en una sola grafica, obtener un valor promedio de cP y compararlo con el valor tabulado. 2.Haciendograficasdistintasparacadaflujoyparacadapotencia,discutirenque medida las perdidas y los valores obtenidos para cP dependen del flujo y de la potencia utilizados. 3. Analizar el efecto de la variacin de la temperatura media a la que se realiza el experimento sobre el valor obtenido para cP . MSHO RICARDO VICTORIA LEON 28 V(agua fra) =mL; T(agua fra) = T1 = V(agua caliente) = mL; T(agua caliente) = T2 = T(1 minuto) = T(2 minuto) = T(3 minuto) = T(4 minuto) = T(5 minuto) = T*m= qcedido= mcaliente ce (T2-T*m)= qganado= mfro ce (T*m-T1)= qcalormetro = qcedido (agua) - qganado (agua) eqc = qcalormetro /(T*m-T1) = * Temperatura determinada grficamente Dato: ce = 1 cal/g K 2.-CALOR LATENTE DE VAPORIZACIN Elcalorlatentedevaporizacineselcambioenergticoquetienelugarcuandoun lquido puro, una mezcla de lquidos o una solucin de stos en estado de saturacin, se convierte en vapor saturado, por absorcin de energa trmica. En el caso de sustancias puras,laexistenciadelequilibrioconduceaquelatemperaturaylapresinnosean variablesindependientes,porloquefijadaunaquedafijadalaotra.Unarelacin termodinmicaexactaentreelcalorlatentedevaporizacin,lapresindevaporyla temperatura, est dada por la ecuacin de Clapeyron: /1/ Para pasar de la fase lquida a la fase de vapor se necesita una absorcin de energa por parte delasmolculaslquidas,ya quela energa total de stas esmenor quela delas molculasgaseosas.Enelcasocontrario,enlacondensacin,seproduceun desprendimientoenergticoenformadecalor.Elcalorabsorbidoporunlquidopara pasaravaporsinvariarsutemperaturasedenominacalordevaporizacin.Sesuele denominar calor latente de vaporizacin cuando nos referimos a un mol.El calor molar de vaporizacin se podra referir a un proceso termodinmico a volumen constanteoapresinconstante,ylosdesignaremospor (Hv)v y(Hv)p.Enelprimer proceso,elintercambiocalricoqueentraenjuegoseinvierteenvencerlafuerzade atraccin del lquido y se suele denominar calor latente interno de vaporizacin molar. Para formular el valor del calor latente de vaporizacin de una mezcla o solucin se requiere la siguiente informacin: - Cambio de entalpia del vapor a temperatura o a presin constantes. - Calor de mezcla o de solucin de los componentes de la mezcla en las fases lquida y de vapor. - Algunos valores de calores latentes reales. Enelprocesoapresinconstante,queserealizaenlaprcticafrenteaunapresin exterior, prcticamente, invariable hay que agregar a la energa interna la necesaria para MSHO RICARDO VICTORIA LEON 29 verificarelcambiodevolumen,yvienedadoporP(VV-VL)siendoPlapresindel vapory VV y VL,losvolmenesmolares delvapor y dellquido, respectivamente. As pues, el calor molar de vaporizacin a presin constante vendr dado por: (Hv)p = (Hv)v + P(VV-VL) En el matraz 1 del esquema se encuentra la sustancia problema.Conectar el refrigerante alareddeagua.Conectarunaparatoproductordevaco.Ponerenmarchaelaparato productor de vaco regulando con el grifo y con la llave de entrada de aire hasta alcanzar la presin deseada. La presin para el primer ensayo ser la menor posible (se intentar queseproduzcaunadiferenciaentrelascolumnasde600mm).Recurdesequela presinquemarcaelmanmetroesdiferencial(diferenciadepresionesentrela atmosfrica y la del interior del aparato), por tanto, para calcular la presin absoluta que hay dentro del aparato, se restar de la presin atmosfrica la diferencia de altura entre lasdosramasdelmanmetro.Seesperarqueellquidocomienceaebulliryquela temperaturadeebullicindeltermmetrosituadoenelmatrazseestabilice.Unavez estabilizadaseanotarstaascomolapresin.Unaveztomadoelprimerdato,se aumenta la presin y se repite el proceso (almenos deben tomarse 7 datos de presiny temperatura).Elltimodatocorresponderaladiferenciadepresionesceroentrelas ramas. 4. CLCULOSa) Deducir el valor de la constante en la ecuacin (10) a partir de la ecuacin (8).b) Con los datos experimentales obtenidos calcular el calor latente de vaporizacin, Hv,ylatemperaturadeebulicin,Tb,apartirdelarepresentacindelnp frente a 1/Tabsoluta (ecuacin 10).c)CalcularelerrorrelativocometidotomandodelHandbooklosdatos correspondientes.MSHO RICARDO VICTORIA LEON 30 d) Comprobad las reglas de Trouton y la de Ramsay-Young.e)Comentadlosresultadosobtenidosdeacuerdoconlascaractersticasdelos lquidos estudiados.f)Dequdosformasapartirdelaecuacinobtenida,sepuedecalcularla temperatura de ebullicin a 760 mm Hg? V(agua fra) =mL; T(agua fra) = T1 = V(agua caliente) = mL; T(agua caliente) = T2 = T(1 minuto) = T(2 minuto) = T(3 minuto) = T(4 minuto) = T(5 minuto) = T*m= qcedido= mcaliente ce (T2-T*m)= qganado= mfro ce (T*m-T1)= qcalormetro = qcedido (agua) - qganado (agua) eqc = qcalormetro /(T*m-T1) = * Temperatura determinada grficamente Dato: ce = 1 cal/g K 3.