7 prácticas de laboratorio de química (sencillas)
Las prácticas de laboratorio de química son un conjunto de experimentos realizados en instituciones educativas con el propósito de poner en práctica o certificar lo aprendido en las clases teóricas. No obstante, algunas son tan sencillas y seguras que pueden llevarse a cabo en espacios comunes, por ejemplo, en la mesa de una cocina.
En los laboratorios de química hay lugar y materiales necesarios para desarrollar inclusive prácticas relacionadas con la microbiología y la biología en general. Allí se dispone de reactivos, materiales de vidrio, mesones, embudos, solventes, agua destilada, mangueras de goma, campanas extractoras, llaves de vacío y gases para las debidas filtraciones y mecheros bunsen.
Muchas prácticas requieren supervisión de docentes experimentados, así como de estudiantes preparadores, una clara conciencia de la toxicología de los reactivos que se manipulan, y un dominio de técnicas que se espera de un analista. Esto es así a nivel universitario.
A nivel de secundaria, los experimentos por lo general son sencillos y no representan ningún riesgo. Y los que sí, son realizados por el mismo docente, a modo de demostración, para que los alumnos tomen datos y discutan luego los resultados.
Se hará mención aquí de varios experimentos o prácticas simples, los cuales podrán ser realizados por los mismos estudiantes o alumnos. Cualquier experimento que busque poner de manifiesto una teoría y exija la recolección de datos, así como una discusión de resultados, será apto para ser considerado una práctica de laboratorio para química.
Crecimiento bacteriano
En esta práctica se elaborará un gráfico de crecimiento de una cepa no patógena de la bacteria Escherichia coli. Para ello, recibirá de su profesor una suspensión bacteriana.
Se inoculan 100 mL de medio de cultivo, colocados en un Erlenmeyer con 10 mL de una suspensión bacteriana de E. coli. El Erlenmeyer debe estar dentro de un baño de temperatura regulada. Se agita el medio inoculado y se toma una muestra de 5 mL en forma estéril, para obtener el tiempo cero de la curva de crecimiento.
Al mismo tiempo, el estudiante determinará la densidad óptica de esta muestra en un espectrofotómetro. Este procedimiento deberá ser seguido con las muestras tomadas a los diferentes tiempos de incubación, construyéndose la curva de crecimiento con los valores de densidad óptica.
El estudiante deberá discutir la forma de la curva de crecimiento, identificando las diferentes fases de la curva elaborada con los datos experimentales.
Bacterias del yogurt
Objetivo
El objetivo de la práctica es la elaboración de un yogurt con un procedimiento muy utilizado. Además, se tratará de ver el efecto de algunos tipos de azúcares sobre la consistencia del yogurt y su pH.
Materiales
-Leche completa líquida
-Leche completa en polvo
-Sacarosa
-Glucosa
-Lactosa
-Termómetro
-Indicador universal en cinta
-4 frascos de vidrio con tapa de rosca
Procedimiento
Hay varias formas de preparar el yogurt. En esta práctica se seguirá el procedimiento siguiente:
-Calentar 1 litro de leche a 85 ºC durante 30 minutos.
-Apagar el fuego y dejar enfriando la leche hasta que esté tibia (60 ºC).
-Separar la leche en 4 porciones de 250 mL, las cuales se colocarán en frascos rotulados, añadiéndose 1 cucharada de leche completa en cada uno.
-Colocar en 3 frascos azúcares diferentes. Un frasco que sirve de control no recibe azúcar.
-Medir inmediatamente el pH de los 4 frascos mediante una cinta indicadora del pH.
-Cuando la temperatura de los frascos esté alrededor de 44 ºC, añadir a los 4 frascos 0,5 cucharadas de un yogurt comercial.
-Tapar los frascos y dejarlos en un sitio con una temperatura cálida durante una noche.
-Al día siguiente examinar la consistencia del yogurt en cada uno de los 4 frascos, así como sus pH.
-Anotar los resultados y hacer una discusión de ellos.
Ley de Hooke
Esta ley establece que existe una relación entre la fuerza aplicada a un resorte y el grado de su estiramiento:
F = K · X
Donde F es la fuerza aplicada, K la constante elástica del resorte, y X la magnitud de la deformación del resorte por la fuerza aplicada.
Aunque esta práctica nada tiene que ver con la química, sigue siendo una de las más simples y seguras que puede realizarse en cualquier nivel de educación.
Procedimiento
El resorte es suspendido de una pinza, montada sobre un soporte universal. Mientras, en el extremo libre se colocarán los diferentes pesos usados en la práctica.
Inicialmente se mide cuidosamente con una regla la longitud inicial del resorte, es decir, sin la aplicación de ningún peso, y se hace la anotación pertinente. El docente le indicará con base a las características del resorte qué pesos deberán usar en la práctica.
Se coloca el peso de menor magnitud y se mide longitud del resorte. Por sustracción de la longitud del resorte en ausencia de peso, se obtiene el estiramiento del resorte debido a la fuerza aplicada. De la misma forma, se procederá con las otras fuerzas aplicadas.
Luego el estudiante procederá a transformar el peso aplicado en Newton, ya que esta es la unidad de fuerza. Un kilogramo de peso equivale a 9,8 Newton y un gramo de peso a 0,0098 Newton.
