3. Practicas de laboratorio sugeridas

 DESCRIPCIÓN DE EXPERIMENTOS

Nombre del experimento: Producción de oxígeno y dióxido de carbono

Objetivo: Explorar la generación de oxígeno y dióxido de carbono mediante reacciones químicas. Para el oxígeno, se emplea agua oxigenada en combinación con papa como catalizador, mientras que el dióxido de carbono se produce mezclando bicarbonato de sodio con ácido acético. Ambos gases se identifican mediante pruebas sencillas con fósforos encendidos.

Materiales necesarios:

• Papa
• Agua oxigenada
• Ácido acético
• Bicarbonato de sodio
• Vasos de precipitación
• Probeta
• Espátula
• Cápsula de porcelana
• Fósforos

Procedimiento:

1: Producción de oxígeno

1. Preparación inicial:
   • Pela y corta un pequeño trozo de papa.
2. Descomposición de agua oxigenada:
   • Coloca el trozo de papa en un vaso de precipitación.
   • Añade suficiente agua oxigenada para cubrir por completo la papa.
3. Observación de la reacción:
   • Nota cómo se forman burbujas de oxígeno mientras el agua oxigenada se descompone.
4. Prueba de identificación:
   • Introduce un fósforo encendido en el vaso.
   • Si la llama se intensifica, esto confirma la presencia de oxígeno, un gas que favorece la combustión.

2: Producción de dióxido de carbono

1. Preparación de reactivos:
   • Llena hasta la mitad un vaso de precipitación con ácido acético.
2. Reacción efervescente:
   • Usa una espátula para añadir dos porciones de bicarbonato de sodio al vinagre.
   • Observa la formación inmediata de burbujas, indicativo del dióxido de carbono liberado.
3. Prueba de identificación:
   • Acerca un fósforo encendido a la boca del vaso.
   • Si la llama se extingue, esto confirma la presencia de dióxido de carbono, ya que desplaza el oxígeno necesario para la combustión.

Resultados esperados: Durante las reacciones, se espera observar la emisión de burbujas, correspondientes al oxígeno y dióxido de carbono producidos. En las pruebas, el oxígeno intensificará la llama del fósforo, mientras que el dióxido de carbono la apagará, confirmando sus respectivas propiedades.

Preguntas para reflexionar:

1. ¿Qué métodos podrían emplearse para cuantificar con mayor exactitud la producción de oxígeno y dióxido de carbono?
2. ¿Cómo podrían los cambios en temperatura o concentración de los reactivos afectar la velocidad de las reacciones?
3. ¿Qué aplicaciones prácticas tienen las reacciones químicas realizadas en este experimento?
4. ¿Por qué es importante comprender el impacto del dióxido de carbono en procesos naturales y en la industria?

Nombre del experimento: Efecto invernadero

Objetivo: Simular el impacto térmico de los gases del Efecto Invernadero mediante dos sistemas químicos: uno que representa un ambiente sin gases de efecto invernadero (bicarbonato de sodio y Alka-Seltzer) y otro que refleja condiciones con estos gases (mezcla de vinagre). El objetivo es entender cómo estas sustancias influyen en la retención de calor.

Materiales necesarios:

• Dos tubos de ensayo con soporte estable
• Dos termómetros de precisión
• Tapones con perforaciones
• Mechero o fuente de calor suave
• Probeta para medir líquidos
• Espátula para sólidos
• Mortero y cápsula de porcelana
• Agua destilada
• Tableta de Alka-Seltzer
• Bicarbonato de sodio
• Vinagre

Procedimiento:

1. Preparativos iniciales

   • Verifica que los reactivos y materiales estén completos y en buen estado.
   • Asegura los tubos de ensayo en un soporte para evitar derrames.

2. Montaje de los sistemas

   • Sistema sin gases atrapadores de calor:
     • Añade 10 ml de agua destilada al primer tubo.
     • Incorpora 1 g de bicarbonato de sodio y una tableta de Alka-Seltzer.
     • Remueve ligeramente hasta que los ingredientes se mezclen.
   • Sistema con gases atrapadores de calor:
     • Vierte 10 ml de agua destilada en el segundo tubo.
     • Añade 5 ml de vinagre y mezcla suavemente.

