Práctica 1 y 2 - Centro Universitario de los Lagos

 UNIVERSIDAD DE GUADALAJARA
Centro Universitario de los Lagos
Manual de prácticas de química ambiental
Práctica No. 2
Cambios de temperatura en la atmósfera producidos por la contaminación.
Objetivo: Que el alumno identifique los cambios de temperatura que se producen
en una simulación de efecto invernadero.
Introducción: El efecto invernadero es un proceso natural y, de no existir, la vida
en la Tierra sería imposible, su aumento acelerado es de origen antropogénico y
se caracteriza por la elevación paulatina, general y progresiva, de la temperatura
de la Tierra. El aumento de la concentración atmosférica de contaminantes no
permite la disipación de la energía infrarroja y actúa como “trampa” para ella, por
lo que la temperatura atmosférica aumenta paulatinamente, la superficie de la
Tierra re-emite la mayor parte de la energía que le llega del sol. En situaciones
normales esta energía es adsorbida por algunos gases que se encuentran en la
tropósfera, que tienen la capacidad de adsorber la energía infrarroja. Como
consecuencia de este aumento en las vibraciones, la temperatura del planeta se
incrementa poco a poco. Se denominan gases de invernadero todos los que
pueden adsorber radiación infrarroja: dióxido de carbono (CO2), metano (CH4),
óxidos de nitrógeno (NOX), el ozono (O3), y los clorofluorocarbonos (CFC), los
cuales se encuentran en mucho menor cantidad que el CO2 y el vapor de agua
(Albert L. A., 1997). El agua de las nubes y el dióxido de carbono contribuyen al
mantenimiento de la temperatura media del planeta en el orden de 15ºC; sin este
efecto, la temperatura de la Tierra podría llegar a ser de 18ºC. Con exceso de
estos compuestos la Tierra sería muy caliente. Los datos más fiables indican que
la temperatura global promedio ha aumentado 0.6ºC entre fines del siglo XIX y el
año 2000. Las estimaciones más pesimistas pronostican un aumento de 3ºC y en
un siglo se calcula un aumento de 1.7ºC por siglo (Vega, K. J. C., 2007).
Bibliografía:
Albert, L. A., 1997. Introducción a la Toxicología Ambiental; guía didáctica,
CEPIS/OPS, México., pág. 2-20.
Vega, K. J. C., 2007. Química del medio ambiente 2ª edición; editorial Alfaomega,
Chile., pág.17-19.
Investigación previa:
1.- ¿El efecto invernadero a que se refiere?
2.- ¿Qué características tiene la radiación infrarroja y qué provoca en las
moléculas de los gases en la atmósfera?
Cuadro M.2. Materiales Pr2
Cantidad Materiales
Cantidad
Materiales
1
2
Pinzas para soporte de dos
Foco de 200 W
dedos
1
Extensión eléctrica con
1
socket.
2
Matraces Erlenmeyer de
Parrilla de calentamiento y
agitación magnética
1
Agitador magnético
250 mL
1
Matraz Kitazato de 250 mL
2
Termómetros
2
Círculos de papel aluminio
3
Tubos de ensayo
2
Tapones de plástico
¼ de litro
Pintura negra
1
Pipeta de 1 mL
1
Micropipeta de 1000 µL
2
Botellas de plástico de 600
1
Gradilla
2
Cuadros de papel de
mL
2
Soportes Universales
aluminio de 2x3 cm
1
Manguera de látex
1
Cuadro R.2. Reactivos Pr2
Cantidad Reactivos
2g
Carbonato de Calcio, (CaCO3)
15 mL
Ácido acético, (CH3COOH)
100 mL
Azul de bromotimol, (C27H28O5SBr2)
Codo de vidrio
0.005 M
Precauciones: Realizar los experimentos en campana de extracción.
Procedimiento:
Parte 1
1. Se coloca el foco en la extensión con socket y este a su vez se pone encima del
soporte universal. Encender el foco hasta que se inicie con la reacción que
generará el dióxido de carbono.
2. Debe revisarse la temperatura de los termómetros antes de iniciar el
experimento.
3. En un matraz se colocará, 1g de carbonato de calcio y 2 mL de ácido acético,
previo a esto se deberá encender el foco para poder registrar el cambio de
temperatura. Una vez que se ponga el ácido acético inmediatamente observe el
termómetro.