-PROPIEDADES COLIGATIVAS DEL AGUADeterminacin de la masa molar a partir del descenso del punto de solidificacin Determinacin de la masa molar a partir del descenso del punto de solidificacin El agregado de un soluto a un solvente, en general, desciende el punto de solidificacin ( o cristalizacin) del solvente. Si T0 (K o C) es el punto de solidificacin del solvente puro, y T (K o C) es el punto de solidificacin de la solucin, se define comodescenso delpuntodesolidificacinT(KoC),aladiferenciaentrelospuntosde solidificacin T0 y T, es decir: T = T0 T (1) ElsignodeTessiemprepositivo.Elhechodequeelpuntodesolidificacindela solucin sea ms bajo que el del solvente puro es en realidad una consecuencia ms del descensodelapresindevapordelsolventeenlasolucin.Comoconalgunas limitacionespuedeaceptarsequeparaestassolucioneseldescensodelpuntode solidificacin T ser proporcional al descenso relativo de la presin de vapor, y teniendo en cuenta que a su vez el descenso relativo de la presin del vapor es proporcional a la fraccin molar x2 del soluto en la solucin (ley de Raoult), puede escribirse que: T = kc p - p = kf x2 (2) p dondepeslapresindevapordelsolventepuroaunatemperaturadada,pesla presindevapordelasolucinalamismatemperaturaykfesunaconstantede proporcionalidad. MSHO RICARDO VICTORIA LEON 31 En soluciones diluidas, puede aceptarse que la fraccin molar del soluto es proporcional a la molalidad de la solucin, en consecuencia: T = kc . m (3) dondemeslamolalidaddelasolucinykceslaconstantecrioscpicamolal.Dela ecuacin(3)sededucequeelsignificadofsicodekcesequivalentealdescensodel puntodesolidificacinparaunasolucindemolalidadigualalaunidad;comoen generalunasolucindemolalidadiguala1noseralosuficientementediluidacomo para que enla ecuacin (3)fuesevlida, kf debeser considerada como el descenso de solidificacin para una solucin de molalidad unitaria supuestamente ideal. Los valores de kc se hallan tabulados: para el agua es 1,86, para el benceno 5,12, para el alcanfor 40, etc. Cuanto mayor sea el valor numrico de kc tanto mayor ser el salto de T observado experimentalmente para una determinadamolalidad; de all que presenten particular inters aquellos solventes de elevado kc. Para el naftaleno, que es el solvente a utilizarse en esta experiencia, el kc vale 7,0 C m-1, donde m es la molalidad. PARTE EXPERIMENTAL Fundamento del trabajo prctico Enestaexperienciasedeterminarlamasamolardelanticongelante.Enprimera instanciasemideelpuntodesolidificacindelsolvente(agua)puro.Luego,se disuelveunadeterminadamasadeazufreenunadeterminadacantidaddeagua. Experimentalmente se mide el punto de solidificacin de la solucin formada. Comokcesdato,apartirdelvalorexperimentalhalladoparaTsecalcularm (molalidad) y por definicin, molalidad es: m = 1000 . g2 g1 . M 2 g2 = masa de soluto (anticongelante). g1 = masa de solvente (agua). M 2 = masa molar del azufre, es decir: M 2 = 1000 . g2 m . g1 Dado que g2, g1 y m se conocen, se puede calcular M 2 Reactivos y materiales necesarios: Anticongelante y agua. Termmetro 0-100C, graduado a no menos de 0,2 C. Tubo de ensayos tipo Pyrex de 12 cm de largo y 3 cm de dimetro aprox. Tapn de goma de doble orificio. Agitador de alambre. Vaso de precipitados de 500 cm3. Trpode, tela metlica, pinza para matraces, soporte de hierro y nuez. 1.-Armar el aparato necesario para la experiencia, y considerar que la escala del termmetro comprendida en el rango de -10 a 100C, quede perfectamente visible! 2. Pesar aproximadamente 15 g de agua con una aproximacin 0,1 g. Verter con sumo cuidado la masa de agu en el tubo. MSHO RICARDO VICTORIA LEON 32 3. Colocar el tubo en un bao de hielo hasta que el agua funda totalmente (controlar que el nivel de agua quede por encima del nivel del naftaleno contenido en el interior del tubo) . 4. Luego de observar la fusin, retirar el tubo del bao y dejar que el agua se enfre gradualmente, mientras se agita continuamente. 5. Leer la temperatura cada 15 segundos, comenzando alrededor de los 5C. 6.Observareliniciodelacristalizacinymedirlatemperaturaalosintervalos preestablecidos, hasta que el naftaleno solidifique. 7. Colocar nuevamente el mechero bajo el vaso de precipitados y ajustar la llama de manera tal que conserve la temperatura del bao de hielo. 8.Pesar aproximadamente 0,5 g de anticongelante finamente pulverizado (la presencia de partculas grandes dificulta la disolucin posterior del azufre). 9. Cuando el naftaleno este completamente fundido, quitar con precaucin el conjunto tapn-termmetro-agitador,ycuidadosamentevertertodoelanticongelanteenel agua liquida. 10.Colocarnuevamenteelconjuntotapntermmetro-agitadoryagitar vigorosamente hasta que el anticongelante se haya disuelto. Esta operacin se realiza rpida y fcilmente si el anticongelante usado se puede extraer fcilmente. 11.Unavezlogradaladisolucindelanticongelanteporcompleto,retirareltubodel bao. Con agitacin continua medir la temperatura, a partir de 3C, a intervalos de 15 segundos hasta que aparezcan los primeros cristales de hielo y que la solucin quede totalmente solidificada. Datos obtenidos: Masa de agua (g1) = ................................ Masa de anticongelante (g2) = ................................... Temperatura de solidificacin del anticongelante (t0) .............................. Temperatura de fusin de la solucin (t) = ............................... Descenso del punto de solidificacin ( t0 t) = ............................. Molalidad de la solucin ( t / kc ) = ........................... MSHO RICARDO VICTORIA LEON 33 UNIVERSIDAD AUTONOMA DEL ESTADO DE MEXICO FACULTAD DE QUIMICA INGENIERIA QUIMICA LABORATORIO DE TERMODINAMICA Y QUIMICA DE SUPERFICIES Y COLOIDES GRUPO 46 PRACTICA No. 2 REOLOGA Y REOMETRA DEL AGUA (VISCOSMETRO DE OSTWALD) FUNDAMENTOS TERICOS LasunidadesdeviscosidadesenelSIsonNs/m2=Pas,aunquesesueleutilizar,la dina/cm2, llamada poise, en honor al fsico francs Poiseuille. Alosinstrumentosqueseutilizanparamedirla viscosidaddeunfluidoselesdenomina viscosmetros.Existenvariostiposde viscosmetros.Unodelosmsutilizadosesel deOstwald(figura1),queconstadeuntubo capilarTunidoporsu parteinferioraun tubo msanchocurvadoenformadeU,yporla partesuperioraunaampollao ensanchamientolimitadapordosseales(Ey E') que encierran un volumen V en A. EnelviscosmetrodeOstwaldsecalculala viscosidaddeunlquidomediantelamedidadel tiempoquetardaenatravesaruntubocapilar,que comosunombreindicaeslosuficientemente estrechocomo para apreciar unadificultadnotable en el paso del lquido. Elfuncionamientodelviscosmetrode Ostwald se basa en la ley de Poiseuille.PartiendodelaleydePouseillesepuede obtenerlaviscosidaddeunlquido conociendolaviscosidaddelotroyla densidad de ambos, segn: (1) Bastaconmedireltiempoquetardanambosenatravesarelmismoviscosmetro, dado que el resto de magnitudes (volumen de lquido considerado, longitud y radio del capilar, prdida de carga) se mantienen constantes. Figura 1. El v i s c o s me t r od e Os t wa l d MSHO RICARDO VICTORIA LEON 34 MATERIAL Y EQUIPO Viscosmetro de Ostwald Goteros Bomba manual para succionar los lquidos por elviscosmetroCronmetro TermmetroEtanol y acetona Agua destilada PROCEDIMIENTO 1.Sevierteaguadestiladaconunapipetaporlaramaanchadelviscosmetro hasta llenar las partes del bulbo N. 2.SeaspiraconlabombamanualelaguaporlaramaThastaqueelagua lleneelensanchamientoAyllegueaunnivelligeramentesuperiorala seal E. 3.Sedejafluirelagua.CuandosunivelpasaporE,seempiezaa cronometrar el tiempo que tarda sta en llegar a la marca E' que indica el vaciado de A. Se realizan las medidas necesarias. 4.Selimpiaysesecaelviscosmetropararepetirelexperimentoconlos lquidos problema. En igualdad de condiciones, y anotando el tiempo que tarda en realizarse el vaciado de A. 5.Serealizanalmenoscincomedidas.Conlosvaloresmediosdelos intervalosdetiempoyempleandolaecuacin(1),sedeterminala viscosidad del lquido problema. 6.Sehallaladensidadylaviscosidaddelaguayladensidaddeletanoly acetonaalatemperaturadellaboratorio,empleandolastablasde propiedades pertinentes. PREGUNTAS DE REVISIN 1.Indique otros mtodos experimentales para la determinacin de laviscosidad de lquidos, proporcionando una breve explicacin de cada uno de ellos. 2.Indiquesiafectaelexperimentoqueelviscosmetronoseencuentre perfectamente vertical, explique brevemente. MSHO RICARDO VICTORIA LEON 35 UNIVERSIDAD AUTONOMA DEL ESTADO DE MEXICO FACULTAD DE QUIMICA INGENIERIA QUIMICA LABORATORIO DE TERMODINAMICA Y QUIMICA DE SUPERFICIES Y COLOIDES GRUPO 46 PRACTICA No. 3 FUERZAS DE ADHESIN Y COHESIN EN EL AGUA MTODOS DE DETERMINACION DE LA TENSIN SUPERFICIAL Y CAPILARIDAD DEL AGUA INTRODUCCIN.Latensinsuperficial,ylacantidadmsfundamental,laenerga libresuperficial,cumplenunpapelmuyimportanteenlafsicoqumicadesuperficies. Latensinsuperficialdeunlquidosedefinenormalmentecomolafuerzaqueacta perpendicularmente a cualquier lnea de longitud unidad sobre la superficie del lquido. Sin embargo, esta definicin, aunque resulta apropiadaen el caso de pelculaslquidas talescomoespuma,esalgoimprecisapuestoquenohayunafuerzaelsticaofuerza tangencialcomotalenlasuperficiedeunlquidopuro.Esmssatisfactoriodefinirla tensinsuperficialylaenergalibresuperficialcomoeltrabajonecesariopara aumentar,atemperaturaconstanteydemodoreversible,elreadeunasuperficieen una unidadMtodos para determinar tensin superficial. Existen varios mtodos para determinar la tensin superficial; unos podran ser estticos odinmicos,dependiendodeltiempodepermanenciadelasuperficieotambin mtodos basados en tubos capilares o superficies curvas.ASCENSOCAPILAR.-Cuandounlquidoasciendeporuntubocapilarymojalas paredesdeltubo,formaunmeniscocncavoenlasuperficielquido-aireenvirtudde unadiferenciadepresinentreellquidocontenidoenelrecipienteylapresindel lquidoenelinteriordelcapilar.Estadiferenciadepresinprovocaunascensodel lquido en el interior del capilar que se detiene en el momento en que las presiones son iguales,esdecirlapresinhidrostticadelacolumnadelquidoenelcapilaryla presin fuera del mismo.MSHO RICARDO VICTORIA LEON 36 Equipo para determinar tensin superficial por el mtodo de ascenso de capilar Detalle

