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Guía
Profesional
GESTIÓN
DITORIAL
Clemente Mora González
Jefe del Departamento
de Fomento Editorial
Leticia Mejia García
Coordinadora de Fomento Editorial
Ulises Ramírez Hernández
Coordinador de Diseño Gráfico
Miguel Antonio González Vidales
Gestión Administrativa
Florita Domínguez Villareal
Gestión Editorial
Mayra Guzmán Gallego
Diseño Gráfico
DIRECCIÓN GENERAL
Av. Panamá #199 Esquina con Buenos Aires.
Col. Cuauhtémoc Sur
Tels. 01 (686) 9 05 56 00 al 08
Correo Electrónico: [email protected]
Página Web: www.cecytebc.edu.mx
CICLO ESCOLAR 2012-2
Prohibida la reproducción total o parcial
de esta obra incluido el diseño tipográfico
y de portada por cualquier medio,
electrónico o mecánico, sin el consentimiento
por escrito del editor.
Al personal Docente interesado en enriquecer el contenido del presente
documento, le agradeceremos hacernos llegar sus comentarios o aportaciones
a los siguientes correos:
[email protected]
[email protected]
José Guadalupe Osuna Millán
Gobernador del Estado
de Baja California
Javier Santillán Pérez
Secretario de Educación
y Bienestar Social del Estado
CECYTE BC
Adrián Flores Ledesma
Director General del CECYTE BC
Jesús Gómez Espinoza
Director Académico
Ricardo Vargas Ramírez
Director de Administración y Finanzas
Olga Patricia Romero Cázares
Directora de Planeación
Argentina López Bueno
Directora de Vinculación
Alberto Caro Espino
Jefe del Departamento de Docencia
MUNICIPIO DE MEXICALI
Cristina de los Ángeles Cardona Ramírez
Directora del Plantel Los Pinos
Laura Gómez Rodríguez
Encargada del Plantel San Felipe
Carlos Zamora Serrano
Director del Plantel Bella Vista
Directorio
Jesús Ramón Salazar Trillas
Director del Plantel Xochimilco
Rodolfo Rodríguez Guillén
Director del Plantel Compuertas
Abraham Limón Campaña
Director del Plantel Misiones
Francisco Javier Cabanillas García
Director del Plantel Guadalupe Victoria
Román Reynoso Cervantes
Director del Plantel Vicente Guerrero
MUNICIPIO DE TIJUANA
Martha Xóchitl López Félix
Directora del Plantel El Florido
María de los Ángeles Martínez Villegas
Directora del Plantel Las Águilas
Amelia Vélez Márquez
Directora del Plantel Villa del Sol
Bertha Alicia Sandoval Franco
Directora del Plantel Cachanilla
Rigoberto Gerónimo González Ramos
Director del Plantel Zona Río
Jorge Ernesto Torres Moreno
Director del Plantel El Niño
Mónica Olivia García Brunn
Directora del Plantel El Pacífico
Efraín Castillo Sarabia
Director del Plantel Playas de Tijuana
Benito Andrés Chagoya Mortera
Director del Plantel Altiplano
Juan Martín Alcibia Martínez
Director del Plantel La Presa
MUNICIPIO DE ENSENADA
Alejandro Mungarro Jacinto
Director del Plantel Ensenada
Emilio Rios Macias
Director del Plantel San Quintín
MUNICIPIO DE ROSARITO
Manuel Ignacio Cota Meza
Director del Plantel Primo Tapia
Héctor Rafael Castillo Barba
Director del Plantel Rosarito Bicentenario
MUNICIPIO DE TECATE
Guadalupe Castro Valenzuela
Encargado del Plantel Tecate
MENSAJE DEL GOBERNADOR DEL ESTADO
Jóvenes Estudiantes de CECYTE BC:
La educación es un valuarte que deben apreciar durante
su estancia en el Colegio de Estudios Científicos y Tecnológicos
del Estado de Baja California, considerando la formación y
calidad educativa que les ofrece la Institución y sus maestros.
Por ello, asuman el compromiso que el Gobierno del Estado
hace para brindarles educación media superior, a fin de que en
lo futuro tengan mejores satisfacciones de vida, y se conviertan
en impulsores y promotores del crecimiento exitoso, con la
visión que tiene nuestra entidad en el plano nacional.
Esta administración tiene como objetivo crear espacios
y condiciones apropiadas para que en un futuro inmediato, el
campo laboral tenga profesionistas técnicos de acuerdo al perfil
de la industria que cada día arriba a nuestra entidad; por lo
que los invito a ser mejores en sus estudios, en su familia
y en su comunidad.
En ustedes se deposita la semilla del esfuerzo y dedicación que
caracteriza a los bajacalifonianos. Son el estandarte
generacional que habrá de marcar la pauta de nuestro
desarrollo.Como Gobierno del Estado, compartimos el reto de
ser formadores de los futuros profesionistas técnicos que saldrán
del CECYTE BC.
Unamos esfuerzos, Gobierno, Sociedad, Maestros y Alumnos,
para brindar y recibir una mejor educación en Baja California,
ser punta de desarrollo humano, crecimiento industrial y
económico, y factor importante del progreso de México.
MENSAJE DEL SECRETARIO DE EDUCACIÓN
Alumno de CECYTE BC:
La educación es una herramienta que aumenta tus oportunidades de
desarrollo personal, y permite ampliar tu horizonte de posibilidades
de progreso económico y social.
Bajo esa perspectiva, el Gobierno del Estado de Baja California
asume con responsabilidad su compromiso con los jóvenes en la tarea
de crear espacios educativos en el nivel medio superior, y ofrecerles
programas de estudios tecnológicos que les permitan integrarse con
competencia a fuentes de trabajo y/o continuar estudios superiores.
El Colegio de Estudios Científicos y Tecnológicos del Estado de Baja
California, es un ejemplo de lo anterior. En las escuelas de esta
Institución, los estudiantes pueden encontrar el camino de la
superación, y el apoyo para alcanzar las metas que visualizan para
forjar su futuro.
Entre esos apoyos se encuentran la publicación y entrega de este
material educativo, que el CECYTE BC distribuye, con el objetivo de
que lo utilices en beneficio de tus estudios.
La tarea que han desarrollado maestros, alumnos y autoridades
aducativas en torno a CECYTE BC, han convertido a esta Institución
en un modelo para la formación de generaciones de profesionistas
técnicos que demanda el sector productivo que se asienta en la
región.
Además de eso, el Cole gio se ha destacado por alentar el
acercamiento de los padres de familia con la escuela, como una
acción tendiente a fortalecer los vínculos que deben existir entre
ellos, los docentes y administrativos en el proceso educativo, por ser
esta, una responsabilidad compartida.
Por todo esto, te felicito por realizar tus estudios en un plantel del
CECYTE BC. Te exhorto a valorar este esfuerzo que hace la sociedad
a través de la Administración Estatal, y a que utilices con pertinencia
los materiales que se te otorgan para apoyar tu formación profesional.
PRESENTACIÓN
El libro que tienes en tus manos representa un
importante esfuerzo del Colegio de Estudios Científicos y
Tecnológicos del Estado de Baja California, que a través de sus
academias de profesores te proporciona material de calidad
para el estudio de las distintas asignaturas que cursarás en tu
preparación como Bachiller Técnico.
Los contenidos corresponden a los programas establecidos
para cada una de las asignaturas de acuerdo a la reforma
integral de la educación media superior, y enriquecidos por las
competencias comunes del Sistema Nacional de Bachillerato.
Este ejemplar, encierra conocimientos, aprendizaje, análisis y
habilidades que deberás de poner en práctica en tu vida diaria,
convertida en una acción educativa más, que el Colegio
te ofrece para obtener una mejor formación académica.
Te invitamos a que valores y obtengas el mayor provecho a esta
obra, que fue diseñada especialmente para lo más preciado del
Colegio: sus Alumnos.
Atentamente
Adrian Flores Ledesma
DIRECTOR GENERAL DEL CECYTE BC
Laboratorista
Químico
Submódulo I
••• MANEJA TÉCNICAS PARA LA SEPARACIÓN
DE MEZCLAS DE SUSTANCIAS •••
Reforma Curricular del Bachillerato Tecnológico
Guía del Alumno de la
Carrera de Técnico Laboratorista Químico
Profesores que elaboraron la guía didáctica del módulo
profesional de la carrera de técnico:
Laboratorista Químico
NOMBRE
ESTADO
Guillermo M. Martínez García
Baja California
José Gonzalo García Flores
Tlaxcala
Marcelo García Resendez
Coahuila
Blanca Patricia Vargas Razo
Guanajuato
Coordinadores de Diseño:
NOMBRE
ESTADO
Ismael Lee Cong
Quintana Roo
Abimael H. Robles Jasso
Coahuila
Coordinador del Componente de Formación Profesional:
NOMBRE
Espiridión Licea Pérez
Objetivo General
En este submódulo obtendrás las habilidades y
competencias necesarias para manejar las técnicas para la
separación de mezclas en forma apropiada. En primera
instancia, aprenderás a hacer uso de las técnicas de
filtración,
y posteriormente
las
de evaporación,
sedimentación técnicas de extracción con solventes y
técnicas cromatográficas necesarias para la separación de
mezclas de sustancias utilizando el material los equipos y
las normas de seguridad necesarios para efectuar en
forma eficiente y confiable cada una de ellas.
El aprendizaje de estas técnicas, te permitirá adquirir
habilidades y destrezas aplicables en diversas áreas del
análisis químico biológico.
Además se promoverá la adquisición de actitudes de orden
responsabilidad y limpieza que son preciadas en muchos
ámbitos de trabajo.
En esta guía podrás adquirir un nivel de competencia 2.
Índice
I.
Mapa curricular
II.
Introducción al curso
III.
Desarrollo de competencias
I. Utilizar las técnicas de filtración para la
separación de mezclas de sustancias químicas
II. Emplear las técnicas de evaporación para la
separación de mezclas de sustancias químicas
III. Utilizar las técnicas de sedimentación para la
separación de mezclas de sustancias químicas
IV. Utilizar técnicas de extracción con disolventes
para la separación de mezclas de sustancias
químicas.
V. Emplear técnicas cromatográficas para la
separación de mezclas.
IV.
Conclusiones de la guía de aprendizaje
V.
Fuentes de información
VI.
Glosario
VII.
Anexos
Mapa Curricular
LABORATORISTA QUIMICO
Módulo II
Realizar técnicas de análisis cualitativo
Químico-Biológicas en el laboratorio.
Submódulo I
Manejar técnicas para la separacion
de mezclas de sustancias.
Competencia I
Utilizar las técnicas de
filtración para la separación
de mezclas de sustancias
químicas.
Competencia II
Emplear las técnicas de
evaporación para la
separación de mezclas de
sustancias químicas.
Competencia III
Utilizar las técnicas de
sedimentación para la
separación de mezclas
de sustancias químicas.
Competencia IV
Utilizar técnicas de
extracción con disolventes
para la separación de
mezclas de sustancias
químicas.
Competencia V
Emplear técnicas
cromatográficas para la
separación de mezclas.
Habilidades
Seleccionar el
método de
sedimentación
adecuado al tipo de
muestra empleada
Habilidades
Habilidades
Seleccionar la
técnica de filtración
adecuada al tipo de
muestra empleada.