4. Colocar los círculos de aluminio bajo los matraces Erlenmeyer como se muestra
en la figura 2.1.
5. Uno de los matraces sólo es el punto de comparación, mientras que el otro
matraz va a contener el CO2 producido.
Parte 2
1. A los dos tapones de goma hacerles un orificio, para colocar el termómetro. Los
cuadros de papel aluminio se colocarán en los termómetros y posteriormente
introducir los termómetros en los tapones de goma.
2. Una de las botellas tendrá que pintarse de negro por la mitad, los envases
deben de estar protegidos en posición vertical a la luz del foco.
3. Compruebe que los termómetros, muestren la misma temperatura antes de
iniciar, luego se procederá a colocar. Introducir los termómetros en los tapones de
goma y estos a su vez se colocarán en las botellas. Los termómetros deben
colocarse de modo que el rostro de cada lámina de papel de aluminio sea
perpendicular a la radiación del foco como se muestra en la figura 2.2.
4. Checar la temperatura cada minuto hasta completar media hora para registrar
los cambios.
Parte 3
1. En una plancha de calentamiento y agitación magnética se colocará el matraz
Erlenmeyer con el carbonato de calcio y el ácido acético.
2. El matraz Erlenmeyer con un adaptador codo que permite el paso del dióxido
de carbono a través de una manguera hacia los tubos.
3. El primer tubo deberá contener 1mL de azul de bromotimol, el segundo tubo
deberá contener 2 mL de azul de bromotimol, el tercer tubo deberá contener 3 mL
de azul de bromotimol, luego se colocará la manguera en cada uno de los tubos,
revisando el cambio de color que ocurre en cada uno de ellos como se muestra en
la figura 2.3.
Sistema que se deberá de colocar para la parte 1 de la Pr2.
Sistema que se deberá de colocar para la parte 2 de la Pr2.
Sistema que se deberá de colocar para la parte 3 de la Pr2.
Reporte:
Incluir en el reporte de la práctica de laboratorio los siguientes puntos: Las
observaciones de los experimentos realizados, los resultados obtenidos, la
discusión fundamentada en bibliografía, las conclusiones correspondientes y los
cálculos realizados para la preparación de lo que se necesita en la práctica.
Cuestionario:
1.- ¿Qué actividades del ser humano son las que generan el fenómeno del efecto
invernadero?
2.- ¿Cuáles son los efectos macroambientales o efectos transfronterizos de la
contaminación generada por el ser humano?
Opciones de consulta:
Cambio
climático,
sus
causas,
2009.
Disponible
en:
http://www.alertatierra.com/CambC_causas.htm. Accesado el: 1/10/010.
Varela, F. S., 2009. El calentamiento global ¿El hombre contribuye? Disponible en: http://elblogverde.com/calentamiento-global-el-hombre-contribuye/. Accesado el:
1/10/010.
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Manual de prácticas de química ambiental
Práctica No.3
Generación de un ambiente corrosivo, la lluvia ácida. Objetivo: Que el alumno analice, pueda comprobar los daños que ocasionan la
corrosión y el cambio que provoca en estructuras metálicas. Introducción: La lluvia ácida se forma cuando la humedad en el aire se combina
con los óxidos de nitrógeno y el dióxido de azufre emitidos por fábricas, centrales
eléctricas y vehículos que queman carbón o productos derivados del petróleo. En
interacción con el vapor de agua, estos gases forman ácido sulfúrico y ácidos
nítricos. Finalmente, estas sustancias químicas caen a la Tierra acompañando a
las
precipitaciones,
constituyendo
a
la
lluvia
ácida.
Los
contaminantes
atmosféricos primarios que dan origen a la lluvia ácida pueden recorrer grandes
distancias, siendo trasladados por los vientos cientos de miles de kilómetros antes
de precipitar en forma de rocío, lluvia, llovizna, granizo, nieve, neblina. Cuando la
precipitación se produce, puede provocar deterioros importantes en el ambiente.
La lluvia normalmente presenta un pH de aproximadamente 5.65 (ligeramente
ácido), debido a la presencia del CO2 atmosférico, que forma ácido carbónico,
H2CO3 (Cortés y Ortiz, 2004). Se considera lluvia ácida si presenta un pH menor
de 5 y puede alcanzar el pH del vinagre (pH3). Estos valores de pH son causados
por la presencia de ácidos como el ácido sulfúrico y el ácido nítrico. Estos ácidos
se forman a partir del dióxido de azufre y el monóxido de nitrógeno que se
convierten en ácidos. Los hidrocarburos y el carbón usados como fuente de
energía, en cantidades, pueden producir también óxidos de azufre, nitrógeno y
dióxido de azufre emitidos por fábricas, centrales eléctricas y vehículos que
queman carbón o productos derivados del petróleo o de la industria metalúrgica
(Godoy, A. L., 2006).