Por tanto, mientras ms suba el lquido por el capilar, la diferencia de presiones es mayor y por lo tanto mayor es el valor de la tensin superficial del lquido. Esto estn representado en la ecuacin de Young-Laplace donde se observa que la tensin superficial depende directamente de la diferencia de presiones mientras que el radio del capilar la afecta inversamente. Otros fenmenos que influyen en el ascenso o descenso del lquido por un capilar es el valor relativo de las fuerzas de cohesin entre las molculas de un mismo lquido y las fuerzas de adhesin entre el lquido y las paredes del tubo. Estas fuerzas determinan el ngulo de contacto que forma el lquido con las paredes del tubo. S este ngulo es pequeo se dice que el lquido moja la superficie y se forma entonces un menisco cncavo. MSHO RICARDO VICTORIA LEON 37 El mtodo de un capilar utiliza la siguiente ecuacin donde h = altura de la columna lquida dentro del capilar, g = aceleracin debida a la gravedad ; r es el radio del capilar ; p densidad del lquido en cuestin. Para ngulos de contacto que tienden a cero y lquidos que mojan totalmente las paredes de los capilares, el ngulo = 0 entonces la frmula a seguir es : Mtododedoblecapilar.-Conelpropsitodetenermejoresresultados,unavariante del mtodo es introducir un segundo capilar de diferente dimetro que el primero, as las alturas sern diferentesya que resultan serinversamente proporcionales alos radios de sus respectivos capilares . Aqu, lo importante es medir la diferencia de alturas entre el radio1(eltubocapilardemenordimetro)yelradio2(tubocapilardemayor dimetro). La ecuacin para dos capilares deriva de la de un capilar, quedando de la siguiente forma : donde: h1 y h2 son las alturas del lquido en el tubocapilar de radio ms pequeo y del menos pequeo respectivamente r es la densidad del lquido problema ; r1 y r2 son los radios ms pequeo y menos pequeo respectivamente. Como se aprecia en la formula, es necesario conocer los radios de los capilares , sin embargo esta medicin resulta difcil de hacer e inexacta , por lo que recurrimos a un lquido de referencia cuya tensin superficial y densidad sea conocida y despejamos en la ecuacin :

MSHO RICARDO VICTORIA LEON 38 PROCEDIMIENTO :* Introducir el lquido de referencia en el tubo receptor. (Aproximadamente a la mitad)* esperar que los niveles del lquido suban por los capilares y se estabilicen. Medir la diferencia de alturas * succionar ligeramente por el tubo acodado del tapn para que se muevan los niveles del lquido y esperar a que se estabilicen nuevamente . Medir otra vez las alturas. Realizar esta operacin, el nmero de veces necesarias para tener el valor por triplicado. * limpiar perfectamente el equipo, secando con presin los capilares. * Cargar el equipo con el lquido problema y hacer el mismo procedimiento que para el liquido de referencia . Realizar tres mediciones de diferencia de alturas.* Aplicar ecuaciones, hacer anlisis de resultados, hacer grficas... etc. Recomendaciones a considerar - Antes de comenzar a trabajar, revisar el equipo y en especial los capilares, de tal forma que debern estar muy limpios , secos y ambos capilares paralelos entre s . - El lquido de referencia muy puro y con conocimiento de sus valores fisicoqumicos de densidad y tensin superficial a la temperatura de trabajo. - las soluciones de tensoactivo perfectamente bien preparadas con agua destilada. - Trabajar varias veces el procedimiento a fin de tener el mismo resultado por triplicado. - Las soluciones de tensoactivo producen mucha espuma, es muy importante de evitar cualquier burbuja en el interior de los capilares ya que alterara el valor de la altura de la columna lquida, Mtodo del levantamiento del anillo .(tensimetro de DuNouy ). Este mtodo se basa en medir la fuerza necesaria para separar un anillo de la superficie, bien suspendido el anillo del brazo de una balanza, o utilizando un sistema de hilo de torsin. MSHO RICARDO VICTORIA LEON 39 La fuerza para despegarlo est relacionada con la tensin superficial o interfacial por la expresin: Donde f es el empuje aplicado al anillo en dinas ; r es el radio medio del anillo y b es un factor de correccin. Para tener un ngulo de contacto cero, se utilizan anillos de platino perfectamente limpios. Es esencial que el anillo repose plano sobre la superficie lquida. Para medidas en interfases, el lquido inferior debe mojar con preferencia el anillo. La tensin superficial acta sobre toda la circunferencia de este anillo, y la nueva superficie que se forma posee dos lados. Al momento de la ruptura, el peso del lquido desprendido ser igual al producto de la tensin superficial por dos veces (la superficie externa y la superficie interna) es el permetro del crculo. S m es la masa medida, se puede escribir: P = m*g = 2 p* d*g g =m*g/2pd =m*g/4pr En realidad es necesario tomar en cuenta un factor de correccin el cual vara de 0.75 a 1.07 que depende de una pequesima porcin de lquido que qued adherido. PROCEDIMIENTO: - limpiar el anillo con acetona y ponerlo a la flama sin sobrecalentarlo. - calibrar el tensimetro (puede utilizarse un lquido puro de valores conocidos ; para ver instructivo de manejo haga