LABORATORIO DE FISICOQUIMICAEFECTO DE LA DENSIDAD DE LOS GASES

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INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONAL
ESCUELA NACIONAL DE CIENCIAS BIOLÓGICAS
LABORATORIO DE FISICOQUÍMICA
INGENIERÍA EN SISTEMAS AMBIENTALES
6AM1
PRÁCTICA 4 
INFLAMACIÓN I. EFECTO DE LA DENSIDAD DE LOS GASES, EN LA PROVOCACIÓN O APAGADO DE INCENDIOS E INTOXICACIONES AL DESPLAZAR EL AIRE.
Y
 PRÁCTICA 5
INFLAMACIÓN II. DETERMINACIÓN DE LA GRAVEDAD ESPECÍFICA Y MISCIBILIDAD DE DIFERENTES SUSTANCIAS.
EQUIPO
· ATONAL GARCÍA OMAR
· LÓPEZ ROMERO JACQUELINE
· RIQUELME TÁRANO ENKER ARMANDO
FECHA DE REALIZACIÓN: 11/ SEPTIEMBRE/ 2014
FECHA DE ENTREGA: 18 /SEPTIEMBRE /2014
“LA TÉCNICA AL SERVICIO DE LA PATRIA”
INFLAMACIÓN I
1.- OBJETIVOS 
Observar la diferencia en la inflamación de diferentes sustancias a partir de algunas características fisicoquímicas de cada una.	
2.- INTRODUCCIÓN
La combustión se define como una rápida oxidación que es capaz de generar luz y calor, la zona en donde ocurre este proceso es conocida como flama. Cuando nos referimos a un material que tenga la capacidad de iniciar la combustión rápida provocada por la elevación local de la temperatura, estamos hablando de un material inflamable. 
En el caso de los líquidos, existen algunos que tienen una facilidad para llevar a cabo la reacción de combustión rápida y los convierte en líquidos peligrosos, debido a su capacidad de generar incendios. Estas características son las siguientes:
· Una alta presión de vapor: La presión de vapor se define como la presión a la que coexiste la fase liquida y la gaseosa de una substancia en equilibrio a una cierta temperatura, en ciertos casos la temperatura ambiente. Los líquidos con una alta presión de vapor poseen bajas temperaturas de ebullición, por lo tanto tienen una mayor facilidad para inflamarse debido a que una temperatura ambiente, existe una mayor cantidad de moléculas gaseosas para que se realice la combustión.
· Una baja temperatura de Flash Point: el flash Point la temperatura mínima a la cual un líquido inflamable desprende suficiente vapor para formar una mezcla inflamable con el aire que rodea la superficie del líquido o en el interior del recipiente empleado. Al aplicar una fuente de ignición puede producirse una flama pero no llega a mantenerse.
· Una baja temperatura de inflamación: Temperatura de inflamación se define como la temperatura mínima a la cual un líquido inflamable desprende suficiente vapor para formar una mezcla inflamable con el aire que rodea la superficie del líquido o en el interior del recipiente empleado. Al aplicar una fuente de ignición llega a producirse una flama y mantenerse. 
· Una concentración mínima de oxigeno: Es el porcentaje mínimo de oxígeno en la mezcla considerada, capaz de propagar la llama.
Conociendo las características que hacen peligroso a un líquido inflamable, se pueden llegar a prevenir incendios durante el manejo, transporte y almacenamiento de este tipo de líquidos. 
Sin embargo en caso de que se produjera un incendio es necesario elegir la sustancia que ocuparemos para terminar la reacción de combustión, en la mayoría de casos utilizamos agua debido a la disponibilidad de esta sustancia y la gran capacidad calorífica que posee, ya que nos ayuda a secuestrar el calor de la reacción de combustión y generar vapor de agua que finaliza la reacción de combustión.
Pero para algunos líquidos inflamables el agua nos ayudaría a propagar el fuego en lugar de extinguirlo, para saber en que casos es factible utilizar el agua nos ayudamos de la densidad relativa (relación entre la densidad de cierto liquido y la densidad del agua). Todo líquido con una densidad relativa menor a uno es inmiscible en agua, por lo tanto no es útil tratar de extinguir el fuego con agua ya que esto solo salpicaría a los lados el liquido provocando la expansión del fuego. 
La densidad es otra propiedad intensiva que se determina experimentalmente.
En el caso de combustibles gaseosos se utilizan tanto la densidad absoluta (kg/m3) como la relativa al aire (adimensional), definida como
siendo ρ la densidad absoluta del gas y ρa la densidad absoluta del aire, ambas medidas en las mismas condiciones de temperatura y presión.
La densidad relativa tiene mucha importancia por el hecho de que determina, por ejemplo, si el gas se acumula en el techo o en el suelo, en caso de una fuga en un local cerrado.
La densidad absoluta del aire, en condiciones normales (0ºC y 1atm), es de ρa= 1.287 kg / m3 
En las Tablas se muestran valores medios orientativos de las densidades de los principales combustibles gaseosos.
	Gases combustibles 
	Densidad absoluta (kg/m3) 
	Densidad relativa
	Gas natural 
	0.802
	0.62
	Butano comercial 
	2.625
	2.03
	Propano comercial 
	2.095
	1.62
	Propano metalúrgico 
	2.030
	1.57
Si un combustible está formado por n componentes, cuyas densidades relativas son ρri, se puede calcular la densidad relativa media del combustible gaseoso, como:
Otra unidad de densidad que se utiliza normalmente, son los grados API (G). La relación que existe entre ρ (SI: kg/m3) y G (ºAPI) es:
3.- FUNDAMENTO FISICOQUÍMICO
Un gas más denso desplaza a un gas mas ligero, sustituyendo en ele espacio que ocupaba, como consecuencia, prevalecen las propiedades del nuevo gas.
4.- DIAGRAMA DE BLOQUES
· Experimento 1
· Experimento 2
5.- RESULTADOS
Observación del experimento 1
El experimento 1 se llevo a cabo dos ocasiones, se registraron dos tiempos para que se que se apagara la flama de la vela cuando se colocaron las gotas de HCl, el tiempo en el que se apagó la vela fue entre 6 y 8 segundos. En este experimento se hizo las pruebas con diferentes alturas de la vela para observar el desplazamiento del aire, lo cual ocasionó que se apagara la vela en ambos casos.
¿Cuáles son los vapores más ligeros y cuáles los más pesados? 
El más pesado es el CO2 y el más ligero es el aire
¿Cuál es el volumen de CO3 que se desprende al descomponer 0.25g, 0.5g y 1g de HNaCO3, a la presión y tempreratura del laboratorio?
	Moles (g/mol)
	Masa (g)
	Volumen (litros)
	4.16 x 10-3
	0.25
	0.101
	8.33 x10-3
	0.5
	0.203
	0.01660
	1
	0.407
PM= 60g/mol
R= 0.082latm/molºK
P= 1 atm
T= 298.15 ºK
n= 4.16x10-3
Tabla 1.- Observaciones experimento 2 (Rampa)
	