Montar los
dispositivos de
filtración
Ejecutar el
procedimiento de
acuerdo al tipo de
filtración
seleccionada,
contemplando las
normas de seguridad
pertinentes
Conocimientos
Fundamentos de la
precipitación
Reglas de
solubilidad
Tipos de medio
filtrante
Actitudes
Responsabilidad,
limpieza
Seleccionar la
técnica de
evaporación
adecuada al tipo de
muestra empleada
Montar los
dispositivos para
realizar los procesos
de sedimentación
Montar los
dispositivos para
realizar
evaporaciones
Manejar equipos
centrífugos de
acuerdo a su manual
de operación
Ejecutar el
procedimiento
adecuado al método
de evaporación
seleccionado,
contemplando las
normas de seguridad
pertinentes.
Ejecutar el
procedimiento
correspondiente al
método de
sedimentación
seleccionado,
contemplando las
normas de seguridad
pertinentes.
Conocimientos
Montar los
dispositivos para
realizar los procesos
de extracción
Ejecutar el
procedimiento
correspondiente al
proceso de
extracción, teniendo
en cuenta las
normas de
seguridad.
Conocimientos
Cambio de fase
líquido-vapor y
viceversa
Puntos de
ebullición de
sustancias
químicas
Actitudes
Orden,
Responsabilidad
Habilidades
Seleccionar los
disolventes
adecuados al tipo de
muestra empleada
Montar el dispositivo
de separación
cromatográfica
Ejecutar el
procedimiento de
separación
cromatográfica,
contemplando las
normas de
seguridad.
Conocimientos
Conocimientos
Solubilidad
Densidad de
líquidos y sólidos
Coeficientes de
reparto
Procesos de
adsorción de
partículas
Fuerza centrífuga y
centrípeta
Propiedades de las
sustancias
químicas
Fases móviles y
estacionarias
Actitudes
Orden,
Responsabilidad
16
Habilidades
Seleccionar el
método
cromatográfico de
acuerdo al tipo de
muestra empleada
Actitudes
Orden,
Responsabilidad
Actitudes
Orden,
Responsabilidad
Un mensaje para ti
Te encuentras en el segundo módulo de tu carrera; ahora, cuentas con algunas
habilidades, pero debes de continuar con tu aprendizaje y para conocer las
técnicas que irán complementando tu formación profesional, para posterior
aplicación de lo desarrollado en el manejo de las técnicas de identificación
microbiológica así como la de realizar ensayos de identificación de sustancias ya
que es importante que antes de iniciar, entiendas cuales son los contenidos, las
expectativas, las competencias que vas a adquirir, así como las habilidades
destrezas y actitudes que vas a desarrollar.
¡Ahora una breve explicación!
Durante este módulo, aprenderás las técnicas básicas para separar las mezclas al
utilizar los materiales y equipos necesarios y de esta forma desarrollarlas con
precisión y exactitud, además de los principios de seguridad e higiene necesarios
para no cometer errores cuando tengas que realizar un análisis en tu trabajo. Que
además te servirán como base en las de ensayos confirmatorios de identificación
de sustancias y de ensayo microbiológico.
Cuando aprendas las técnicas de filtración, evaporación, sedimentación,
extracción con disolventes y cromatografía, estas herramientas de trabajo te
permitirán trabajar en una diversidad de laboratorios analíticos, como la industria
alimenticia, farmacéutica, química y la investigación ambiental. Todas estas
actividades son extremadamente importantes en nuestra existencia y dependemos
de estas todos los días.
Estás por iniciar el segundo módulo de tu carrera profesional técnica, debes de
considerar que estás dentro de un proceso donde te iras desenvolviendo para
adquirir la seguridad y confianza necesaria en tu etapa de estudiante y como
trabajador en alguna empresa del ramo.
Las sesiones se llevan a cabo en salones de clase a través de exposiciones
orales, investigaciones especificas que vas a tener que realizar de manera
individual y/o grupal, los principios fundamentales se destacarán por medio de
proyección de materiales didácticos, sesiones plenarias de análisis, así como el
desarrollo de prácticas de laboratorio para adquirir las competencias habilidades y
destrezas.
Con el propósito de conocer tus avances, dispones de instrumentos de evaluación
(guías de observación, listas de cotejo), teniendo la certeza de demostrar las
habilidades y destrezas adquiridas al realizar las técnicas de separación de
mezclas de sustancias que realizaras durante el modulo.
¡Te damos la más cordial bienvenida al segundo módulo de tu carrera y te
deseamos que todos tus objetivos y metas sean logrados plenamente!
7
Simbología
PRÁCTICA
EJEMPLO
ERRORES TÍPICOS
EJERCICIO
CONCLUSIONES
INTRODUCCIÓN
CONTINGENCIA
OBJETIVO
18
Competencias, habilidades y destrezas
Módulo II
Realizar técnicas de análisis cualitativo Químico-Biológicas
en el laboratorio.
Submódulo I
Manejar técnicas para separación de mezclas de sustancias
Competencias
a Desarrollar
COMPETENCIA
I. Utilizar las técnicas de filtración para la separación de
mezclas de sustancias químicas
II. Emplear las técnicas de evaporación para la separación de
mezclas de sustancias químicas
III. Utilizar las técnicas de sedimentación para la separación
de mezclas de sustancias químicas.
IV. Utilizar técnicas de extracción con disolventes para la
separación de sustancias químicas.
V. Emplear técnicas cromatográficas para la separación de
mezclas.
I.
Utilizar las técnicas de filtración para la separación de
mezclas de sustancias químicas.
Introducción
En esta competencia,
irás adquiriendo en forma gradual,
las
habilidades y destrezas para la filtrar los precipitados analíticos
como son la decantación, lavado y transferencia.
Los productos entregados en tus prácticas serán mejorados a través de la
ejecución por lo que debes ser eficiente en el laboratorio, demostrando la
aplicación de de la técnica adecuada de filtración con la limpieza necesaria. Y
el acomodo del material dándote una confiabilidad Todo esto será más sencillo
aplicando los instrumentos de evaluación. Que te darán la confiabilidad ante
una posible inserción laboral.
19
Ya que durante el curso, tendrás oportunidad de manejar una gran variedad de
equipo y material de laboratorio que son específicos para la realización de los
procedimientos antes mencionados.
Para lograrlo, se llevaran a cabo prácticas de laboratorio,
habilidades
destrezas, conocimientos y
actitudes
en donde tus
serán observadas y
cotejadas, logrando la competencia.
1. Seleccionar la técnica de filtración adecuada al tipo de
muestra empleada.
HABILIDADES
2. Montar los dispositivos de filtración.
3. Ejecutar el procedimiento de acuerdo al tipo de
filtración seleccionada contemplando las normas de
seguridad pertinentes.
RESULTADO DE
APRENDIZAJE
Al término estas habilidades serás capaz de desarrollar
técnicas y procedimientos básicos de filtración bajo aspectos
de seguridad.
Desarrollo
El aprendizaje que término estas habilidades serás capaz de desarrollar técnicas y
procedimientos básicos de filtración bajo aspectos de seguridad.
Sabrás que en la decantación se pasa a través de un filtro la mayor cantidad de
líquido sobrante que sea posible, mientras el sólido precipitado permanece en el
vaso donde se formo prácticamente sin ser perturbado. Y que dependiendo del
precipitado, pueden requerirse varios lavados.
El conocimiento que adquirirás en las técnicas de filtración será como el saber que
los filtros nunca deben llenarse a más de tres cuartos de su capacidad porque
podría perderse parte del precipitado. Como también el que un precipitado
gelatinoso se debe lavar completamente antes de dejarlo secar.
La filtración consiste en retener partículas sólidas por medio de una barrera, la
cual puede consistir en mallas, fibras, material poroso o un relleno sólido. Un
20
ejemplo es hacer pasar una mezcla de arena con agua por una malla; en la malla
queda atrapada la arena, mientras que en un recipiente recuperamos el agua.
La filtración se fundamenta en que alguno de los componentes de la mezcla no es
soluble en el otro, se encuentra uno sólido y otro líquido. Se hace pasar la mezcla
a través de una placa porosa o un papel filtro, el sólido se quedará en la superficie
y el otro componente pasará.
PRÁCTICA GUIADA
COMPETENCIA
I. Utilizar las técnicas de filtración para la separación de
mezclas de sustancias químicas.
1. Seleccionar la técnica de filtración adecuada al tipo
de muestra empleada.
HABILIDADES
2. Montar los dispositivos de filtración.
3. Ejecutar el procedimiento de acuerdo al tipo de
filtración seleccionada contemplando las normas
de seguridad pertinentes.
Instrucciones al docente
En esta práctica de filtración se darán las habilidades destrezas y actitudes para
poder llevar a cabo este proceso. El docente proveerá los recursos materiales
para poder hacerlo, así como las instrucciones necesarias.
Instrucciones para el alumno
Pon atención a las instrucciones que te da el facilitador, y síguelas con cuidado y
esmero. Todo esto con el objetivo de que adquieras las competencias necesarias.
Filtración por gravedad
1) Seleccione y doble el papel filtro
Seleccione el tamaño del papel filtro, que al doblarse esté unos pocos milímetros
por debajo del límite del embudo. Doble el papel en forma cónica, primero
1
doblándolo a la mitad y luego repita la operación como se muestra en la figura.
2) Filtrado de la solución
Coloque el embudo en un anillo o en el cuello de un matraz Erlenmeyer.
Humedezca el papel filtro con un poco de solvente que va a ser utilizado en el
procedimiento. Humedeciendo el papel se logrará que éste permanezca en su
posición dentro del embudo. Vacíe la mezcla que va a ser filtrada a través del
embudo, en porciones si es necesario.
2
Nota: El papel filtro doblado da mejores resultados para la filtración por gravedad
con solventes orgánicos.
Procedimiento para doblar el papel filtro.
Filtración al vacío
La filtración al vacío es principalmente utilizada para recuperar un sólido deseado,
por ejemplo, la colección de cristales en un procedimiento de recristalización. La
filtración al vacío utiliza embudos Buchner o Hirsch, es más rápida que la filtración
por gravedad, debido a que el solvente o la solución y el aire es forzada a través
del papel filtro por la aplicación de presión reducida. La presión reducida requiere
que sea efectuada con un equipo especial:
•
•
•
•
Embudos Buchner o Hirsch
Matraces tipo kitazato.
Un adaptador de hule o tapones para sellar el embudo al matraz cuando se
utilizan condiciones de vacío.
Bomba de vacío
Nota: No utilizar filtración al vacío para filtrar un sólido de un
líquido si el líquido que se va analizar tiene bajos puntos de
ebullición. Cualquier solvente que ebulla por debajo de los
60 grados centígrados se volatilizará bajo la presión reducida
en el matraz del vacío.
3
EJEMPLO 1
1) Armado del equipo:
Verifique cuidadosamente que el matraz no esté estrellado, ya que estas rupturas
pueden ocasionar que el matraz se rompa cuando se aplica el vacío.
Posteriormente fije el matraz a un soporte universal con una pinza. Asegúrese que
el matraz quede firmemente unido a este soporte. Ponga un adaptador y un filtro
Buchner. Coloque un papel filtro en el embudo que es de diámetro ligeramente
menor para permanecer plano, pero suficientemente grande para cubrir todas las
perforaciones del embudo.
1) Asegure un lado del
matraz a un soporte con una
pinza.
2) Colocar el adaptador de
hule en la boca del matraz.
3) Colocar el embudo
Buchner en el adaptador.
4) Tome una pieza de papel
filtro.
4
6) Conecte la manguera de
vacío al matraz kitazato y evite
usar manguera tipo tygon
porque se colapsa.
5) Coloque la pieza de papel
filtro en el embudo Buchner.
Nota sobre las bombas de vacío: Utilice los sistemas mecánicos de vacío cuando
sea posible.