3. Colocación de sensores

   • Introduce los termómetros en cada tubo utilizando los tapones perforados.
   • Asegúrate de que las puntas del termómetro estén en contacto con las soluciones, sin tocar las paredes del tubo.

4. Registro de datos

   • Toma la temperatura inicial de ambos tubos antes de iniciar cualquier reacción.
   • Registra lecturas de temperatura cada minuto durante un periodo de cinco minutos.
   • Observa cualquier cambio visible, como burbujas o reacciones efervescentes.

Resultados esperados:

• En el sistema con bicarbonato y Alka-Seltzer, se espera un incremento térmico inicial debido a la liberación de dióxido de carbono, con una posible estabilización en los últimos minutos.
• En el sistema con vinagre, se prevé un incremento más gradual pero sostenido, simulando el efecto acumulativo de los gases que retienen calor en la atmósfera.

Preguntas para reflexionar:

1. ¿Qué relación se puede establecer entre los resultados de este experimento y los efectos del cambio climático?
2. ¿Qué mecanismos pueden implementarse para disminuir la presencia de gases que favorecen el calentamiento global?
3. ¿Por qué las soluciones reaccionan de forma diferente en términos de retención de calor?
4. ¿Qué otras condiciones podrían evaluarse para obtener una visión más amplia del fenómeno, como el uso de otros reactivos o temperaturas iniciales distintas?
5. ¿Cómo podría utilizarse este experimento en campañas de concienciación sobre la sostenibilidad ambiental?

Nombre del experimento: Lluvia ácida

Objetivo: Evaluar cómo los líquidos ácidos, como el vinagre y el jugo de limón, afectan a distintos materiales (como monedas, tiza y pétalos de flores) mediante la medición del pH y observación de los cambios físicos. El experimento tiene como objetivo simular los efectos de la lluvia ácida sobre los ecosistemas y estructuras materiales.

Materiales necesarios:

• Jugo de limón
• Tiras medidoras de pH
• Agua destilada
• Ácido acético (vinagre)
• 3 vasos plásticos pequeños
• Marcador permanente para etiquetar los vasos
• 3 tipos de muestras (monedas, tiza, pétalos de flores, piedras, hojas, etc.)

Procedimiento:

1. Preparación de las soluciones

   • Vaso 1: Vierte 100 ml de jugo de limón.
   • Vaso 2: Vierte 100 ml de agua destilada.
   • Vaso 3: Vierte 100 ml de vinagre.

2. Medición del pH

   • Coloca una tira medidora de pH en cada vaso y registra los valores obtenidos:
     • Vaso 1 (Jugo de limón): pH ≈ 2.5
     • Vaso 2 (Agua destilada): pH ≈ 7 (neutral)
     • Vaso 3 (Vinagre): pH ≈ 2.8

3. Inmersión de las muestras

   • Coloca una muestra diferente en cada vaso:
     • Una moneda en el vaso con jugo de limón.
     • Un trozo de tiza en el vaso con agua.
     • Un pétalo de flor en el vaso con vinagre.

4. Observación inicial

   • Registra cualquier cambio inmediato que se observe en las muestras después de sumergirlas en los líquidos.

5. Reposo de las muestras

   • Deja las muestras sumergidas durante una semana, asegurándote de que estén completamente cubiertas por los líquidos.

Resultados esperados:

• Vaso 1 (Jugo de limón, pH ≈ 2.5): El ácido cítrico del jugo de limón probablemente cause oxidación en la moneda y desgaste leve en la superficie de materiales como la tiza.
• Vaso 2 (Agua, pH ≈ 7): Como el agua es neutra, no se espera que altere significativamente las muestras.
• Vaso 3 (Vinagre, pH ≈ 2.8): El vinagre, con su alta acidez, puede disolver parcialmente la tiza y alterar la estructura del pétalo de la flor, evidenciando los efectos de un ambiente ácido.