	Solvente
	¿Miscible en agua?
	¿Inflamable?
	¿Inflamable en rampa?
	Observaciones 
	Acetona
	No
	Si
	Si, Muy cerca de la vela
	Enciende al estar casi en contacto directo con la flama de la vela. 
Es menos denso que el agua por lo que al intentar apagar el fuego con agua, la acetona es arrastrada por la rampa pero sigue encendido.
	Etanol
	No
	Si 
	Si, a la mitad de la rampa
	El etanol al ser un compuesto volátil, el vapor se dispersa por la rampa provocando la inflamación al entrar en contacto con la flama de la vela. 
Es menos denso que el agua por lo que al intentar apagar el fuego con agua, el etanol es arrastrado por la rampa pero sigue encendido.
	Éter
	No 
	Si 
	Si
	Enciende casi al instante que es colocado el algodón con éter, al intentar apagar el fuego con agua, es arrastrado al final de la rampa pero sigue encendido ya que el éter es menos denso que el agua y muy volátil por lo cual queda en la superficie encendido.
8.- DISCUSIÓN DE RESULTADOS
Al momento de reaccionar el HCl y al NaHCO3, se genera CO2, al ser estos vapores más densos que el aire ocurre un desplazamiento de este provocando así condiciones anóxicas dentro del vaso eliminando así el comburente y como consecuencia el apagado de la vela.
La inflamabilidad de una sustancia va a depender de sus características fisicoquímicas, una de estas propiedades es la densidad, ya que va influir en la forma de cómo se lleve a cabo el incendio y sus posibles métodos de sofocación , esto lo notamos en el experimento al tratar de sofocar el incendio de una sustancia volátil con agua, lo cual no dio resultado positivo, debido a que la densidad del agua es mayor a que la sustancia en cuestión, quedando la sustancia volátil encendida en la superficie, provocando así un efecto contrario que es la propagación del fuego.
En el caso del experimento alno ser un volumen muy grande de las sustancias volátiles se puede sofocar el fuego reduciendo la cantidad de comburente (aire) colocando por encima un trapo húmedo. En caso de que se presentara a gran escala y se presente este fenómeno, lo más recomendable es dejar que se consuma la sustancia y despejar a la población circundante.
9.-CONCLUSIÓN
Aprendimos los efectos provocados por la densidad y sus consecuencias ocasionadas durante un incendio; los cuales son la causa muchas veces de la muerte de las personas involucradas en el mismo.
	