clic) - colocar la sustancia problema en la caja petri. - colocar "convenientemente" el anillo sobre la superficie del lquido - aplicar una fuerza ascendente, hasta que el anillo se desprenda de la substancia. - leer el valor de la tensin superficial en dinas sobre el dial graduado. Generalmente los constructores de aparatos fabrican estos equipos ya calibrados, de tal forma que no se requiere hacer clculos de medicin y los valores de tensin superficial los da directamente. Asimismo hay otros equipos ms sofisticados digitlicos y con control de temperatura. MSHO RICARDO VICTORIA LEON 40 MTODO DEL PESO Y DEL VOLUMEN DE LA GOTA Es un mtodo muy conveniente para la medicin de la tensin superficial en una interfase lquido-aire o la tensin interfacial lquido-lquido.Consisteenconocerelpesoomedirelvolumendelasgotasdeunlquidoquese desprenden lentamente de la punta de un tubo estrecho o capilar montado verticalmente. Elpesodelagota(yelvolumen)serelacionaconlafuerzadebidaalatensin superficial.Elmomentodedesprendimientodelasgotasocurrecuandosupesoyano est equilibrado por la tensin superficial que se ejerce a lo largo de la periferia exterior del extremo de la pipeta. Procedimiento:Uncapilarsostenidoporunsoportedeformaqueseencuentre completamentevertical,secargaconellquidoencuestin,elcualdebercaerenun recipiente o contenedor. - Se dejan caer lentamente las gotas en la punta del capilar de tal forma que tengan una velocidad de flujo que nos permita ver la formacin de cada gota y su conteo. - Es conveniente contar una veintena o ms de gotas para tener mejores resultados. - Antes de contar el nmero de gotas, se deber pesar el recipiente contenedor, luego pesar todas las gotas y posteriormente calcular el peso promedio de una gota. - Aplicar la ley de Tate (previamente conocer la densidad del lquido y el dimetro del capilar) donde : m es la masa de la gota ; g es la aceleracin debida a la gravedad (980cm/seg2 ); r = es el radio del capilar ( cm. ) ; f = es un factor de correccin que introduce Harckin y Coll el cual depende del radio del capilar. Despus de obtener el resultado de f (el cociente de r/v 1/3 ) correlacionarlo con los valores en las tablas de correccin para el peso de la gota existentes en la literatura adecuada. Cuando lo que se mide es el VOLUMEN de la gota : Frmula : g = v* r * g * f / 2 * p *r donde v es el volumen ; r es la densidad ; r es el radio del capilar y f factor de correccin que se requiere ya que : a) la gota formada no se desprende completamente MSHO RICARDO VICTORIA LEON 41 de la punta del tubo, b) las fuerzas de tensin superficial raramente son verticales, por lo que f depende del cociente r/ vRecomendaciones : Aqu el conteo de las gotas a una velocidad de flujo constante y adecuada es la clave del buen resultado. Adems del requerimiento indispensable de la limpieza del capilar.

METODO DEL ESTALAGMOMETRO. Es til para determinar la tensin interfacial de dos lquidos ; en este caso, se cuenta el nmero de gotas de un lquido en cada libre (Ni) y las gotas del mismo lquido formadas en el seno del segundo lquido(N2). El fundamento es el mismo : al formarse lentamente una gota de lquido dentro de un capilar, la gota caer cuando su peso sea mayor que la fuerza debida a la tensin superficial que sostiene a la gota adherida a la superficie. Conociendo la densidad de los dos lquidos, podemos relacionar las tensiones superficiales Donde: h1 = nmero de gotas del lquido de mayor densidad ; h2 nmero de gotas del lquido dentro del cuerpo del segundo lquido , g1 = tensin superficial del lquido de mayor densidad , g2 tensin interfacial , r1 densidad del lquido de mayor densidad , delta r= diferencia de densidades MSHO RICARDO VICTORIA LEON 42 PROCEDIMIENTO:Elequipodetrabajotendrquedisear,construiryoperarunestalagnmetro, incluyendo su instructivo de operacin. - cargar el estalagmmetro (capilar) con el lquido de mayor densidad. - fijarlo en un recipiente de tal forma que quede fijo y se pueda controlar la velocidad de flujo del lquido por medio de una llave situada en el extremo del capilar. - contar las gotas que caen y observar su forma. que hay en un tramo del capilar fijado arbitrariamente. - Agregar al recipiente el segundo lquido (menos denso). - cargar nuevamente el estalagmmetro (capilar) con el lquido de mayor densidad. - fijarlo dentro del recipiente por los que la punta del capilar quedar sumergida en el seno del segundo lquido. - contar el nmero de gotas que se forman observando su forma y simetra. - Aplicar la ecuacin correspondiente. Recomendaciones: - Verificar limpieza y eliminar humedad en todo el material a utilizar. - Hacer las mediciones por triplicado. - Emplear en cada caso, la misma cantidad de muestra. - Controlar adecuadamente la velocidad de goteo. - Verificar densidades de los lquidos por medio de un picnmetro. MSHO RICARDO VICTORIA LEON 43 - Estimar fracciones de gota para el caso del estalagmmetro y observar el tamao y simetra de las gotas. OTROS METODOS:Existen otros mtodos como el de