Si usted utiliza un aspirador de agua, lea lo siguiente:
La foto anterior muestra el sistema de filtración conectada a una “trampa de agua”.
La tubería negra de la trampa estará conectada a un aspirador de agua.
Cuando utilizas un aspirador de agua, corres el riesgo de aspirar agua hacia la
bomba de filtración, la trampa colocada en la línea atrapará toda el agua. Esto no
representa un problema, si lo que te interesa es la materia sólida colectada en el
embudo Buchner. En estos casos generalmente los estudiantes no necesitan una
5
trampa para agua.
2) Humedezca el papel con una pequeña porción del solvente para ser utilizado
en la filtración. Encienda la bomba.
Humedezca el papel filtro. Esto provoca
que el filtro se adhiera a la placa y evita
que los materiales pasen por debajo del
papel durante la filtración.
Asegúrese que el papel esté fijo sobre el
embudo, esto es, que el aire pase a
través del filtro y que todo su sistema
esté bien asegurado. Si estás utilizando
un adaptador para filtro de neopreno,
puedes necesitar presionar sobre el
embudo para que selle y luego puedas
realizar la filtración.
En este punto estás listo para iniciar.
3) Filtrado de la solución
Vierta la mezcla a filtrar sobre el embudo como se muestra en la figura. El vacío
debe rápidamente extraer el líquido y pasarlo a través del embudo. Observe que
las partículas no pasen a través del perímetro del papel. Si esto sucediera, vuelva
a empezar y cuidadosamente agregue pequeñas porciones de la solución en el
centro del filtro.
6
4) Enjuague los sólidos.
Enjuague el filtrado con pequeñas cantidades de solvente limpio y frío para
remover las impurezas que pudieran estar disueltas. Desconecte la manguera de
hule antes de apagar la bomba. Retirar el papel filtro del embudo y luego colecte
el sólido que está sobre él. Generalmente esto se hace sobre un vidrio de reloj y
se deja secar por unos minutos. En las siguientes fotografías se ilustra este
proceso.
7
EJERCICIO 1
Realiza con cuidado y de acuerdo a los procedimientos aprendidos, las
actividades siguientes:
1. Arma el equipo de filtración por gravedad y filtración al vacío.
2. Utiliza los dispositivos armados para filtrar las soluciones proporcionadas
por el profesor, por ejemplo: néctares, agua residual, jugos naturales, agua
con arena, etc.
3. Elabora un cuadro de observaciones.
4. Muestre el papel filtro con los sólidos obtenidos y la solución filtrada.
PRÁCTICA 1
COMPETENCIA
I.
Utilizar las técnicas de filtración para la
separación de mezclas de sustancias químicas.
1. Seleccionar la técnica de filtración adecuada al tipo de
muestra empleada.
HABILIDADES
2. Montar los dispositivos de filtración.
3. Ejecutar el procedimiento de acuerdo al tipo de
filtración seleccionada, contemplando las normas de
seguridad pertinentes.
Instrucciones para el docente
El profesor preparará diferentes mezclas problema para que el alumno aplique los
métodos de filtración aprendidos.
Instrucciones para el alumno
De las muestras entregadas por el profesor, identifique el método de filtración a
utilizar y separe los componentes sólidos de las mezclas.
Al finalizar la práctica deberás entregar al profesor una tabla de resultados como la
siguiente:
Señala con una X el método que utilizaste y en las observaciones registra las
características que presentan cada uno de los sólidos obtenidos en el papel filtro y
28
las soluciones filtradas. Es importante tener cuidado en identificar cada una de las
muestras analizadas para evitar confusiones o errores.
Muestra
problema
Filtración
por
gravedad
Filtración al
vacío
Observaciones
Muestra 1
Muestra 2
Muestra 3
Recursos materiales de apoyo
Bomba de vacío
Tapones horadados
Matraz Kitazato
Mangueras para vacío
Embudo Buchner
Papel filtro Whatman # 40
Adaptador de hule para embudo
Embudos de tallo largo
Soporte universal
Anillo metálico
Pinzas para matraz
Matraz Erlenmeyer
CONTINGENCIAS
CONTINGENCIA
•
Que se rompa el papel filtro
•
Que se desprenda la manguera de los
matraces o la bomba de vacío
Que el líquido filtrado se proyecte
fuera del recipiente donde se colecta.
29
•
•
SOLUCIÓN
Permitir el flujo normal del
filtrado por gravedad.
Regular la presión de la bomba
de vacío.
Verificar que las mangueras
estén en posición adecuada en
ambos casos.
Verificar que el cuello del
embudo toque la pared del
recipiente colector.
•
Que no filtre.
Verificar que las mangueras no
estén perforadas, que la
manguera sea la adecuada
para vacío y que no escape el
vacío a través de los tapones y
adaptadores de hule.
ERRORES TÍPICOS
•
•
•
•
•
•
Tratar de favorecer la filtración introduciendo varilla de vidrio y se rompa el
papel filtro.
Que el papel filtro tenga un tamaño de poro inadecuado para realizar el
proceso.
Utilizar una manguera inapropiada para vacío.
Utilizar un matraz o embudo estrellados.
No fijar adecuadamente el papel filtro a las paredes del embudo.
No enjuagar las paredes del embudo al final del proceso.
Conclusiones de la Competencia
Como te habrás dado cuenta la filtración será algo básico en tus
posteriores análisis químicos, ya que a través de las actividades
adquiridas en esta competencia desarrollaste el como montar el
equipo con sus respectivos aspectos como el doblez y el como
humedecer el papel filtro, la colocación del embudo, el cuidado de no utilizar la
filtración al vacío para filtrar un sólido de un liquido, el de asegurar el lado del
matraz a un soporte con pinza y el de elaborar esquemas.
Las evaluaciones serán aplicar la técnica de filtración teniendo la responsabilidad
de la limpieza dentro de tu laboratorio ya que es parte de tu evaluación por lo que
deberás cuidar además los aspectos de seguridad. Como también el aplicar la
resolución de problemas (contingencias).
0
II.
COMPETENCIA
Emplear las técnicas de evaporación para la
separación de mezclas de sustancias químicas.
Introducción
Con esta competencia serás capaz de emplear las técnicas de
evaporación para la separación de mezclas de sustancias.
Las habilidades adquiridas con esta competencia, te serán sumamente útiles,
ya que se aplican en varias de las ramas de la química, como son; la química
analítica, química orgánica, química de los alimentos, etc. Por lo tanto, estas
habilidades, te permitirán ingresar con facilidad en cualquier laboratorio de
análisis químico.
Inicialmente, comenzaremos con un ejemplo general de evaporación aplicada
a la determinación de sólidos totales de una muestra de agua. Posteriormente
seguiremos con dos ejercicios, los cuales te permitirán poner en práctica la
manera en como se ejecuta esta operación; y por último se lleva a cabo una
práctica integradora con la que se engloban todas la habilidades que incluyen
esta competencia.
1. Seleccionar la técnica de evaporación adecuada al
tipo de muestra empleada.
HABILIDADES
2. Montar los dispositivos para realizar evaporaciones.
3. Ejecutar el procedimiento adecuado al método de
evaporación seleccionado contemplando las normas
de seguridad pertinentes.
RESULTADO DE
APRENDIZAJE
Al término de estas habilidades podrás ejecutar
correctamente las técnicas de separación montando los
equipos, con le método adecuado.
1
Desarrollo
El conocimiento de las técnicas de separación de mezclas es importante para
poder analizar por separado sus componentes y en forma eventual practicar un
análisis especifico sobre el material recolectado.
Hasta ahora hemos abordado diferentes tipos de mezclas y conocemos sus
clases; pero también es importante poder reconocer los elementos que la integran,
porque eso facilita su separación una vez que se han mezclado. Para este
propósito, te mostraremos y explicaremos los distintos métodos de separación que
existen y que se basan en las diferencias entre las propiedades físicas de los
componentes de una mezcla. Algunas de estas propiedades son: punto de
ebullición, densidad, punto de fusión, solubilidad, presión de vapor, etc.
Los métodos más conocidos de separación son: filtración, evaporación,
sedimentación destilación, extracción con solventes.
La evaporación consiste en separar moléculas a través de los distintos puntos
de ebullición de los compuestos presentes en una mezcla.
EJEMPLO
CÁLCULOS PARA EL ANÁLISIS DE SÓLIDOS TOTALES
Suponga los datos siguientes:
Volumen de muestra = 75 ml
Peso de la capsula de evaporación (tara) = 35.4323 g
Peso de la capsula de evaporación mas sólidos = 35.4739 g
1.
2.
3.
4.
35.4739 g - 35.4323 g = 0.0416 g
0.0416 g x 1,000 mg/g = 41.6 mg
41.6 mg/75 mL = 0.555 mg/mL
0.555 mg/mL x 1,000 mL/L = 555 mg/L
2
EJERCICIO 1
Instrucciones para el docente
Hacer que el educando conteste las preguntas que a continuación se presentan
para que reafirme los conocimientos adquiridos y observe la aplicación de la
técnica en un procedimiento analítico conocido.
Instrucciones para el alumno
Contesta el siguiente cuestionario como realimentación de los conocimientos
adquiridos
1. Que equipo o instrumentos se requieren para realizar el análisis de
sólidos totales?
2. Que puede interferir con el análisis de sólidos totales?
3. Con los datos siguientes, calcula los sólidos disueltos de las
muestras:
Muestra #1: Entrada al sistema
Volumen de la muestra: 50 mL
Tara y peso de sólidos: 37.2835 g
Peso tarado:
37.259 g
Muestra #2: Salida del sistema
Volumen de la muestra: 75 mL
Tara y peso de solidos: 38.4496 g
Peso tarado: 38.4325 g
3
EJERCICIO 2
Realiza las siguientes actividades:
1. Enciende el horno y fije la temperatura a 103°C. Verifica la temperatura con
un termómetro.
2. Introduce la cápsula de evaporación conteniendo la mezcla proporcionada
por el profesor, por ejemplo: agua residual, agua con sedimentos de un
pozo, de un arroyo etc.
3. Elabora un cuadro de observaciones.
4. Muestre la cápsula de evaporación con los residuos obtenidos.
PRÁCTICA 1
COMPETENCIA
II.
Utilizar las técnicas de evaporación para la
separación de mezclas de sustancias químicas.
1. Seleccionar la técnica de filtración adecuada al tipo de
muestra empleada.
HABILIDADES
2. Montar los dispositivos de filtración.
3. Ejecutar el procedimiento de acuerdo al tipo de
filtración seleccionada, contemplando las normas de
seguridad pertinentes.
Instrucciones para el docente
El profesor preparará diferentes mezclas para ser analizados con el propósito que
el alumno aplique los métodos de evaporación aprendidos.
Instrucciones para el alumno
De las muestras proporcionadas por el profesor, utilice la técnica de evaporación y
separe los componentes sólidos de las mezclas.
4
Al finalizar la práctica deberás entregar al profesor una tabla de resultados como la
siguiente
Señala con una X el método que utilizaste y en las observaciones registra las
características que presentan cada uno de los sólidos obtenidos en la capsula de
evaporación. Es importante tener cuidado en identificar cada una de las muestras
analizadas para evitar confusiones o errores.