Bibliografía:
Cortés, M. T.; Ortiz H. P., 2004. Corrosión. Apuntes Científicos Uniandinos. 4, 1- 8.
Godoy, A. L., 2006. Corrosión. Mecánica avanzada de materiales. Desastres
Naturales, Accidentes e Infraestructura Civil. 6, 1- 7.
Investigación previa: 1.- ¿Qué es una celda electroquímica? 2.- ¿Qué es la corrosión galvánica y la corrosión intergranular?
Cuadro M.3. Materiales Pr3
Cantidad Materiales
2
Cajas petri
4
muestras de diferentes metales (cobre, aluminio, hierro, níquel, etc.)
por duplicado
1
Micropipeta 1000 µL
2
Tapaderas pequeñas (de preferencia de un material resistente a la
corrosión)
1
Papel parafilm
1
Espátula
Etiquetas
Estereomicroscopio
2
Papel absorbente
1
Pinza para crisol
Cuadro R.3. Reactivos Pr3
Cantidad Reactivo
1 mL
Ácido Sulfúrico (H2SO4)
500 mg
Sulfito de Sodio (Na2SO3)
Agua tridestilada
Alternativas:
Una opción para realizar la práctica es utilizando un recipiente de plástico
transparente con tapadera y una base de unicel.
Precauciones:
Realizar todo el procedimiento en la campana, usando lentes, guantes y bata ya
que los reactivos son corrosivos e irritantes. Revisar que el material se encuentre
limpio y seco. Terminado el experimento neutralizar las soluciones de la caja petri
“ácida” y depositarlos en los recipientes correspondientes.
Procedimiento: 1. Etiquetar una de las cajas petri con la leyenda de ambiente corrosivo “ácida” y
la otra como “control”. 2. Colocar en medio de cada caja petri una tapadera boca arriba y alrededor de
ésta colocar las muestras de metal como se muestra en el esquema 3.1. 3. En la caja petri “ácida”, colocar dentro de la tapadera 130 µL de ácido sulfúrico y
475 mg
de sulfito de sodio, una vez que los reactivos se encuentran en la
tapadera agitar con la puntilla de la micropipeta, rápidamente tapar y sellar la caja
petri con papel parafilm. 4. En la caja control, colocar dentro de la tapadera 1 mL de agua tridestilada,
colocar los metales como se mencionó anteriormente y sellar la caja petri. 5. Se dejan las cajas en un lugar seguro para su observación. 6. Registrar las observaciones todos los días preferentemente a la misma hora al
menos durante cinco días. 7. Al término de los cinco días, colocar las cajas petri en la campana de
extracción, retirar la película plástica y abrir las cajas. 8. Con una pinza extraer cada una de las muestras metálicas y colocarlas sobre
un papel absorbente. 9. Colocar cada una de las muestras en un vidrio de reloj y observar bajo
estereomicroscopio.
Sistema que se deberá de colocar en la Pr2.
Reporte:
Incluir en el reporte de la práctica de laboratorio los siguientes puntos: Las
observaciones de los experimentos realizados, los resultados obtenidos, la
discusión fundamentada en bibliografía, las conclusiones correspondientes y los
cálculos realizados para la preparación de lo que se necesita en la práctica.
Cuestionario: 1.- ¿Qué factores generan la corrosión? 2.- ¿Cuál es la protección catódica, anódica y de recubrimiento? Opciones de consulta: Fernández, A. E., Chichizola, S. E., Lascalea G., 2004. Simulación de la corrosión
atmosférica en diversos metales en presencia de SO2 como principal poluente,
Buenos Aires, Argentina.12, 149.
Guillamón, T. E. M., 2009. Clústeres calcogenuro de metales del grupo 6 con
relevancia en catálisis, asimétrica y bifásica, tesis doctoral Universitat Jaumel, 1269.
Paitan, Q. A., 2009. Corrosión de metales, Universidad Nacional del Centro de
Perú, Facultad de Ingeniería Metalúrgica y de Materiales, 1- 49.