presin mxima de burbuja : una pequea burbuja que se forma en la extremidad de un pequeo tubo inmerso en el lquido, al que se le aplica una presin, lo que hace que el radio de la burbuja aumente. Cuando la burbuja llega a ser un hemisferio de radio igual al radio del tubo, todo aumento ulterior de la presin provoca la desaparicin de la burbuja ya que se dilata y luego se desprende (1). La presin aplicada, es igual a la diferencia de presin entre los dos lados de la superficie curva, a la cual se agrega la presin hidrosttica, funcin de la profundidad h del orificio del tubo: Presin mxima = 2 g / r + g * h *D r Los mtodos descritos anteriormente son en su mayora utilizados en el laboratorio. El objetivo de esta parte experimental es adems de estudiar a cada uno de los mtodos, poder compararlos en cuanto a precisin y exactitud, facilidad de trabajo, seleccin de mtodo-muestra etc. Cuestionario: 1.- Porqu hay que considerar un factor de correccin en el mtodo de pesada de la gota? 2.- Resultara lo mismo sacar un promedio a 20 gotas que a 50 gotas en el mtodo de pesada de la gota? 3.- Establecer una relacin entre el peso de una gota y el valor de la tensin superficial. 4.- En todos los lquidos es posible aplicar este mtodo? . 5.- Al medir volmenes en lugar de pesadas qu consideraciones a la frmula se debe hacer? 6.- En el mtodo del estalagmmetro, para determinar tensin interfacial, es lo mismo cargar el capilar con cualquiera de los dos lquidos ? MSHO RICARDO VICTORIA LEON 44 Problemas: 1.- - Se determin la tensin superficial por el peso de la gota de un cierto lquido, obtenindose los siguientes valores Nmero de gotas = 20 ; masa de las 20 gotas 1.474 g. aceleracin de la gravedad = 981 cm / s2; densidad = 1 g / cm3 ; dimetro del capilar =0.545 cm. Cual es el valor de la tensin superficial ? - Cual es el valor de la tensin superficial del tolueno obtenido por mtodo de un capilar con los siguientes datos :altura del lquido en el capilar = 15 mm.; densidad del lquido = 0.66 g/cc ; dimetro del capilar = 0.076 cm ; Angulo de contacto = 0- Determinar la tensin superficial del agua con el mtodo de pesada de la gota en un capilar de dimetro = 0.545 cm ; nmero de gotas = 23 gotas ; la masa total del lquido = 1.744 g. aceleracin de la gravedad =980 cm /seg2. - Determinar la tensin superficial por pesada de gota cuyo promedio de masa de una gota es de 0.0705 g. la aceleracin de la gravedad es 977.95 cm /S2 y el factor de correccin = 0.75225 - Obtener la constante de un aparato de doble capilar teniendo al agua como lquido de referencia con una tensin de 72.8 dinas/cm; su densidad 0.9983 g /cm3 y su diferencia de alturas de 3 cm. - La tensin superficial de la acetona se determin en un capilar de 0.5 mm de dimetro. El lquido ascendi a una altura de 9.8 mm ; el ngulo de contacto acetona-vidrio fu de 5. la densidad de la acetona 0.94 g/cm3, el trabajo de adhesin 95 erg/cm2 ; la tensin superficial del agua 72.2 dinas/cm. Calcular la tensin interfacial agua-acetona e interpretar el resultado. MSHO RICARDO VICTORIA LEON 45 UNIVERSIDAD AUTONOMA DEL ESTADO DE MXICO FACULTAD DE QUMICA INGENIERA QUMICA LABORATORIO DE TERMODINMICA Y QUMICA DE SUPERFICIES Y COLOIDES GRUPO 46 PRACTICA No. 4 SMOSIS, PRESIN OSMTICA, DIALISIS La smosis se define como el paso del disolvente a una disolucin a travsde una membrana semipermeable. Este proceso tiende FIG. 8. Aparato para poner de manifiesto la smosis. a igualar la tendencia de escape del disolvente a ambos lados de la membrana. La tendencia de escape puede medirse en funcin de la presin de vapor o de lapropiedadcoligativa,ntimamenterelacionadaconsta,comoloesla presin osmticaPresin osmtica. La presin osmtica de la disolucin de sacarosa, a la que sehizoreferenciaenelapartadoanterior,noseobtienecorrectamente midiendo la altura que alcanza la disolucin en el tubo, una vez conseguido el equilibrio, debido a que la concentracin de la disolucin final no se conoce, por causadequeelpasodelaguaaladisolucinlahadiluidoyalteradosu concentracin.Portanto,unamedidamsexactadelapresinosmticade unadisolucinnodiluidaselogradeterminandoelexcesodepresinquees necesario aplicar sobre aqulla para evitar el paso del disolvente a travs de la membrana. En consecuencia, la presin osmtica se define como el exceso de presin,conrespectoalaqueexisteeneldisolventepuro,queespreciso aplicaraladisolucinparaevitarqueaqulpaseatravsdeunamembrana semipermeableperfecta.Enestadefinicinsesuponequelacluladepared semipermeable contiene la disolucin y est sumergida en el disolvente puro. Medidadelapresinosmtica.En1877,elbotnicoPFEFFERmidila presinosmticadedisolucionesazucaradasempleandocomomembrana semipermeable una vasija porosa, impregnada con un depsito de ferrocianuro MSHO RICARDO VICTORIA LEON 46 cprico[CU2Fe(CN) 6],queibaconectadaaunmanmetroparamedirla presin. El mtodo de Pfeffer se ha perfeccionado mucho a travs de los aos, principalmenteporMORSEyFRAZER,enAmrica,yporEARLDE BERKELEYyHARTLEY,enInglaterra;noobstante,lamedidadirectadela