Muestra
problema
Peso
cápsula
Peso cápsula Volumen de
más sólidos la muestra
Muestra 1
Muestra 2
Muestra 3
Recursos materiales de apoyo
Horno con temperatura de operación a 98 ºC – 105 ºC
Termómetro con escala de 0 º C - 150 º C
Cápsulas de evaporación
Probetas graduadas de 50 y 100 ml
Pinzas para capsula de evaporación
Guantes de asbesto
Desecador con drierita, sílice gel
Pinzas para cápsula de evaporación
Reactivos
Agua destilada
5
Observaciones
PRÁCTICA GUIADA
COMPETENCIA
II.
Emplear las técnicas de evaporación para la
separación de mezclas de sustancias químicas.
1. Seleccionar la técnica de evaporación adecuada al
tipo de muestra empleada.
HABILIDADES
2. Montar los dispositivos para realizar evaporaciones.
3. Ejecutar el procedimiento adecuado al método de
evaporación seleccionado contemplando las normas
de seguridad pertinentes.
DESCRIPCIÓN DEL ANÁLISIS
Una muestra de aguas negras es evaporada en una cápsula de evaporación y
secada a peso constante a 103-105°C. El incremento en peso de la cápsula y los
sólidos comparados con la cápsula vacía representan los sólidos totales (ST)
PROCEDIMIENTO PARA EL ANALISIS DE SÓLIDOS DISUELTOS TOTALES
Preparación de cápsulas de evaporación
1. Si los sólidos volátiles se van a determinar, calcine una cápsula de evaporación
limpia a 550 +/-50°C por 1 hora. Si los sólidos totales se van a determinar,
caliente una cápsula de evaporación por 1 hora a 103-105°C.
2. Extraiga la cápsula de la mufla o séquela en el horno y colóquela en el
desecador hasta que sea necesario.
3. Pese y enfrié la capsula inmediatamente antes de ser usada.
PROCEDIMIENTO PARA ANÁLISIS DE LA MUESTRA
1. Seleccione un volumen de muestra que genere entre 2.5 y 200 mg.
2. Mezcle la muestra en forma homogénea y mida el volumen escogido en una
probeta graduada.
6
3. Vierta el volumen de muestra en la cápsula prepesada.
4. Enjuague cualquier residuo que quede en la probeta graduada y viértala hacia
la cápsula de evaporación con una pequeña cantidad de agua destilada.
5. Evaporar a sequedad en un horno a 98°C.
Nota si el volumen escogido sobrepasa la capacidad de la cápsula de
evaporación, repetir los pasos 2 a 5 en la misma cápsula hasta que el volumen
seleccionado se haya evaporado. También cuando se evapora en el horno, la
temperatura debe ser bajada hasta 98°C para prevenir que el agua se proyecte
hacia fuera del recipiente.
6. Seque la cápsula de evaporación y el residuo por lo menos por 1 hora a
103-105° C.
7. Extraiga la cápsula de evaporación y enfrié en un desecador a temperatura
ambiente.
8. Pese la cápsula y registrar el peso.
9. Repita los pasos 6-8 hasta que se obtenga peso constante o que la perdida de
peso sea menos de 0.5 mg o 4 % del peso previo.
NOTA: Para la mayor parte de las muestras de aguas negras, el secado a peso
constante puede ser logrado en un paso. El ciclo de secado, el enfriamiento y el
pesado debería ser evaluado por lo menos una vez para cada tipo de muestra
para poder establecer el tiempo de secado para esa fuente. El tiempo de secado
establecido debe ser registrado en las bitácoras del laboratorio.
7
PRACTICA 2
COMPETENCIA
II. Emplear las técnicas de evaporación para la separación de
mezclas de sustancias químicas.
1. Seleccionar la técnica de evaporación adecuada al
tipo de muestra empleada.
HABILIDADES
2. Montar los dispositivos para realizar
evaporaciones.
3. Ejecutar el procedimiento adecuado al método de
evaporación seleccionado contemplando las
normas de seguridad pertinentes.
Instrucciones al docente
Debes de proporcionar una mezcla para que el alumno desarrolle la técnica de
análisis para los sólidos.
Instrucciones al alumno
Para manejar las habilidades y destrezas se te propone realizar una práctica para
evaluar la cantidad de sólidos presentes en una mezcla y reportar los resultados
de acuerdo a la tabla que tienes a continuación
Muestra
problema
Peso
cápsula
Peso cápsula Volumen de
mas sólidos la muestra
Muestra 1
Muestra 2
38
Observaciones
CONTINGENCIAS
CONTINGENCIA
•
Peso y medición errónea
•
Peso erróneo
Peso alterado por presencia de
humedad
•
Porcelana rayada o rota.
•
El horno no llega a la temperatura
necesaria
Que se pierda volumen.
•
•
•
SOLUCIÓN
Medir el volumen de la muestra
en forma exacta, pesar con
cuidado, secar y enfriar por
completo.
Verificar
y
regular
las
temperaturas
del
horno
frecuentemente para mantener
la temperatura constante.
Utilizar un indicador que cambie
de color cuando no este
trabajando en forma correcta.
Revisar la cristalería y la
porcelana
que
no
tenga
agujeros o perforaciones que
pudieran retener sólidos.
Verificar funcionamiento
Revisar los controles de ajuste
de temperatura.
Evitar derramar la mezcla
ERRORES TÍPICOS
•
•
•
•
•
•
•
•
•
Falta de control de la temperatura en el horno.
Medición incorrecta de volúmenes.
Que se derrame el liquido contenido en las cápsulas de evaporación
La temperatura a la cual la muestra es secada, así como el período de
tiempo usado para el secado puede afectar los resultados de las
determinaciones de los sólidos. Pérdidas de peso debido a la volatilización
de material orgánico, agua atrapada, el agua de hidratación
y gases producidos por la descomposición química durante el
calentamiento, y las ganancias de peso debido a la oxidación, dependen de
la temperatura y el tiempo de calentamiento.
Los resultados de muestras que contengan altos contenidos de grasas y
aceites pueden ser dudosos debido a la dificultad de secado a peso
constante en un tiempo razonable.
El muestreo para sólidos sedimentables y filtrables es difícil debido a la
tendencia de los sólidos que caen por efecto de la gravedad precipitarse
durante el momento de la colecta.
El agente desecador no esta activado.
El desecador no esta herméticamente cerrado
39
Conclusiones de la Competencia
Con esta competencia has adquirido la habilidad de aplicar la
operación de evaporación, como un método de separación de
mezclas. Comenzaste conociendo la aplicación del método en análisis
de aguas y posteriormente lo pusiste en práctica realizando algunas
prácticas en el laboratorio.
Todas las actividades propuestas en la presente guía, serán evaluadas usando los
instrumentos de evaluación: guías de observación para medir tu desempeño y las
listas de cotejo para los productos logrados.
COMPETENCIA
III. Utilizar las técnicas de sedimentación para la
separación de mezclas de sustancias químicas.
Introducción
recolectado.
El conocimiento de las técnicas de separación de mezclas es
importante para poder analizar por separado sus componentes y en
forma eventual practicar un análisis especifico sobre el material
Hasta ahora hemos abordado diferentes tipos de mezclas y conocemos sus
clases; pero también es importante poder reconocer los elementos que la integran,
porque eso facilita su separación una vez que se han mezclado. Para este
propósito, te mostraremos y explicaremos los distintos métodos de separación que
existen y que se basan en las diferencias entre las propiedades físicas de los
componentes de una mezcla. Algunas de estas propiedades son: punto de
ebullición, densidad, punto de fusión, solubilidad, presión de vapor, etc.
Los métodos más conocidos de separación son: filtración, evaporación,
sedimentación, destilación, extracción con solventes.
Con esta competencia serás capaz de llevar a cabo las técnicas de
sedimentación, como un método de separación de mezclas de sustancias
químicas
Las habilidades adquiridas con esta competencia, son básicas para el Técnico
laboratorista, ya que son utilizadas como recurso en muchos de los análisis que se
llevan a cabo en un laboratorio de análisis químico-biológico. La importancia de
0
dominar esta competencia radica en que, en la medida que vas aprendiendo y
dominando los métodos de separación de mezclas correctamente, realizarás los
métodos de análisis químico cuantitativo con márgenes muy pequeños de error.
Esta cualidad es muy apreciada en un Técnico Laboratorista por parte de los
laboratorios químicos.
Inicialmente, comenzaremos con un ejemplo, posteriormente seguiremos con un
ejercicio a realizar en el laboratorio, y por último se llevará a cabo una práctica
con la que se engloban todas las habilidades que incluyen esta competencia.
1. Seleccionar el método de sedimentación adecuado al
tipo de muestra empleada.
2. Montar los dispositivos para realizar los procesos de
sedimentación.
HABILIDADES
3. Manejar equipos centrífugos de acuerdo a su manual
de operación.
4. Ejecutar el procedimiento correspondiente al método
de sedimentación seleccionado, contemplando las
normas de seguridad pertinentes.
RESULTADO DE
APRENDIZAJE
Al término de estas habilidades serás capaz de manejar las
técnicas para la separación de mezclas de sustancias
mediante el método de sedimentación.
Desarrollo
Una vez obtenido un precipitado durante una reacción de análisis
cuantitativo se necesita separar. Una de las técnicas más
empleadas es la centrifugación. Se basa en hacer girar el tubo a
gran velocidad de forma que se produzca la acumulación en el
fondo del mismo de las partículas que tienden a hundirse por tener
una densidad mayor que la del medio en que se encuentran. Así,
después de la centrifugación la muestra, homogénea, se habrá
separado en dos fracciones: sobrenadante, fracción homogénea
que no ha sedimentado, y el sedimento que ha quedado adherida
al fondo del tubo.
1
Centrífuga
Las centrífugas son instrumentos que permiten someter a las
muestras a intensas fuerzas que producen la sedimentación en
poco tiempo de las partículas que tienen una densidad mayor que la
del medio que las rodea. En general se diferencian en función de
los márgenes de aceleración a que someten a las muestras en:
centrífugas (de pocas g a aprox. 3000 xg), súpercentrífugas (o
centrífugas de alta velocidad, rango de 2000 xg a 20000 xg) y
ultracentrífugas (de 15000 xg a 600000xg). En las centrífugas se
suele controlar la temperatura de la cámara para evitar
sobrecalentamiento de las muestras debido a la fricción. En las
ultracentrífugas, la velocidad extrema (más de 100000 rpm), hace
que sea necesario hacer un intenso vacío en la cámara de la
centrífuga para evitar el calentamiento de rotor y muestra.
En una centrífuga el elemento determinante es el rotor, dispositivo que gira y en el
que se colocan los tubos. Existen varios tipos:
•
•
rotor basculante. Los tubos se colocan en unos dispositivos
(cestilla) que, al girar el rotor, se coloca en dispocisión
perpendicular al eje de giro. Así pues los tubos siempre giran
situados perpendicularmente al eje de giro.
rotor de ángulo fijo. Los tubos se insertan en orificios en el
interior de rotores macizos. El caso extremo es el de los
rotores verticales en los que el tubo se sitúa paralelo al eje
de giro. Este tipo de rotores es típico de ultracentrífugas y
se emplea en separaciones de moléculas en gradientes de
densidad autogenerados (por ej. de cloruro de cesio).
Los parámetros a tener presentes en cualquier centrifugación, que determinarán
las condiciones son:
•
•
•
volumen de solución a centrifugar, que determinará el tipo de tubos y
rotores a emplear.
naturaleza química de la solución, que determinará la naturaleza del tubo a
emplear
diferencial de densidad entre la partícula a sedimentar y la densidad del
medio en el que se encuentra. En general cuanto mayor sea esa diferencia
antes (menor tiempo y menor fuerza de aceleración) sedimentará. Cuando
el diferencial es muy pequeño se pueden aplicar centrifugaciones de
cientos de miles de g durante horas.