Con los datos obtenidos hará un gráfico de Fuerza (Newton) en la ordenada (y) Vs estiramiento del resorte en metros en el eje de la abscisa (x). El estudiante podrá obtener del gráfico la constante del estiramiento del resorte, ya que será la pendiente de la recta.
Leyes de los gases
Experimento A
Se toma una botella de plástico y se coloca en la boca de la botella una pelotita de goma ligera ajustada a ella. Al apretar con una mano la botella de plástico, la pelota sale expelida de la boca de la botella.
Preguntas
¿Cómo se explica el comportamiento observado? ¿Qué ley se ilustra con el experimento? ¿Cuál es la fórmula de la ley? Importancia de la ley.
Experimento B
El diseño experimental es el mismo que el del experimento A, pero en este caso no se aprieta la botella, sino que se la coloca en un baño de agua caliente. La pelotita sale expelida al igual que en el experimento anterior.
Preguntas
Las mismas del experimento anterior.
Experimento C
Se toman dos globitos de goma de igual volumen, llenos de aire, y se sumerge uno en agua fría y el otro en agua moderadamente caliente. Se comparan al final los volúmenes de los globos, anotando la diferencia observada.
Preguntas
Las mismas que las de los experimentos anteriores.
Preparación de disoluciones
En esta práctica el estudiante deberá preparar una solución masa/volumen expresada en forma porcentual (%). En este caso, se debe preparar 0,5 litro de una solución de cloruro de potasio al 5 % (m/v).
Procedimiento
-El estudiante debe realizar el cálculo de la masa de soluto que deberá pesar para hacer la solución.
-El estudiante pesará en la balanza la masa de cloruro de potasio calculada, siguiendo cuidadosamente las instrucciones dadas para el uso de la balanza.
-Una vez pesado el cloruro de potasio, debe colocarse en un vaso de precipitado de 1 litro y se añade un volumen de agua, de tal manera que el volumen de la mezcla de cloruro de potasio y agua no exceda a 0,5 L.
-Después de solubilizar el cloruro de potasio se completará a 0,5 L mediante el uso de un matraz aforado.
Cristalización
La cristalización es un procedimiento rutinario usado en la purificación de los reactivos.
Para proceder a solubilizar el cloruro de sodio, se coloca la cantidad que se va a disolver en un vaso de precipitado con 250 mL de agua, añadiéndose con agitación continua al mismo tiempo que la solución es calentada.
Mediante este procedimiento se produce una solución sobresaturada de cloruro de sodio, debido al calentamiento de la solución, lo cual disuelve los cristales que puedan quedar intactos. Si hay una porción de soluto que no se disuelve, podría tratarse de un contaminante que puede ser eliminado por filtración en caliente.
Luego se deja enfriar la solución de cloruro de sodio. El exceso de la sal que se disolvió por calentamiento precipita en forma de cristales bien definidos. Otra forma de producir la cristalización es mediante la evaporación lenta y paulatina del solvente.
Dureza del agua
La dureza del agua es debida a la concentración de los iones calcio y magnesio disueltos. En esta práctica se determinará su concentración siguiendo el método de complexometría, mediante el uso de una solución estandarizada de EDTA-disódico 0,01 M. La dureza del agua se expresa como mg de CaCO3/L (carbonato de calcio).
Procedimiento
Se colocan 50 mL del agua problema en un Enlenmeyer de 250 mL y se le añaden 2 mL de una solución amortiguadora (NH4Cl-NH4OH) pH 10.0, y una cantidad de 0,1 – 0,2 g del indicador conocido como negro de eriotocromo T (NET), produciéndose una coloración rojiza de la solución.
Seguidamente, se procede a la titulación de la solución problema mediante la adición de una solución de EDTA-disódico 0,01 M, colocada en una bureta. El EDTA debe ser agregado lentamente a la solución problema con agitación continua, visualizándose un cambio de coloración de la solución titulada.
Para un cierto volumen de EDTA añadido, se observa que la solución titulada cambia del tono rojizo a una tonalidad azul, anotándose el volumen de EDTA que produjo el cambio de coloración.
Se determinará la dureza del agua (expresada en mg de CaCO3/L) mediante la aplicación de la fórmula siguiente:
mg de CaCO3/L = (V EDTA · M EDTA / V muestra) · 100.091
Proviniendo 100.091 de:
100,091 g/mol (PM de CaCO3) · 1.000 mg/g
Referencias
- Whitten, Davis, Peck & Stanley. (2008). Química. (8va ed.). CENGAGE Learning
- Serway & Jewett. (2008). Física para ciencias e ingeniería. Volumen I. (7ma ed.) Cengage Learning.
- María de los Angeles Aquiahuatl R. & María de Lourdes Pérez. C. (2004). Manual de de prácticas del laboratorio de microbiología general. Universidad Autónoma Metropolitana. [PDF]. Recuperado de: uamenlinea.uam.mx
- Ana Zielinski y col. (2013). Apoyo al Trabajo Popular: Elaboración Artesanal de Yogurt. INTI. Recuperado de: emprendedorasenred.com.ar
- Carlos Hernán Rodríguez M. (04 de octubre de 2007). Dureza total en agua con EDTA por volumetría. IDEAM. Recuperado de: ideam.gov.co