presinosmticaestodavadifcilderealizarypresentanumerosos inconvenientes. A pesar de esto, la presin osmtica es la propiedad coligativa msadecuadaparaladeterminacindelpesomoleculardepolmerostales como las protenas. EcuacionesdevantHoffyMorseparalapresinosmtica.En1886, VAN'THOFFencontr,apartirdelosdatosdePFEFFER,una proporcionalidad entre la presin osmtica, la concentracin y la temperatura, y sugiriunarelacinentredichasvariables,similaralaecuacindeungas ideal,llegandoalaconclusindequehabaunaaparenteanalogaentrelas disolucionesylosgases,yquelapresinosmticaenunadisolucindiluida eraigualalapresinqueelsolutoejercerasifueseungasyocupaseel mismo volumen. La ecuacin propuesta es: pV = nRT [18] dondepeslapresinosmticaenatm,Veselvolumendeladisolucinen litros, n es el nmero de moles del soluto, R es la constante de los gases igual a 0,082 litros atm/mol grado, y T la temperatura absoluta. Estaanaloganodebetomarsedemasiadoliteralmente,puesinduceacreer que lasmolculasdesoluto "producen"lapresinosmticaalejercerpresin sobrelamembrana,delmismomodoquelasmolculasgaseosascreanuna presin al chocar con las paredes del recipiente. Es ms correcto, sin embargo, considerarlapresinosmticacomolaresultantedelasdostendencias relativasdeescapedelasmolculasdedisolventeaambosladosdela membrana.Realmente,laecuacin[18]esunaleylmite,aplicablea disolucionesmuydiluidas,ysesimplifica,dndoleesta forma,apartir deuna expresinmsexacta,slodespusdeintroducirvariassuposicionesqueno son vlidas para las disoluciones reales. Ejemplo9.Ungramodesacarosa,cuyopesomoleculares342,sedisuelve hastaunvolumende100mldedisolucina25C.Culserlapresin osmtica de la disolucin? La ecuacin [18] puede expresarse as: [19] MSHO RICARDO VICTORIA LEON 47 enlaqueceslaconcentracindelsolutoenmolesporlitro(molaridad). MORSEyotroshandemostradoque,cuandolaconcentracinseexpresa en molalidadynoenmolaridad,losresultadosseaproximanmsalos encontrados experimentalmente. Por tanto, la ecuacin de Morse es [20] PARTE EXPERIMENTAL Parademostrarelfenmenodelasmosisserealizarnlossiguientes experimentos: I.- Celulosa grado alimenticioy bebidas hidratantes 1.-Setomarntresbolsitaslomasparecidoposibleencuantoaformay tamao, adems de estar frescas. 2.-Se les realizarn horadaciones en el centro, siguiendo su eje vertical, de tal manera que pueda insertarse un popote hasta una profundidad de 3 cm. Solo se insertar el popote hasta 2.5 cm 3.-Sesellarlabolsitaconlaceraderretidadeunavelaoconselladorde silicn, (como el que se emplea para manualidades) 4.- En la parte superior de la bolsita se insertarn dos palillos mondadientes en formadecruzyensuplanohorizontaldetalformaquepuedaquedar suspendida en la parte superior de un recipiente de vidrio. 5.-Seprepararn3recipientes,unodeellosconaguadestiladateidacon colorante vegetal. Otra con una solucin diluida de cloruro de sodio y otra con una solucin concentrada de cloruro de sodio. Se debe anotar en cada caso la temperatura de los recipientes, procurando que sea la misma.6.-Observese lo que sucede en cada caso y documntese. MSHO RICARDO VICTORIA LEON 48 UNIVERSIDAD AUTNOMA DEL ESTADO DE MXICO FACULTAD DE QUMICA INGENIERA QUMICA LABORATORIO DE TERMODINMICA Y QUMICA DE SUPERFICIES Y COLOIDES GRUPO 46 PRACTICA No. 5 EMULSIONES DETERMINACION DE LA CONCENTRACIONMICELAR CRITICA Lasdispersionesdesustanciastensoactivassonejemplostipicosdesistemasliofilicos queformandispersionesmicelares.Enestoscasosconjuntamenteconlasmolculas individuales existenlasmicelas (o partculas coloidales)formadas porla asociacin de 20 a 100 molculas o ms. Cuandoelmedioespolar(agua),seformanmicelasesfricasordenadas,conlaparte hidrocarbonadahaciaelcentroyelgrupohidrfiloencontactoconelmedio,locual actacomoapantallamientoylatensinsuperficialmicela-aguaesrebajadahastao= oc , lo que da estabilidad alsistema. Paralassustanciastensoactivaslaverdaderasolubilidad,esdecirlaconcentracinde equilibrio dela sustancia quese encuentra en disolucin acuosa enlaformamolecular es baja. Como los grupos polares apantallan al ncleo hidrocarbonado hay una disminucin del grado de asociacin, disminuye el tamao de la micela y el grado de apantallamiento. O sea,amedidaquedisminuyeelradiodelamicela,seincrementao.Aslaptimo resultan micelas de forma esfrica y radio r = l (longitud de la cadena hidrocarbonada). Cuandor>lnoesventajoso,yaquegrupospolaresseincorporanalvolumendela micela y hay un cambio de la forma de la micelaa una forma asimtrica. Laformacin delamicelalleva a uncambio cuantitativo delsistema quese refleja en un cambiobrusco de sus propiedades qumico-fsicasy as apareceninflexiones conla concentracin dela sustancia tensoactiva. Tal punto crtico se denomina concentracin critica de formacin de la micela (CCFM) Ej. isotermas de la tensin superficial (fig. VIII-8) Para concentraciones mayores que CCFM la o no vara. Tambinsepuedeobservaruncambioenlavariacindelaconductividadelctrica equivalente con la concentracin. As, la CCFM se puede hallar experimentalmente por el punto de inflexin de la curva mostrada en la fig. VIII-9. MSHO RICARDO VICTORIA LEON 49 Tcnica operatoria. 