2
Todo rotor tiene unas propiedades que determinan las condiciones en que se
podrá centrifugar la muestra. Son especialmente importantes el ángulo de giro, el
radio mínimo
Disolución saturada de un compuesto es la que contiene la máxima cantidad de
sustancia que puede disolverse a ésa temperatura en el volumen de disolvente
que se esté utilizando.
La precipitación consiste en la separación química de los componentes de una
disolución; ésta separación se realiza de forma rápida al añadir a la disolución
algún compuesto que forme con el ya existente una sustancia sólida que se
separa y va al fondo.
La cristalización es otra técnica de separar sustancias sólidas de otras líquidas
pero se realiza de forma más lenta que la precipitación. Se logra generalmente
preparando una disolución saturada que se deja después evaporar, formándose
así los cristales de ésa sustancia
Algunas sustancias como el Ioduro de Plomo (PbI2) son solubles en agua caliente
e insolubles en agua fría. Si disolvemos Ioduro de Plomo en agua caliente y
dejamos enfriar , se forman los cristales amarillos de la llamada lluvia de oro.
Tanto la precipitación como la cristalización dependen de la temperatura ya que
ésta afecta a la solubilidad de las sustancias
La centrifugación es la separación de las dos fases (Sólida y líquida) de una
mezcla mediante la fuerza centrífuga originada en la centrifugadora
EJEMPLO 1:
Separar el precipitado que se forma de la reacción entre una solución de cloruro
de sodio y nitrato de plata, que asocia a la formación de un precipitado de cloruro
de plata y una solución de nitrato de sodio.
3
EJERCICIO 1
Realiza las siguientes actividades para sedimentación:
IIIIIIIV-
Utilice una centrifuga.
Pesa los tubos de centrifugación con la muestra proporcionada
por el profesor, por ejemplo: agua residual, agua con
sedimentos de un pozo, soluciones químicas diversas.
Elabora un cuadro de observaciones.
Muestre los tubos de la centrifuga al profesor.
PRÁCTICA 1
COMPETENCIA
III. Utilizar las técnicas de sedimentación para la
separación de mezclas de sustancias químicas.
1. Seleccionar el método de sedimentación adecuado
al tipo de muestra empleada.
2. Montar los dispositivos para realizar los procesos
de sedimentación.
HABILIDADES
3. Manejar equipos centrífugos de acuerdo a su
manual de operación.
4. Ejecutar el procedimiento correspondiente al
método de sedimentación seleccionado,
contemplando las normas de seguridad
pertinentes.
Instrucciones para el docente
El facilitador preparará diferentes mezclas problema para que el alumno aplique
los métodos de sedimentación aprendidos utilizando una centrifuga.
Instrucciones para el alumno
De las muestras entregadas por el profesor, utilice la técnica de sedimentación y
separe los componentes sólidos de las mezclas.
4
Al finalizar tu práctica deberás entregar al profesor una tabla con los resultados
generados con los datos que a continuación se te muestran:
Muestra
problema
Observaciones de los tubos
de ensayo (sobrenadante)
Descripción del
precipitado
Muestra 1
Muestra 2
Muestra 3
•
•
Translucida
Opaca
•
•
Translucida
Opaca
•
•
Translucida
Opaca
Recursos materiales de apoyo
Centrífuga
Tubos para centrífuga
Probetas graduadas
Vasos de precipitado
Tubos de ensayo
Soluciones químicas
CONTINGENCIAS
CONTINGENCIA
Que la centrifuga no alcance las
revoluciones solicitadas
Que se pierda volumen.
5
•
•
SOLUCIÓN
Verificar funcionamiento
Revisar los controles de ajuste
de velocidad.
•
Evitar derramar la mezcla
ERRORES TÍPICOS
•
•
•
•
No tener balanceados los tubos dentro de la centrifuga
Medición incorrecta de volúmenes.
Que se derrame el liquido contenido en los tubos
No aplicar la velocidad suficiente para lograr la separación de los
componentes.
Conclusiones de la Competencia
Con esta competencia, adquiriste las habilidades y conocimientos
necesarios para aplicar las técnicas de sedimentación como método
de separación de mezclas de sustancias.
Además aprendiste los aspectos teóricos y prácticos acerca del uso y manejo de
la centrífuga y lo aplicaste en una práctica de laboratorio.
Las actividades propuestas te serán evaluadas con las guías de observación para
medir el desempeño tu desempeño y las listas de cotejo para los productos
logrados.
6
IV. Utilizar técnicas de extracción con disolventes para
la separación de mezclas de sustancias químicas.
COMPETENCIA
Introducción
recolectado.
El conocimiento de las técnicas de separación de mezclas es
importante para poder analizar por separado sus componentes y en
forma eventual practicar un análisis especifico sobre el material
Hasta ahora hemos abordado diferentes tipos de mezclas y conocemos sus
clases; pero también es importante poder reconocer los elementos que la integran,
porque eso facilita su separación una vez que se han mezclado. Para este
propósito, te mostraremos y explicaremos los distintos métodos de separación que
existen y que se basan en las diferencias entre las propiedades físicas de los
componentes de una mezcla. Algunas de estas propiedades son: punto de
ebullición, densidad, punto de fusión, solubilidad, presión de vapor, etc.
Los métodos más conocidos de separación son: filtración, evaporación,
sedimentación, destilación, extracción con solventes.
Con esta competencia serás capaz de aplicar las técnicas de extracción con
disolventes para separar mezclas de sustancias químicas.
Inicialmente comenzaremos con un ejemplo, posteriormente seguiremos con
ejercicios; y por último se lleva a cabo una práctica con la que se engloban todas
las habilidades que incluyen esta competencia.
1. Seleccionar los disolventes adecuados al tipo de
muestra empleada.
HABILIDADES
2. Montar los dispositivos para realizar los procesos
de extracción.
3. Ejecutar el procedimiento correspondiente al
proceso de extracción, teniendo en cuenta las
normas de seguridad.
RESULTADO DE
APRENDIZAJE
Al término de estas habilidades serás capaz de manejar las
técnicas para la separación de mezclas, por el método de
extracción por solventes.
7
Desarrollo
El extractor Soxhlet es un equipo de laboratorio inventado por Franz von Soxhlet
en 1879. Originalmente fue diseñado para la extracción de lípidos de un material
sólido. Sin embargo el extractor no está limitado a la extracción de lípidos,
idealmente el extractor es solo utilizado donde el compuesto deseado tiene
solamente una solubilidad limitada en el solvente, y la impureza es insoluble en el
solvente. Si el compuesto deseado tiene una alta solubilidad en el solvente
entonces una filtración simple puede ser para separar el compuesto de la
sustancias insoluble.
Normalmente el material sólido que contiene el compuesto deseado es colocado
dentro del dedal hecho de papel filtro en la cámara principal del extractor soxhlet.
El extractor esta colocado dentro del matraz que contiene el solvente para la
extracción. El soxhlet tiene un condensador.
El solvente es calentado a reflujo, el vapor del solvente viaja hasta un brazo de
destilación y fluye hacia la cámara que contiene el dedal de extracción. El
condensador asegura que cualquier vapor del solvente se enfrié y caiga en la
cámara del material sólido.
La cámara que contiene el material sólido lentamente se va llenando con el
solvente caliente, una parte del compuesto se disolverá en el solvente tibio.
Cuando la cámara del soxhlet esta casi llena, se vacía en forma automática por un
sifón que esta en un lado del aparato, reiniciando el proceso de destilación, este
ciclo se puede repetir por varias horas.
Durante cada ciclo, una porción del compuesto no volátil se disuelve en el
solvente. Después de varios ciclos, el compuesto deseado es concentrado en el
matraz de destilación, la ventaja del sistema es que muchas porciones del
solvente tibio pasen a través de la muestra, solo una parte del solvente es
reciclado.
Después de la extracción con el solvente el aparato se desarma, y el solvente se
recupera en un roto evaporador. La porción insoluble del sólido extraído
permanece en el dedal y generalmente es desechado.
48
EJEMPLO 1
A continuación se muestra el equipo de extracción Soxhlet, con todas la partes
que lo conforman, el docente explicara el funcionamiento de cada una de ellas.
1: Barra de agitación magnética
2: pozo de extracción
3: trayectoria de la destilación
4: Dedal del Soxhlet
49
5: Extracción del solido (residuo sólido)
6: Entrada al brazo del sifón
7: Salida del brazo del sifón
8: Adaptador
9: Condensador
10: Salida de enfriamiento
EJERCICIO 1
Arma el aparato de extracción Soxhlet, de acuerdo a las instrucciones y con todos
los cuidados (la cristalería es muy cara y delicada), así como las normas de
seguridad necesarias.
EJERCICIO 2
Cálculos para realizar con la fórmula después de efectuar un análisis
con el equipo soxhlet
Para calcular las grasas y aceites recuperables (G y A) en la muestra se usa la
siguiente ecuación:
G y A (mg/L)= (A - B) / V
Donde:
A es el peso final del matraz de extracción (mg);
B es el peso inicial del matraz de extracción (mg), y
V es el volumen de la muestra, en litros.
Restar al resultado obtenido de la muestra el valor del blanco de reactivo.
Reportar los resultados del análisis en mg/L.
0
PRÁCTICA GUIADA
COMPETENCIA
IV.
Utilizar técnicas de extracción con disolventes
para la separación de mezclas de sustancias químicas.
1. Seleccionar los disolventes adecuados al tipo de
muestra empleada.
HABILIDADES
2. Montar los dispositivos para realizar los procesos
de extracción.
3. Ejecutar el procedimiento correspondiente al
proceso de extracción, teniendo en cuenta las
normas de seguridad.
INSTRUCCIONES AL DOCENTE
Se le proporciona un equipo Soxhlet a cada equipo de trabajo, y se le solicitara
que efectúe una extracción de grasas con el aparato de acuerdo a la norma oficial
mexicana NMX-AA-005-SCFI-2000.
INTRUCCIONES AL ALUMNO
Realiza la determinación de grasas utilizando el equipo que se te proporcionará
teniendo mucho cuidado durante su manipulación, y toma en cuenta las normas
de seguridad adecuadas para su manipulación.
Este método permite una estimación del contenido de grasas y aceites en aguas
naturales, residuales y residuales tratadas al determinar gravimétricamente las
sustancias que son extraídas con hexano de una muestra acuosa acidificada. La
determinación de grasas y aceites es indicativa del grado de contaminación del
agua por usos industriales y humanos.
En la determinación de grasas y aceites no se mide una sustancia específica sino
un grupo de sustancias con unas mismas características fisicoquímicas
(solubilidad).
1
Entonces la determinación de grasas y aceites incluye ácidos grasos, jabones,
grasas, ceras, hidrocarburos, aceites y cualquier otra sustancia susceptible de ser
extraída con hexano.
Esta norma mexicana establece un método de análisis para la determinación de
grasas y aceites recuperables en aguas naturales, residuales y residuales
tratadas.
Este método se basa en la adsorción de grasas y aceites en tierra de diatomeas,
los cuales son extraídos en un Soxhlet empleando hexano como disolvente. Una
vez terminada la extracción se evapora el hexano y se pesa el residuo que ha
quedado en el recipiente; siendo este valor el contenido de grasas y aceites.
Todos los productos químicos usados en este método deben ser grado reactivo, a
menos que se indique otro grado.
RECURSOS MATERIALES DE APOYO
Cuando se indique agua debe entenderse agua que cumpla con las siguientes
Características:
a) Resistividad, megohm-cm a 25ºC: 0,2 mínimo
b) Conductividad, µS/cm a 25ºC: 5,0 máximo
c) pH: 5,0 a 8,0.