Preguntas para reflexionar:

1. ¿Cómo puede la lluvia ácida dañar los ecosistemas acuáticos y terrestres a largo plazo?
2. ¿Qué efectos tendría un aumento en la acidez del suelo debido a la lluvia ácida en la agricultura?
3. ¿Qué impactos podrían experimentar edificios y monumentos históricos expuestos a la lluvia ácida?
4. ¿Cuáles son las consecuencias para los seres vivos que dependen de la integridad de las superficies que están siendo atacadas por ácidos, como las corales o los moluscos?
5. ¿Cómo podrían las industrias modificar sus procesos para reducir las emisiones de dióxido de azufre y óxidos de nitrógeno, principales causantes de la lluvia ácida?
6. ¿Qué tipos de materiales podrían resistir mejor los efectos de la lluvia ácida, y qué características deben tener para ser más resistentes a la corrosión?
7. ¿Qué estrategias se podrían implementar a nivel local o global para mitigar el daño ambiental producido por la lluvia ácida?
8. ¿De qué manera el aumento de la acidez en los cuerpos de agua puede afectar el ciclo del carbono y otros procesos naturales?.

Título del experimento: Movimiento de placas tectónicas

 

Objetivo: Simular la dinámica de las placas tectónicas, con el fin de obtener una comprensión más profunda de la formación de la superficie terrestre, mediante la creación de un modelo con sal y colorante que represente su interacción.

Materiales:

•  Sal
• Colorante de 3 diferentes tonos
• Vaso de precipitación
• Cartulina
• Cuchara o espátula para mezclar y colocar la sal
• 3 vasos plásticos

Procedimiento:

1. Preparación de la mezcla de sal y colorante

• En un vaso para mezclar, combina diferentes porciones de sal con colorante de 3 diferentes tonos.
• Mezcla bien hasta que la sal esté uniformemente coloreada.

2. Preparación del modelo

• Corta una cartulina en una forma rectangular o cuadrada.
• Coloca la cartulina en medio de un vaso de precipitación.

3. Colocación de la mezcla de sal y colorante

• Coloca la mezcla de sal y colorante en el vaso de precipitación, alrededor de la cartulina.
• Asegúrate de cubrir toda la superficie del vaso con la mezcla.

4. Retirada de la cartulina y simulación del movimiento de las placas

• Retira la cartulina del vaso de precipitación.
• Mueve el vaso para simular movimientos de las placas tectónicas.
• Observa y describe los cambios que ocurren en la superficie del modelo.

5. Observación y registro de los resultados

• Observa y describe los cambios que ocurren en la superficie del modelo.
• Registra tus observaciones y resultados en un cuaderno de laboratorio.

Resultados esperados:

La sal de diferentes colores se mezclará y se desplazará al simular el movimiento de las placas tectónicas. Se observarán cambios en la superficie del modelo, como la formación de montañas, valles y otros accidentes geográficos.

Preguntas para reflexionar:

• ¿Qué representa la sal de diferentes colores en este modelo?
• ¿Cómo se relaciona el movimiento de las placas tectónicas con la formación de montañas y otros accidentes geográficos?
• ¿Qué otros procesos geológicos podrían ser simulados utilizando este modelo o variaciones de él?

Título del experimento: Ciclo de las rocas

Objetivo: Simular la formación de rocas sedimentarias y metamórficas, con el fin de comprender los procesos geológicos que dan lugar a la creación de diferentes tipos de rocas, mediante la manipulación y transformación de barras de chocolate sometidas a calor y presión.

Materiales:

• 2 barras de chocolate (blanco y negro)
• Malla de asbesto
• Mechero
• Vaso de precipitación
• Soporte universal
• Pinzas
• Trípode
• Cuenco para mezclar
• Papel aluminio
• Rayador

Procedimiento:

1. Preparación de la mezcla de chocolate

• Toma las 2 barras de chocolate y rómpelas en trozos pequeños.
• Coloca los trozos de chocolate en un cuenco para mezclar.
• Utiliza el rayador para rallar los trozos de chocolate y obtener una textura más fina.

2. Mezcla de la roca sedimentaria

• Mezcla los trozos de chocolate rallados en el cuenco hasta obtener una mezcla homogénea.
• Asegúrate de que la mezcla esté bien combinada y no haya grumos.

3. Formación de la roca sedimentaria

• Con la mezcla de chocolate, forma una bola que simule una roca sedimentaria.
• Asegúrate de que la bola esté bien compactada y no se desmorone.