1.TomarcadaunadelasdisolucionesdePinol(esenciadepino)entregadasporel instructorymedirlaconductividaddelasmismascomenzandoporlademenor concentracin. 2.Medirlatensinsuperficialdelaguapuraydelasdisolucionesdelasustancia tensoactiva empleando una balanza de Nouy. Tratamiento de los datos. Calcularlosvaloresdelaconductividadelctricaequivalentedecadadisoluciny llevar esos valores a un grfico contra la raz cuadrada de la concentracin. Calcularla tensinsuperficial relativa (tensinsuperficial delamuestra dividido entre latensinsuperficialdelagua)yllevaresosvaloresaungrficocontrala concentracin. Reportar el valor de CCFM para cada grfico. DETERMINACIN DE LA CONCENTRACIN MICELAR CRTICA Resultados de la prctica DisolucinPeso kg 10-3 Longitud mT.S J/m2 10-5 M 10-4 M 5 10-4 M 10-3 M 5 10-3 M 10-2 M 510-2 M Se calcula la tensin superficial a partir de esta ecuacin: mg = 2L Ahora relacionamos concentracin con Tensin superficial: MSHO RICARDO VICTORIA LEON 50 log[Moles] mJ/m2 Representacin Grfica: VemosqueelvalorqueseobtienecomoCMCesexactamentedondecambiala pendiente de las dos rectas. MSHO RICARDO VICTORIA LEON 51 UNIVERSIDAD AUTONOMA DEL ESTADO DE MEXICO FACULTAD DE QUIMICA INGENIERIA QUIMICA LABORATORIO DE TERMODINAMICA Y QUIMICA DE SUPERFICIES Y COLOIDES GRUPO 46 PRACTICA No. 6 FENOMENOS ELECTROCINTICOS Y ELECTRODINMICOS DEL AGUA Fenmenos electrocinticos esel calificativo general quese aplica a cuatro fenmenos queaparecencuandoseintentaarrancardeunasuperficielapartemvildeladoble capaelctrica.Siseaplicauncampoelctricotangencialalasuperficiecargadaen contactoconaguaounelectrlitoacuoso,seejerceunafuerzaenlasdospartesdela doble capa. La superficie cargada, junto con el material unido a ella, tender a moverse en la direccin apropiada, mientras que los iones en la parte de la doble capa fuera de la superficie de cizalla,junto con el agua dehidratacin asociada, tendern amostrar una migracinnetaenladireccinopuestarecprocamente,secrearungradientede potencialsilasuperficiecargadaylapartemvildeladoblecapasemuevenuna respectoalaotra.Laelectroforesiseselmovimientodelaspartculascargadasdela fasedispersarespectoalmediodispersante,estacionario,cuandoseaplicauna diferencia de potencial a un sistema coloidal. El movimiento de las partculas est sujeto a dos fuerzas: la debida al campo elctrico qE (donde q es la carga de las partculas y E la intensidad del campo elctrico) y la fuerza de friccin que se opone a la anterior (bv : bcoeficientedefriccinyvelocidaddelmovimiento).Cuandolafuerzaelctricase iguala a la fuerza de friccin, el movimiento se realiza a velocidad constante: F = qE - bvqE = bvv = qE / b u = q/b es la movilidad electrofortica, que depende de la carga, geometra de la molcula y de la temperatura. As puede llegarse a : v = k1 (c co . E / n ) (ecuacin de Helmholtz-Smoluchowki), donde el coeficiente numrico k1 depende de la formadelapartculaydelarelacindesutamaoalespesordelaatmsferainica. Parapartculasesfricaselcoeficientek1variadesde2/3hasta1,alaumentarla magnitud r/o (o espesor de la atmsfera inica). Laelectrocoagulacinesunprocesoelectroqumicoqueseparasimultneamente metalespesados,slidosensuspensin,compuestosorgnicosemulsionadosyotros muchoscontaminantesdelaguautilizandolaelectricidadenlugardereactivos qumicos.Losfangosproducidosduranteeltratamientoseseparanposteriormentepor filtracin,decantacinoflotacin.Elprocesoconsisteenpasarelaguaresidual procedente de un proceso determinado deformacontinuaa travs deloselectrodos de unequipoespecialmentediseadoparaestefinqueestconectadoaunafuentede corriente continua. El agua residual debe poseer una cantidad suficiente de sales neutras para que puedan tener lugar las mltiples reacciones electroqumicas. Laelectrocoagulacinpuedeaplicarseparacasitodo tipodeaguasresiduales,peroes especialmentetilparacasosmuyconcretoscomopuedededucirsedelosensayos realizadosenelpresentetrabajo,ygeneralmentecuandonosetratadegrandes MSHO RICARDO VICTORIA LEON 52 volmenes.Requiereunainversinmuchomenorquelossistemasdetratamiento tradicionales.Aunquesuefectoseasemejaaldelprocesofsico-qumico,existen diferencias muy considerables con el mismo. EL EQUIPO El reactor electroltico, donde se realizala EC, es un recipiente de termoplstico como el que se muestra en la figura. Consta de una fuente de energa para inducir la corriente elctricaydeloselectrodosdispuestosdeformaintercaladadentrodelreactor,estos van cubiertos por el agua a tratar. El material de los electrodos vara de acuerdo al tipo de sistema utilizado, estos pueden serdehierro,dealuminio,cobre,acerooaleacionesdealuminioymagnesio[7].Las partculascoloidalessedesestabilizanconlaadicindeionesmultivalentes(Fe+++y Al+++).Loselectrodossondesacrificio,segnFaraday,debidoaqueenelproceso electroltico desprenden en el agua los iones que desestabilizan los coloides. Figura No.1 Reactor Electroltico Duranteelprocesosegenerancompuestosquedesestabilizanlassuspensionesy emulsionesprovocandosufloculacin;deigualmaneraocurreunadisoluc