- Ácido Clorhídrico concentrado (HCl)
- Hexano (C6H14)
- Ácido Sulfúrico concentrado (H2SO4)
- Suspensión de tierra de diatomeas-sílice o tierra Sílice de aproximadamente 10
g/L de agua
- Ácido Clorhídrico (1:1): Mezclar volúmenes iguales de Acido Clorhídrico
concentrado y agua.
- Acido Sulfúrico (1:1): Mezclar volúmenes iguales de Acido Sulfúrico concentrado
y agua.
- Aceite de referencia: Pesar aproximadamente y con precisión la cantidad
requerida de una mezcla de aceite de referencia (mezcla de mineral SAE20 y
vegetal mixto) acorde a la cantidad esperada de grasas y aceites en la muestra y
agregar la mezcla a 1 L de agua.
- Cartuchos de extracción de celulosa para Soxhlet
- Papel filtro con tamaño de poro fino
- Embudo Buchner
- Desecador.
- Equipo de extracción Soxhlet
- Bomba de vacío u otra fuente de vacío
2
- Estufa eléctrica capaz de mantener 103°C
- Estufa eléctrica de vacío capaz de mantener 80°C
- Balanza analítica con precisión de 0,1 mg.
- Equipo de filtración a vacío.
De la superficie del cuerpo de agua colectar un volumen de aproximadamente 1 L
de muestra en un frasco de vidrio de boca ancha y tapa de cubierta de
politetrafluoroetileno, poliamida, PVC polietileno o metálica. Ya que pueden ocurrir
pérdidas de grasas y aceites por el equipo de muestreo, no se permite la colecta
de una muestra compuesta. Dado que la muestra entera se ocupa en esta prueba,
no se pueden tomar alícuotas de la muestra para realizar otro tipo de análisis.
En caso de existir la presencia de aceites emulsionados en el agua a muestrear, la
muestra se toma de 20 cm a 30 cm de profundidad, cuando no haya mucha
turbulencia para asegurar una mayor representatividad.
La muestra debe preservarse por acidificación con ácido clorhídrico 1:1 a un valor
de pH menor a dos y refrigerarlas a 4°C.
El tiempo máximo de almacenamiento previo al análisis es de 28 días.
PROCEDIMIENTO
Medir el pH de las muestras el cual debe ser menor de 2, si no tiene este valor
acidifique con ácido clorhídrico 1:1 ó ácido sulfúrico 1:1.
Para muestras con un pH menor de 8 unidades generalmente es suficiente con
adicionar 5 ml de ácido clorhídrico 1:1 ó 2 mL de ácido sulfúrico 1:1.
Preparar los matraces de extracción introduciéndolos a la estufa a una
temperatura de 103°C - 105°C, enfriar en desecador y pesarlos, repetir el
procedimiento hasta obtener el peso constante de cada uno de los matraces.
Preparar el material filtrante colocando un papel filtro en el embudo Buchner,
colocar el embudo en un matraz Kitazato y agregar 100 mL de la suspensión de
tierra de diatomeas-sílice sobre el filtro, aplicar vacío y lavar con 100 mL de agua.
Transferir el total de la muestra acidificada al embudo Buchner preparado
aplicando vacío hasta que cese el paso de agua. Medir el volumen de la muestra.
Con ayuda de unas pinzas, transferir el material filtrante a un cartucho de
extracción. Limpiar las paredes internas del embudo y el frasco contenedor de la
muestra, así como la parte interna de la tapa del frasco con trozos de papel filtro
previamente impregnados de disolvente (hexano) tener cuidado en remover la
película de grasa y los sólidos impregnados sobre las paredes; colocar los trozos
de papel en el mismo cartucho.
Secar el cartucho en una estufa a 103°C - 105°C por un período de 30 min.
Transcurrido este período colocar en el equipo Soxhlet.
Adicionar el volumen adecuado de hexano al matraz de extracción previamente
puesto a peso constante y preparar el equipo Soxhlet. Evitar tocar con las manos
el cartucho y el matraz de extracción, para ello utilizar pinzas ó guantes de látex.
Colocar el equipo de extracción sobre la parrilla de calentamiento, controlar la
temperatura del reflujo y extraer a una velocidad de 20 ciclos/hora durante un
período de 4 h.
3
Una vez terminada la extracción retirar el matraz del equipo Soxhlet, y evaporar el
disolvente.
El matraz de extracción libre de disolvente se coloca en el desecador hasta que
alcance la temperatura ambiente.
Pesar el matraz de extracción y determinar la concentración de grasas y aceites
recuperables.
Analizar un blanco de reactivo bajo las mismas condiciones de la muestra.
CÁLCULOS
Calcular las grasas y aceites recuperables (G y A) en la muestra usando la
siguiente ecuación:
G y A (mg/L)= (A - B) / V donde:
A es el peso final del matraz de extracción (mg);
B es el peso inicial del matraz de extracción (mg), y
V es el volumen de la muestra, en litros.
Restar al resultado obtenido de la muestra el valor del blanco de reactivo.
Reportar los resultados del análisis en mg/L.
PRÁCTICA 1
COMPETENCIA
IV.
Utilizar técnicas de extracción con disolventes
para la separación de mezclas de sustancias químicas.
1. Seleccionar los disolventes adecuados al tipo
de muestra empleada.
HABILIDADES
2. Montar los dispositivos para realizar los
procesos de extracción.
3. Ejecutar el procedimiento correspondiente al
proceso de extracción, teniendo en cuenta las
normas de seguridad.
Instrucciones para el docente
El facilitador proveerá a cada equipo un equipo Soxhlet completo y propondrá
realizar la extracción de grasas y aceites de una muestra dada.
4
Instrucciones para el alumno
Efectuar la determinación de grasas y aceites de una muestra proporcionada por
el facilitador y lleva a cabo el protocolo hasta obtener resultados del análisis.
CONTINGENCIAS
CONTINGENCIA
Explosión provocada por los solventes
•
•
•
.
Las planchas de calentamiento no
encienden
No hay agua en las línea de
enfriamiento del sistema
Intoxicaciones por respirar solventes
•
SOLUCIÓN
Manipularlos de acuerdo a las
normas de seguridad de la hoja
especifica de reactivos
Controlar la temperatura de
ebullición
Verificar el paso del agua en el
sistema de refrigeración.
Verificar la existencia de
corriente eléctrica
•
Revisar el suministro de agua
•
Mantener la ventilación del área
de trabajo
Cotejar las hojas de seguridad
de los solventes
•
ERRORES TÍPICOS
•
•
•
•
•
•
•
•
Tocar con las manos el matraz bola
No utilizar el solvente adecuado
Ruptura de los dedales
No conectar en forma correcta las mangueras de conducción de agua al
equipo.
Sobrecalentar la plancha de calentamiento
Manipular los reactivos químicos sin los cuidados necesarios de seguridad
e higiene.
No utilizar las prendas de protección adecuadas.
No tener extintores el laboratorio
55
Conclusiones de la Competencia
En esta competencia has adquirido la habilidad de aplicar el método
de separación por extracción con solventes. Iniciaste conociendo las
generalidades del equipo de extracción Soxhlet y finalmente mediante
una práctica aplicaste las habilidades de esta competencia.
Todas las actividades propuestas en la presente guía, serán evaluadas usando los
instrumentos de evaluación: guías de observación para medir el desempeño del
alumno y las listas de cotejo para los productos logrados.
COMPETENCIA
V. Emplear técnicas cromatográficas para la separación
de mezclas.
Introducción
recolectado.
El conocimiento de las técnicas de separación de mezclas es
importante para poder analizar por separado sus componentes y en
forma eventual practicar un análisis especifico sobre el material
Hasta ahora hemos abordado diferentes tipos de mezclas y conocemos sus
clases; pero también es importante poder reconocer los elementos que la integran,
porque eso facilita su separación una vez que se han mezclado. Para este
propósito, te mostraremos y explicaremos los distintos métodos de separación que
existen y que se basan en las diferencias entre las propiedades físicas de los
componentes de una mezcla. Algunas de estas propiedades son: punto de
ebullición, densidad, punto de fusión, solubilidad, presión de vapor, etc.
Los métodos más conocidos de separación son: filtración, evaporación,
sedimentación destilación, extracción con solventes.
Con esta competencia serás capaz de emplear técnicas cromatográficas para la
separación de mezclas.
Incluiremos los diferentes tipos de métodos
cromatográficos y su aplicación para el análisis en laboratorios químico-biológicos.
Las habilidades adquiridas con esta competencia, te permitirán tu inserción laboral
a los laboratorios químico-biológicos, ya que, estas habilidades se aplican en casi
todos los tipos de laboratorios de análisis.
56
Inicialmente, comenzaremos con algunos aspectos teóricos, posteriormente, un
ejemplo, un ejercicio y finalmente una práctica para aplicar las habilidades
adquiridas.
1. Seleccionar el método cromatográfico de acuerdo
al tipo de muestra empleada.
HABILIDADES
2. Montar el dispositivo de separación
cromatográfico.
3. Ejecutar el procedimiento de separación
cromatográfica contemplando las normas de
seguridad.
RESULTADO DE
APRENDIZAJE
Al término de estas habilidades serás capaz de manejar las
técnicas para la separación de mezclas por el método de
cromatografía.
Desarrollo
La cromatografía es una técnica analítica y cuantitativa que ha alcanzado un alto
grado de desarrollo -y modalidades- en los laboratorios de química y bioquímica.
En sus diversas aplicaciones, la cromatografía sirve para separar compuestos
químicos diferentes a partir de mezclas multicomponentes, las cuales pueden
contener varios centenares de sustancias diferentes. Por ejemplo, es capaz de
identificar y separar los 350 compuestos que dan su sabor y bouquet
característicos al café. Existen distintos tipos de cromatografía como en papel,
capa fina, de gases, en columna, y liquida de alta resolución. En este modulo
haremos énfasis en dos de ellas, cromatografía en papel y capa fina.
57
EJEMPLO 1
Cromatografía en papel.
Aquí te mostramos una aplicación rudimentaria, con la ayuda de artículos
comunes y de fácil adquisición- esta técnica, en su modalidad de cromatografía en
papel, a la separación de los pigmentos (moléculas) que se encuentran mezclados
en los plumones a base de agua. Se descubrirá que un color determinado puede
estar formado por la combinación de dos o más pigmentos, lo que da la
oportunidad de abordar también algunos aspectos de la combinación de colores.
Por otra parte, esta actividad permite al maestro, si lo desea, hablar a sus alumnos
sobre la composición de colores, los tres colores primarios y las distintas
combinaciones que se pueden hacer a partir de ellos.
En general, la cromatografía consiste en hacer pasar una fase móvil con un
determinado disolvente (o eluyente), en este caso una mezcla de agua y etanol misma que contiene disuelta la mezcla de moléculas que se desea separar-, a
través de una fase fija que actuará como tamiz o filtro selectivo, en este caso
algodón. A su paso, la separación de moléculas se produce debido a sus
diferencias de tamaño, geometría y distribución de carga eléctrica.
Recursos materiales y de apoyo
Disolvente (etanol y agua 30:70)
Tapas de frasco (plástico) de a 7 cm de diámetro
Tramos de popote de plástico de 2 cm
Algodón
Tijeras
Papel filtro Whatman 40 recortado en círculo
58
.
Por cada alumno que se integre, se necesita una tapa de plástico que contenga
aproximadamente unos 15 mililitros de disolvente (la mezcla de etanol y agua).