INFLAMACIÓN II
1.- OBJETIVOS 
Determinar la gravedad especifica de algunas sustancias orgánicas e inorgánicas y su aplicación en el apagado de incendios.
2.- INTRODUCCIÓN
La definición de gravedad específica o peso específico es la relación entre la densidad de una sustancia y la de otra. El peso específico estará relacionado con la gravedad y el campo electromagnético en las distancias atómicas.
La gravedad es provocada por la tensión de la curvatura longitudinal de la estructura reticular de la materia o globina. En consecuencia, en distancias cortas la fuerza de gravedad dependerá de la forma tridimensional de dicha estructura reticular que, a su vez, vendrá determinada por la presencia de la masa.
La gravedad específica es una medida relativa de la densidad de un elemento y dependerá de la concentración de masa por unidad de volumen de cada elemento. Dicha concentración de masa estará afectada por la estructura tridimensional molecular y número másico de los átomos.
A su vez, los enlaces moleculares dependen principalmente de las características del campo electromagnético, pero dicho campo tiende a anularse entre las cargas positivas y negativas de los átomos e iones, de forma que la gravedad en las distancias atómicas adquiere mayor relevancia que la correspondiente a su relación cuantitativa con el campo electromagnético.
3.- FUNDAMENTO FISICOQUÍMICO
La densidad es una propiedad intensiva de los líquidos, la cual es determinada relacionando la masa con el volumen específico.
Los líquidos inmiscibles presentan la propiedad de separarse en dos fases bien definidas cuando están juntos de acuerdo a su densidad, el más ligero flota, protegiendo al que se encuentra bajo de él.
4.- DIAGRAMA DE BLOQUES
Experimento 1
Experimento 2
5.- DATOS
El experimento 1 solo se realizó con agua y etanol.
6.- CALCULOS MATEMATICOS.
Con los datos de INFLAMACIÓN II se calculara la densidad real del etanol, primeramente calcularemos el volumen real con la formula 
Posteriormente ese volumen real (VR) será utilizado para calcularla densidad del etanol
Experimento 2 (Apagado del fuego)
Para este experimento se utilizo como combustible diesel, quedando este arriba del vaso de precipitados y el agua abajo, se coloco la llama en el diesel y encendió inmediatamente, se quiso apagar con agua pero no se logró, se tuvo que recurrir a acabar con el oxigeno utilizando un vaso para apagar el fuego.
7.- DISCUSIÓN DE RESULTADOS
Al calcular la gravedad específica del etanol y su densidad podemos compararla con el petróleo, ya que se sabe que las dos son moléculas orgánicas tienen un comportamiento similar, por lo que al adicionar el petróleo en un vaso con agua, este queda en la superficie. Una vez encendido el petróleo se puede observar que solo arde la superficie ya que el petróleo tiene una cambio de fase liquida a fase gaseosa ya que se aumentó la temperatura y esto eleve la Presión de vapor.
Este experimento es una representación en una escala menor, ya que el vaso de precipitado representaría un contenedor de combustible a gran escala, con el fin de observar que sucedería en caso de incendio y los posibles procedimientos para sofocar el fuego.
Lo anterior se puede reducir a decir que si la sustancia es más densa se utiliza el agua en caso de incendio pero por otro lado si es menos denso que el agua se utiliza otro tipo de sustancia para lograr apagar el fuego. 
8.-CONCLUSIÓN
Aprendimos a calcular tanto la densidad como la gravedad específica de diferentes sustancias experimentalmente así como su interpretación en el apagado de un incendio que involucre dichas sustancias.
Para una mayor precisión en la determinación de la densidad se puede utilizar un picnómetro y de esta manera tener más confiabilidad en los resultados. 
10.- BIBLIOGRAFÍA
· Meyer, E. “Chemistry of Hazardous Materials”, 2005, 4th Ed. Pearson Pretice Hall, New Jersey.
· Instituto Nacional de Seguridad e higiene en el Trabajo, NTP 379: Productos inflamables: variación de los parámetros de peligrosidad (Fecha de consulta 13-03-2013), Dirección: http://www.insht.es/InshtWeb/Contenidos/Documentacion/FichasTecnicas/NTP/Ficheros/301a400/ntp_379.pdf. 
· CASTELLAN, Gilbert W.; Fisicoquímica, segunda edición, Pearson Educación 1987.
· CHANG, Raymond; FISICOQUIMICA, Editorial Mc Graw Hill.
· http://www.molwick.com/es/materia/135-gravedad.html
· http://materias.fi.uba.ar/6730/Tomo1Unidad1.pdf
· http://www.cisproquim.org.co/HOJAS_SEGURIDAD/Gasolina.pdf
“LA TÉCNICA AL SERVICIO DE LA PATRIA”
___________ _____________ __________________
ATONAL GARCÍA OMAR LÓPEZ ROMERO JACQUELINE RIQUELME TÁRANO ENKER ARMANDO
1.- coloque en el fondo sal de bicarbonato , lo suficiente para cubrir el fondo
2.- Inserte un pedazo de vela en el vaso de precipitados
3.-Encienda la vela 
4.- añada HCl 2N gota por gota 
5.- Observe y anote los resultados
6.-Repita el experimento ahora con una vela mas grande y anote los resultados
1.- Monte la rampa 
2.- En el fondo de la rampa coloque una vela encendida 
3.- En la cima de la rampa coloque un algodon impregnado con uno de los disolventes a probar 
4.- observar si se enciende 
5.- si despues de 30 segundos no se incendia coloque el algodón a la mitad de la distancia anterior 
6.- Repetir el paso 5 hasta que se incendie el algodón
7.- Observe , anote y repita desde el paso 3 pero ahora con un disolvente diferente
Llenar el picnometro con la solucion a la cual se le desea medir la densidad.
Pesarlo en la balanza analitica.
Hacer mezclas de 100, 80, 60, 40 y 20 % de el disolvente con agua.
Calcular la densidad especifica.
Hacer lo mismo pero ahora con agua.
Poner 1-2 ml sobre la lata y encenderla la mezcla.
Observar las diferencias entre cada porcentaje diferente.
 Procedimiento para apagado de fuego.
Sobre una tabla de asbesto, ponga en un vaso de precipitados de 50 ml.
Colocar 10 ml de petroleo o diesel, y añada agua hasta que tenga perfectamente definidas las dos capas.
En caso de que no cese el fuego utilice un sofocador de fuego o la franela humeda.
Una vez encendido, trate de apagar lanzando chorros de agua con una pizeta.
Encienda con mucho cuidado.
I
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6AM1
 