4. Preparación para la metamorfización

• Envuelve la roca de chocolate en papel aluminio, asegurándote de que esté bien cubierta.
• Coloca la roca envuelta en papel aluminio sobre la malla de asbesto.

5. Aplicación de calor y presión

• Utiliza el mechero para aplicar calor a la roca envuelta en papel aluminio.
• Asegúrate de que el calor sea uniforme y no demasiado intenso.
• Después de unos minutos, retira la roca del calor y aplástala para simular la presión.

6. Observación y registro de resultados

• Desenvuelve la roca y observa los cambios que ha sufrido.
• Registra tus observaciones y resultados en un cuaderno de laboratorio.

Resultados Esperados: La mezcla de chocolate se convertirá en una roca sedimentaria al ser compactada. La aplicación de calor y presión transformará la roca sedimentaria en una roca metamórfica.

Preguntas para Reflexionar:

•  ¿Qué procesos geológicos se simulan en este experimento?
•  ¿Cómo se relacionan las rocas sedimentarias y metamórficas en la geología?
• ¿Qué otros materiales podrían utilizarse para simular la formación de rocas?

Título del experimento: Densidad de sólidos

 

Objetivo: Determinar la densidad de un objeto sólido mediante la medición de su masa y el desplazamiento de agua en una probeta para comprender cómo calcular la densidad de un material y relacionarla con sus propiedades físicas.

Materiales:

• Agua
• Probeta
• Vaso de precipitación 
• Objeto que tenga peso
• Balanza Digital

Procedimiento:

1. Preparación del experimento:

• Se llenó una probeta, utilizando un vaso de precipitación, con 50 ml de agua asegurándose de registrar este volumen inicial.

2. Medición de la masa del objeto:

• Utilizando una balanza digital, se determinó la masa del objeto sólido seleccionado, obteniendo un valor de 4.3 g.

3. Sumergir el objeto en el agua:

• Se introdujo el objeto cuidadosamente en la probeta con agua para evitar salpicaduras y se registró el volumen final de agua desplazada, que fue de 51 ml.

4. Cálculo del volumen del objeto:

• Se calculó el volumen del objeto sólido restando el volumen inicial de agua (50 ml) del volumen final (51 ml), obteniendo un volumen de 1 ml.

• Cálculo de la densidad:

• Se utilizó la fórmula de densidad:$$\text{Densidad}=\frac{\text{Masa}}{\text{Volumen}}$$
• Sustituyendo los valores:$$\text{Densidad}=\frac{4.3\text{g}}{1\text{ml}}=4.3\text{g/ml}$$

Resultados esperados:

El experimento demostrara que la densidad del objeto sólido es 4.3 g/ml, un valor obtenido al dividir su masa (4.3 g) entre el volumen desplazado de agua (1 ml). Este resultado confirma que el desplazamiento de agua es una manera precisa de medir el volumen de un sólido irregular, permitiendo así determinar su densidad

Preguntas para reflexionar:

¿Qué relación existe entre la densidad de un objeto y su capacidad para flotar o hundirse en un líquido?

¿Cómo se podría mejorar la precisión de este experimento?

¿Por qué es importante conocer la densidad de los materiales en aplicaciones prácticas, como la construcción o la manufactura?

Título del experimento: Densidad (Lab. Virtual)

 

Objetivo: Determinar la densidad de la madera mediante la medición de su masa y volumen para comprender cómo la densidad es una propiedad específica de los materiales.

Materiales:

• Laboratorio Virtual

Procedimiento:

1. Preparación del material:

   • Se seleccionó la madera como sustancia a analizar en un entorno de laboratorio virtual.

2. Medición de masa:

   • Se utilizaron diferentes piezas de madera, midiendo su masa en gramos (g) con una balanza.

3. Medición de volumen:

   • Se determinó el volumen de la madera (en mililitros) utilizando desplazamiento de agua u otra técnica virtual de medición.