Se toma un tramo de popote y en uno de sus extremos se abre de diámetro
(haciendo algunos cortes pequeños) de tal forma que sirva como base de sostén.
Antes de colocarlo en el centro de la tapa dentro del disolvente se empaca o
rellena con algodón. Es importante que la longitud del popote sea ligeramente
superior a la altura de la tapa.
A continuación, se proporciona a cada participante un papel filtro recortado en
círculo, se le pide que seleccione de 2 a 5 plumones de diferentes colores y que
con ellos marque de 2 a 5 puntos grandes, cada uno de diferente color (se puede
repetir algún color). Luego se le pide que con mucho cuidado coloque este papel
sobre el tramo de popote que se encuentra ya en
el centro de la tapa.
La punta del algodón que sobresale del tramo del
popote ya debe estar humedecido y debe tocar el
papel por el centro, cuidando que no se caiga.
(Figura 3)
Al finalizar la práctica se observará que el disolvente empieza a desplazarse en
forma radial a partir del lugar donde está la punta húmeda del popote. A partir de
este momento habrá que esperar aproximadamente 15 minutos para que se
complete el recorrido hasta las orillas del papel filtro. Entonces, los diferentes
pigmentos que componen un color habrán quedado separados a lo largo del radio
del papel, formando, sobre éste, figuras semejantes a pétalos multicolores. Este
resultado experimental (el papel filtro con los pigmentos separados) recibe el
nombre de cromatograma.
Por otra parte, este mismo taller permite al maestro, si lo desea, hablar a sus
alumnos sobre la composición de colores, los tres colores primarios y las distintas
combinaciones que se pueden hacer a partir de ellos.
59
Todos los materiales y soluciones son reutilizables siempre y cuando no estén
desgastados, maltratados o contaminados (para el caso del disolvente).
La solución etanol y agua es inflamable, aunque contenga agua. No debe
exponerse
a
chispas
ni
cerillos
prendidos.
Aunque los plumones a base de agua no se consideran tóxicos, se debe evitar
que los niños se los lleven a la boca.
Manejo de residuos
El único residuo de cuidado es el eluyente. Cuando éste haya sido reutilizado
varias veces y esté visiblemente sucio, es conveniente favorecer la combustión del
etanol acercando con cuidado un cerillo prendido. Finalmente, el agua residual se
desecha por el drenaje.
EJERCICIO
Una vez conocidos los principios de la cromatografía en papel se solicita que el
alumno realice una cromatografía de dulces confitados, puré de tomate y hojas de
vegetales
PRACTICA 1
COMPETENCIA
V. Emplear técnicas cromatográficas para la separación
de mezclas.
1. Seleccionar el método cromatográfico de acuerdo
al tipo de muestra empleada.
HABILIDADES
2. Montar el dispositivo de separación
cromatográfico.
3. Ejecutar el procedimiento de separación
cromatográfica contemplando las normas de
seguridad.
60
Instrucciones para el docente
El docente realizara una demostración práctica de la técnica de separación de
pigmentos vegetales por medio de una cromatografía en papel.
Instrucciones para el alumno
Sigue con toda atención las indicaciones proporcionadas por tu profesor y
pregunta cualquier duda que pudiera surgir durante el desarrollo de la misma.
Qué son los pigmentos
Si es posible encontrar en el reino vegetal todos los matices y combinaciones de
colores del espectro, existe un predominio general de los colores primarios: verde,
amarillo, rojo, azul. Estos colores son conferidos a los vegetales por determinados
compuestos químicos definidos, llamados pigmentos. El color particular que
presenta un determinado órgano vegetal depende generalmente del predominio de
uno u otro o la combinación de ellos. Se debe tener claro que cuando un vegetal
presenta un color blanco, es debido a la falta de tales pigmentos. La luz solar que
incide sobre ellas no es absorbida selectivamente como ocurre en las partes
coloreadas, sino que es transmitida o reflejada prácticamente sin sufrir
modificación.
Las Clorofilas. El color verde tan uniformemente presente en los vegetales es
debido a la presencia de dos pigmentos estrechamente emparentados llamados
clorofila a y clorofila b. Se encuentran prácticamente en todas las plantas con
semilla, helechos, musgos y algas. Pueden formarse en las raíces, tallos, hojas y
frutos a condición de que estos órganos estén situados por encima del suelo y
queden expuestos a la luz. También aunque aparentemente falten en algunas
hojas de color rojo o amarillo, cuando se extraen las otras sustancias colorantes
de estas, puede comprobarse incluso allí la presencia de las clorofilas, que
estaban enmascaradas por los demás pigmentos.
¿Dónde están los pigmentos?
Estos pigmentos se encuentran en el interior de las células vegetales
específicamente en una organela llamada cloroplasto. Los cloroplastos son
simplemente plástidos que contienen pigmentos clorofílicos. Los compuestos
clorofílicos están ligados químicamente con las estructuras internas del cloroplasto
(membrana tilacoides) y se hallan retenidos en estado coloidal. Asociados con las
clorofilas, existen también en los cloroplastos dos clases de pigmentos amarillos y
amarillo-anaranjados que son las xantofilas y carotenoides.
¿Cómo se dividen los solventes?
61
Los pigmentos clorofílicos son insolubles en el solvente universal llamado agua.
Pero sí son solubles (afinidad química) en solventes orgánicos como por ejemplo
alcohol etílico y acetona. A los solventes que extraen simultáneamente todos los
pigmentos de la hoja se los suele llamar extractantes. Existen otros solventes que
presentan afinidad por algunos pigmentos y se los llama separadores, como por
ejemplo el tetracloruro de carbono y el éter de petróleo.
En el método de extracción simple, como se desarrolla más adelante se utilizará
como extractante el alcohol etílico y como separador el tetracloruro de carbono.
Estos dos solventes orgánicos responden en forma diferente a los pigmentos
clorofílicos, como así también a sus diferencias físicas que hacen que sean dos
líquidos no miscibles y con diferente peso específico.
En el segundo método por cromatografía se utilizará como extractante la acetona
y como separador el éter de petróleo. Este método se trata de una separación más
fina de los pigmentos, y se basa en la absorción y solubilidad diferenciales de
varias sustancias entre las que se incluyen los pigmentos. Un soporte inerte como
papel de filtro para la corrida y unos granos de carbonato de calcio para
deshidratar la muestra, son los componentes necesarios para desarrollar la
técnica.
¿Qué es la energía radiante o la luz?
Para el adecuado conocimiento de la fotosíntesis, de la síntesis y propiedades de
la clorofila y de muchos otros procesos vegetales, es esencial un conocimiento
elemental de las propiedades físicas de la luz y otros tipos de energía radiante.
Ésta se propaga a través del espacio en forma de ondas. La luz del sol o la luz
blanca procedente de cualquier fuente artificial aparece como homogénea al ojo
humano, pero cuando se la pasa a través de un prisma, se descompone en un
espectro de colores. El orden que aparecen los colores más importantes en el
espectro de la luz blanca son: el rojo, anaranjado, amarillo, amarillo-verdoso, vede,
verde-azulado, azul, índigo, violeta. Cada uno de estos colores responde a un
rango diferente de longitud de onda de luz. La longitud de onda es la diferencia
entre dos crestas de ondas sucesivas. Las longitudes de onda que producen la luz
se hallan aproximadamente entre los 3900 Å en el violeta hasta 7600 Å en la zona
más alejada al rojo. Por debajo de la región de la luz visible, en la escala de
energía radiante, sigue la zona del ultravioleta (UV). Aquellos que están por
encima de la luz visible responden al infrarrojo (IR.).
En la actualidad, todos estos fenómenos de la luz pueden ser explicados si se
admite que la luz tiene naturaleza particulada (formada por partículas). Conforme
a este concepto, un rayo de luz puede ser imaginado como una corriente de
pequeñas partículas, cada una de las cuales se llama fotón. Cuando tales fotones
62
chocan contra una sustancia adecuada, su energía puede ser transferida a los
electrones sobre los que golpean, realizando así reacciones fotosintéticas.
La manifestación energética de un fotón se llama cuanto. El valor energético del
cuanto varía inversamente con la longitud de onda.
Métodos de separación de pigmentos:
a) Separación de pigmentos vegetales por separación simple.
b) Separación de pigmentos vegetales por cromatografía sobre papel.
Separación de pigmentos vegetales por separación simple.
Recursos materiales de apoyo:
Mortero
Tubos de ensayo
Embudo cribado
Hojas de espinaca o acelga
Bomba de vacío
Alcohol
Tetracloruro de carbono
kitazato
Papel de filtro
Extraer los pigmentos fotosintéticos y separarlos mediante una técnica
sencilla de fases.
1. Lavar las hojas de espinacas o acelga, retirar los nervios y ponerlas en un
mortero, junto con el solvente extractante (acetona).
Triturar la mezcla hasta que las hojas se decoloren y el disolvente adquiera
un color verde intenso. Fotografía 1.
Filtrar con un embudo, papel de filtro y bomba de vacío. Fotografía 2
63
Fotografía 2
Fotografía 1
2. Pasar el filtrado en dos tubos de ensayo (a y b) en partes iguales. El tubo
(a) se lo dejará para trabajar con el espectroscopio en un lugar oscuro
3. Al tubo (b), se le agregará tetracloruro de carbono y luego se agitará por
unos segundos. Se deja reposar en una gradilla por 1minuto.(Fotografía
4)
4. Los pigmentos se irán separando según su absorción o afinidad con los
solventes.(Fotografía 5)
Fotografía 4
Fotografía 5
64
Al observar el tubo de ensayo donde
se encuentran los dos solventes,
vemos dos zonas (figura B), que
corresponden a los distintos
pigmentos fotosintéticos presentes
en las hojas de espinaca o acelga.
Según su grado de solubilidad con el
alcohol y el tetracloruro de carbono
se reconocen estas zonas
heterogéneas y no miscibles en este
orden:
1. clorofila a + b + Tetracloruro
de C.
2. xantofilas y carotenoides +
Alcohol
Figura B
b) Separación de pigmentos vegetales por cromatografía sobre papel.
Recursos materiales:
Mortero- Embudo cribado -Kitazato - Papel de filtro - Tubos de ensayo - Acetona Éter de Petróleo - Hojas de espinaca o Acelga - Cloruro de Calcio- Bomba de
vacío - Capilar o Pipeta Pasteur - Vaso de precipitado.
Extraer los pigmentos fotosintéticos y separarlos mediante una técnica compleja
de cromatografía en papel.
Técnica:
1. Lavar las hojas de espinacas o acelga, retirar los nervios y ponerlas en un
mortero, junto con el solvente extractante (acetona).
65
Triturar la mezcla hasta que las hojas se decoloren y el disolvente adquiera un
color verde intenso. Fotografía 1.
2. Filtrar con un embudo, papel de filtro y bomba de vacío. Fotografía 2
3. Pasar el filtrado en un tubo de ensayo, colocar 3 a 5 perlas de Cloruro de
calcio. Dejar reposar de 5 a 10 min.
4. Tomar con un capilar o pipeta el sobrenadante del tubo anterior. Sobre un
rectángulo de papel de filtro de unos 15 centímetros de ancho por 10 centímetros
de alto doblado en V (para que se mantenga en pie) se traza con lápiz, una línea
de siembra a 3 cm de la base. Sobre la línea se realizan de 5 a 8 pasadas con el
capilar cargado de pigmento dejando entre cada pasada que se evapore acetona.