 
PRÁ
CTICA 4 
 
INFLAMACIÓN I. 
EFECTO DE LA DENSIDAD DE LOS GASES, EN LA PROVOCACIÓN 
O APAGADO DE 
INCENDIOS E INTOXICACIONES AL DESPLAZAR EL AIRE.
 
Y
 
 
PRÁCTICA 5
 
INFLAMACIÓN 
II
.
 
DETERMINACIÓN DE LA GRAVEDAD ESPECÍFICA Y 
MISCIBILIDAD DE DIFERENTES SUSTANCIAS.
 
 
EQU
IPO
 
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ATONAL GARCÍA OMAR
 
·
 
LÓPEZ ROMERO JACQUELINE
 
·
 
RIQUELME TÁRANO ENKER ARMANDO
 
FECHA DE 
REALIZACIÓN:
 
11
/ 
SEPTIEMBRE
/ 2014
 
FECHA DE ENTREGA: 
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/2014
 
 
 
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PRÁCTICA 4 
INFLAMACIÓN I. EFECTO DE LA DENSIDAD DE LOS GASES, EN LA PROVOCACIÓN 
O APAGADO DE INCENDIOS E INTOXICACIONES AL DESPLAZAR EL AIRE. 
Y 
 PRÁCTICA 5 
INFLAMACIÓN II. DETERMINACIÓN DE LA GRAVEDAD ESPECÍFICA Y 
MISCIBILIDAD DE DIFERENTES SUSTANCIAS.EQUIPO 
 ATONAL GARCÍA OMAR 
 LÓPEZ ROMERO JACQUELINE 
 RIQUELME TÁRANO ENKER ARMANDO 
FECHA DE REALIZACIÓN: 11/ SEPTIEMBRE/ 2014 
FECHA DE ENTREGA: 18 /SEPTIEMBRE /2014 
 
 
“LA TÉCNICA AL SERVICIO DE LA PATRIA”