4. Cálculo de la densidad:

   • Para cada medición, se utilizó la fórmula de densidad: $$\text{Densidad}=\frac{\text{Masa}}{\text{Volumen}}$$

5. Medición del Volumen:

• Para la segunda parte del experimento, se trabajó con volúmenes constantes. Se midió el volumen desplazado en una probeta al sumergir los cilindros de madera.
6. Anotar los resultados

• Se calcula y anota en una tabla los resultados de  los cálculos previos

Resultados esperados:

• Relación Masa-Volumen:
  • Existe una relación lineal entre la masa y el volumen de la madera en ambas tablas, lo que confirma que la densidad es constante.
• Densidad Constante:
  • La densidad calculada para la madera fue de 0.70 g/mL, sin variaciones significativas.

Preguntas para reflexionar:

Cómo influye la densidad de la madera en su uso en diferentes industrias?

¿Qué factores externos, como la humedad, podrían alterar la densidad de la madera?

¿Por qué es importante considerar la densidad en proyectos de ingeniería o diseño?

Título del experimento: Presión Atmosférica

 

Objetivo: Investigar y analizar los efectos de la presión atmosférica a través de dos experimentos prácticos, observando el comportamiento del agua y de una lata metálica al variar la presión interna y externa.

Materiales:

• Placa Petri
• Regla
• Vela
• Lata de metal
• Encendedor
• Agua
• Tubo de ensayo
• Un tazón
• Pinzas
• Mechero

Procedimiento:

Primer Experimento: La Vela y el Agua

1. Preparación inicial:

   • Cortar la base de una vela pequeña para que quede estable.
   • Encender el mechero y calentar ligeramente la base de la vela para derretir un poco la cera.
   • Fijar la vela en el centro de una placa Petri con la cera derretida como pegamento.

2. Añadir agua a la placa:

   • Llenar la placa Petri con agua, asegurándose de que el nivel del agua cubra ligeramente la base de la vela sin apagarla.

3. Encender la vela:

   • Utilizando un encendedor o fósforos, prender la vela adherida a la placa.

4. Colocar el tubo de ensayo:

   • Invertir un tubo de ensayo y colocarlo cuidadosamente sobre la vela encendida.
   • Asegurarse de que la boca del tubo quede sumergida en el agua para evitar que entre aire.

5. Observar el ascenso del agua:

   • Observar cómo, al consumirse el oxígeno dentro del tubo, la llama de la vela se apaga.
   • Notar cómo el agua sube dentro del tubo para compensar la disminución de presión.

6. Medición del nivel del agua:

   • Usar una regla para medir la altura que alcanzó el agua dentro del tubo. En este experimento, el nivel fue de 2.8 cm.

Segundo Experimento: Contracción de la Lata de Metal

1. Preparación inicial:

   • Llenar una lata de aluminio con una pequeña cantidad de agua (aproximadamente 20 ml).

2. Calentar la lata:

   • Colocar la lata sobre un mechero y calentarla hasta que el agua en su interior comience a hervir.
   • Asegurarse de observar la formación de vapor, lo que indica que el agua ha alcanzado el punto de ebullición.

3. Preparar el agua fría:

   • Llenar un bowl grande con agua fría, preferentemente con algunos cubos de hielo para asegurar una mayor diferencia de temperatura.

4. Sumergir la lata caliente:

   • Usando pinzas metálicas, retirar la lata del mechero con cuidado para evitar quemaduras.
   • Inmediatamente sumergir la lata boca abajo en el bowl con agua fría.

5. Observar la reacción:

   • Notar cómo la lata colapsa o se deforma bruscamente debido al cambio de presión causado por la condensación del vapor en su interior.

Resultados esperados:

Primer Experimento:

• El agua dentro del tubo de ensayo sube (aproximadamente 2.8 cm).
• Esto ocurrió porque la combustión de la vela consumió el oxígeno en el tubo de ensayo. Al apagarse la vela, la presión interna disminuyó, y la presión atmosférica externa empujó el agua hacia el interior del tubo para equilibrar la diferencia.

Segundo Experimento:

• La lata metálica colapsa al sumergirla en agua fría.
• Esto ocurrió porque el vapor de agua caliente dentro de la lata se condensó rápidamente al entrar en contacto con el agua fría, lo que redujo drásticamente la presión interna. La presión atmosférica externa, siendo mucho mayor, comprimió la lata.

Preguntas para reflexionar:

Cómo se relaciona la presión atmosférica con los fenómenos observados en el experimento?

¿Qué aplicaciones prácticas tienen estos principios en la vida cotidiana?

¿Cómo se explica el colapso de la lata en términos de la ley de los gases?

Título del experimento: Presión Hidrostática 

 

Objetivo: Analizar cómo varía la presión ejercida por un líquido sobre un objeto al modificar la profundidad de inmersión y la influencia de la densidad del líquido en la presión hidrostática para identificar los factores que afectan la presión hidrostática.

Materiales:

• Laboratorio Virtual

Procedimiento:

1. Selección del líquido:

• Iniciar el simulador y elegir uno de los líquidos disponibles.

      2. Inmersión del submarino:

• Sumergir el submarino en el líquido seleccionado.
• Registrar la profundidad alcanzada utilizando la cinta métrica virtual.

      3. Medición de la presión:

• Utilizar el manómetro para medir la presión ejercida por el líquido sobre el submarino a la profundidad seleccionada.
• Anotar los valores de presión correspondientes.

      4. Repetición del proceso:

• Repetir los pasos anteriores para diferentes profundidades: 0 m, 50 m, 100 m, 150 m, 200 m y 250 m.
• Realizar el mismo procedimiento para cada uno de los líquidos disponibles.

      5. Registro de datos:

• Completar una tabla con los valores de profundidad y las presiones medidas para cada líquido.

Resultados esperados:

Profundidad (m)	Presión (bar) Agua	Presión (bar) Aceite	Presión (bar) Gasolina	Presión (bar) Miel
0	1.00	1.00	1.00	1.00
50	6.00	5.80	5.70	6.50
100	11.00	10.60	10.40	12.00
150	16.00	15.40	15.10	17.50
200	21.00	20.20	19.80	23.00
250	26.00	25.00	24.50	28.50

• Relación lineal: Se observa que la presión aumenta linealmente con la profundidad en todos los líquidos, lo que concuerda con la fórmula de la presión hidrostática.

• Influencia de la densidad: A una misma profundidad, la presión es mayor en líquidos con mayor densidad. Por ejemplo, la miel, que tiene una densidad mayor que el agua, muestra presiones más altas a profundidades equivalentes.

Preguntas para reflexionar:

¿Cómo afecta la densidad del líquido a la presión ejercida sobre un objeto sumergido?

¿Por qué la presión aumenta linealmente con la profundidad en un líquido en reposo?

¿Cómo se podría utilizar la relación entre presión y profundidad para identificar líquidos desconocidos en un entorno experimental?

  Título del experimento: Presión Hidrostática 

 

Objetivo: Determinar cómo influye la forma de un cuerpo en el empuje que experimenta al ser sumergido en un fluido, porque es importante comprender si la geometría afecta el volumen desplazado, utilizando cuerpos de igual volumen pero diferentes formas para analizar sus pesos reales y aparentes.

Materiales:

• Laboratorio Virtual

Procedimiento:

 1. Medición del peso real:

• Pesar cada cuerpo (esfera, cubo y cilindro) utilizando el dinamómetro y registrar su peso en el aire.

2. Sumersión en el fluido:

• Llenar un vaso de precipitados con agua suficiente para sumergir completamente los cuerpos.
• Sumergir la esfera en el agua y medir el peso aparente con el dinamómetro.
• Repetir el procedimiento con el cubo y el cilindro.

3. Cálculo del empuje:

• Determinar el empuje restando el peso aparente del peso real para cada cuerpo.

4. Registro de datos:

• Anotar los resultados en una tabla comparativa.

Resultados esperados:

Cuerpo	Peso Real (N)	Peso Aparente (N)	Empuje (N)

Esfera

0.4

0.3

0.1

Cubo

0.4

0.3

0.1

Cilindro

0.4

0.3

0.1

Aunque los cuerpos tienen diferentes formas, el empuje experimentado es igual en todos los casos, ya que el volumen desplazado por cada uno es el mismo.

Esto confirma que el empuje depende exclusivamente del volumen de fluido desplazado y no de la forma del objeto

Preguntas para reflexionar:

¿Por qué el empuje no cambia aunque los cuerpos tengan diferentes formas?

¿Qué pasaría si los cuerpos no tuvieran el mismo volumen?

¿Cómo influiría un cambio en el fluido (por ejemplo, si fuera aceite en lugar de agua)?