5. Se coloca el papel ya sembrado en un vaso de precipitado que contendrá el
solvente separador (éter de petróleo), dejándolo unos 5 a 10 min. Fotografía1
6. Los pigmentos se irán separando según su adsorción o afinidad con el
solvente. Fotografía 2
Fotografía 1
Fotografía 2
66
Al observar el papel donde hemos hecho la
cromatografía, vemos cuatro bandas o zonas
(figura A), que corresponden a los distintos
pigmentos fotosintéticos presentes en las hojas
de espinaca. Según su grado de solubilidad con
el éter de petróleo se reconocen estas bandas
y en este orden:
·
·
·
·
clorofila b
clorofila a
xantofila
carotenos
Figura A
Este es el aspecto final de la cromatografía obtenida con las hojas de
espinacas o acelga
67
CONTINGENCIAS
CONTINGENCIA
Falta de suministro de gas
Falta de suministro de agua
Falta de energía eléctrica
Falta de reactivos y sustancias
químicas
Falta de cristalería
Equipos de medición no funcionen
bien
SOLUCIÓN
Verificar si hay en existencia, si no hay
preparar mecheros de alcohol
Comprobar que no falte el suministro
de la red municipal o bien comprobar
que los garrafones del agua destilada
estén llenos
Comprobar que no falte el suministro
en el laboratorio
Verificar si hay en existencias, si no los
hay buscar sus equivalentes
Conseguir toda la cristalería necesaria
Revisar funcionamiento y calibración de
los aparatos
ERRORES TÍPICOS AL REALIZAR LA PRÁCTICA
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
No pesar las cantidades necesarias de sustancias químicas
No medir volúmenes exactos de los reactivos
No utilizar los materiales de limpieza adecuados
Falta de identificación de los materiales limpios
No enjuagar en forma eficiente el material y tengan residuos del agente
limpiador y esto interfiera con los resultados
No tener los filtros adecuados
No controlar la temperatura de los aparatos
No tomar los pesos en condición de peso Constante
No utilizar desecadores con agentes desecadores
No respetar tiempos para llevar a cabo los procesos
No hacer bien los registros de peso
68
Conclusiones de la Competencia
En esta competencia has adquirido la habilidad de aplicar los métodos
cromatográficos para la separación de mezclas, aprendiste a
seleccionar el método cromatográfico adecuado, de acuerdo al tipo de
muestra empleada, a montar el dispositivo de separación
cromatográfica y e ejecutar el procedimiento cromatográfico según
normas oficiales.
Todas las actividades propuestas en la presente guía, serán evaluadas usando los
instrumentos de evaluación: guías de observación para medir el desempeño del
alumno y las listas de cotejo para los productos logrados.
PRACTICA INTEGRADORA DEL SUBMODULO
Módulo II
Submódulo I
Realizar técnicas de análisis cualitativo Químico-Biológicas
en el laboratorio.
Manejar técnicas para separación de mezclas de
sustancias
I. Utilizar las técnicas de filtración para la separación de
mezclas de sustancias químicas.
II. Emplear las técnicas de evaporación para la
separación de mezclas de sustancias químicas.
Competencias
a Desarrollar
III. Utilizar las técnicas de sedimentación para la
separación de mezclas de sustancias químicas.
IV. Utilizar técnicas de extracción con disolventes para la
separación de sustancias químicas.
V. Emplear técnicas cromatográficas para la separación
de mezclas.
69
1. Seleccionar la técnica de filtración adecuada al tipo de
muestra empleada.
2. Montar los dispositivos de filtración.
3. Ejecutar el procedimiento de acuerdo al tipo de filtración
seleccionada, contemplando las normas de seguridad
pertinentes.
1. Seleccionar la técnica de evaporación adecuada al tipo
de muestra empleada.
2. Montar los dispositivos para realizar evaporaciones.
3. Ejecutar el procedimiento adecuado al método de
evaporación seleccionado, contemplando las normas de
seguridad pertinentes.
1. Seleccionar el método de sedimentación adecuado al
tipo de muestra empleada.
Habilidades
2. Montar los dispositivos para realizar los procesos de
sedimentación.
3. Manejar equipos centrífugos de acuerdo a su manual de
operación.
4. Ejecutar el procedimiento correspondiente al método de
sedimentación seleccionado, contemplando las normas
de seguridad pertinentes.
1. Seleccionar los disolventes adecuado al tipo de muestra
empleada
2. Montar los dispositivos para realizar los procesos de
extracción
3. Ejecutar el procedimiento correspondiente al proceso de
extracción, teniendo en cuenta las normas de seguridad.
1. Seleccionar el método cromatográfico de acuerdo al tipo
de muestra empleada
2. Montar el dispositivo de separación cromatográfica
3. Ejecutar el procedimiento de separación cromatográfica,
contemplando las normas de seguridad.
70
Instrucciones para el Docente
Profesor en esta práctica, se conjuntan todas las competencias del submódulo,
con sus respectivas habilidades, esta actividad se diseña para demostrar si el
alumno alcanzó las competencias adquiridas durante el submódulo.
El objetivo básico que se proporcionó a los educandos, fue una amplia gama de
técnicas de gran utilidad en las actividades desarrolladas en un laboratorio
químico.
Se plantea que el alumno pueda llevar a cabo en forma conjunta todas la técnicas
utilizando por ejemplo una muestra de agua residual a la cual se le puede practicar
las técnicas de filtración, evaporación, sedimentación, extracción con solventes y
utilizar de paso la normatividad que se emplea para su análisis en el ámbito
laboral..
Instrucciones al alumno
El profesor te va a proporcionar una muestra de agua residual, en la cual vas a
practicar las técnicas de separación de mezclas vistas en el Submódulo que
acabas de terminar. Todas ellas tienen un sustento tanto técnico analítico como de
normatividad (NMX). Se te pide que determines los sólidos suspendidos, disueltos
totales aplicando en específico técnicas de filtración, evaporación, sedimentación,
y al final realices un análisis del contenido de grasas y aceites mediante una
extracción con un equipo Soxhlet.
Recursos Materiales de Apoyo
Matraces kitazato
Embudos
Adaptadores para embudo
Mangueras de vacío
Bomba de presión vacío
Filtros Whatman No 40
Horno
Capsula de evaporación
Crisol Gooch
Termómetro
Mechero de Bunsen
Mufla
Balanza analítica
Probetas graduadas de 10 ml, 50 ml, 100 ml
Equipos Soxhlet completos
Mangueras de látex
71
Planchas de calentamiento
Agitador magnético
Agentes limpiadores diversos
Laboratorio con tarja
Papel absorbente
Prendas de protección
Guantes
Lentes de protección
Batas
Reactivos
Hexano
Agua destilada
Agua corriente
Nitrato de plata 0.1 N
Cloruro de sodio 1 n
CONTINGENCIAS
CONTINGENCIA
Falta de suministro de gas
Falta de suministro de agua
Falta de energía eléctrica
Falta de reactivos y sustancias
químicas
Falta de cristalería
Equipos de medición no funcionen
bien
72
SOLUCIÓN
Verificar si hay en existencia, si no hay
preparar mecheros de alcohol
Comprobar que no falte el suministro
de la red municipal o bien comprobar
que los garrafones del agua destilada
estén llenos
Comprobar que no falte el suministro
en el laboratorio
Verificar si hay en existencias, si no los
hay buscar sus equivalentes
Conseguir toda la cristalería necesaria
Revisar funcionamiento y calibración de
los aparatos
ERRORES TÍPICOS AL REALIZAR LA PRÁCTICA
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
No pesar las cantidades necesarias de sustancias químicas
No medir volúmenes exactos de los reactivos
No utilizar los materiales de limpieza adecuados
Falta de identificación de los materiales limpios
No enjuagar en forma eficiente el material y tengan residuos del agente
limpiador y esto interfiera con los resultados
No tener los filtros adecuados
No controlar la temperatura de los aparatos
No tomar los pesos en condición de peso Constante
No utilizar desecadores con agentes desecadores
No respetar tiempos para llevar a cabo los procesos
No hacer bien los registros de peso
73
Conclusiones de la Guía de Aprendizaje
En estas competencias como con la asesoría de tu docente has
desarrollado las habilidades, destrezas y conocimientos necesarios
para separar las mezclas a través de métodos físicos como lo son la
filtración, evaporación, sedimentación, extracción con solventes y
cromatografía en el laboratorio Químico Biológico. De tal forma que tengas la
confianza necesaria en tu trabajo y desempeño y que de esta forma cumpla con
los objetivos propuestos en este modulo. Estos conocimientos los utilizaras
durante la realización de otro tipo en otro tipo de análisis.
Todas las actividades propuestas en la presente guía, serán evaluadas usando los
instrumentos de evaluación: guías de observación para medir el desempeño del
alumno y las listas de cotejo para los productos logrados.
74
Fuentes de Información
I.P.N. (1992). Técnicas instrumentales. México D.F. Ediciones I.P.N.
Orozco Fernando (1995). Análisis químico cuantitativo. México D.F. Editorial Porrúa.
S.A.
Strobel (1992). Instrumentación química. México D.F. Editorial Limusa.
Instituto Tecnológico y de Estudios Superiores de Monterrey. (2002). Laboratorio digital
interactivo. Tomo: Química inorgánica, México D.F. Grupo editorial Patria.
Hackett, W.J. y G.P. Rubbins. (1985). Manual de prevención de accidentes y primeros
auxilios. México Editorial Porrua.
Página electrónica de las Normas Oficiales Mexicanas (NOM) http://
www.innsz.mx/transp/juri/normas.html
75
Glosario
Bureta: Son tubos largos, graduados, de diámetro interno uniforme,
provistas con una llave en la parte inferior
Capsula de porcelana: Equipo para calentar o fundir sustancias sólidas o
evaporar liquidas
Embudo: Transvasa líquidos de un recipiente a otro, evitando que se
derrame liquido, también se utiliza en operaciones de filtración.
Escobillón: cepillo con cerdas para limpiar la cristalería
Mechero de Bunsen. Fuente de calor
Pipeta: Dispositivo que sirve para colectar líquidos en volúmenes
conocidos.
Pipeta graduada. Mide volúmenes exactos de líquidos.
Soporte universal. Dispositivo de sostén y soporte de la cristalería de
amplio uso.
Termómetro. Aparato que sirve para medir temperaturas.
Tripé. Estructura que sirve para detener la tela de calentamiento.
Agentes de limpieza. Sustancias químicas de diversa composición
utilizadas para limpiar la cristalería
76
Anexos
Nivel de competencia
Las normas de competencia laboral están elaboradas para reflejar condiciones
reales de trabajo que se presentan en diferentes grados de complejidad, variedad
y autonomía. Tales grados generan distintos niveles de competencia requeridos
para el desempeño.
Nivel 1: Competencia en la realización de una variada gama de actividades
laborales, en su mayoría rutinarias y predecibles.
Nivel 2: Competencia en una importante y variada gama de actividades laborales,
llevadas a cabo en diferentes contextos. Algunas de las actividades son complejas
o no rutinarias y existe cierta autonomía y responsabilidad individual. A menudo,
puede requerirse la colaboración con otras personas, quizás formando parte de un
grupo o equipo de trabajo.
Nivel 3: Competencia en una amplia gama de diferentes actividades laborales
llevadas a cabo en una gran variedad de contextos que, en su mayor parte, son
complejos y no rutinarios. Existe una considerable responsabilidad y autonomía y,
a menudo, se requiere el control y la provisión de orientación a otras personas.
Nivel 4: Competencia en una amplia gama de actividades laborales profesionales
o técnicamente complejas llevadas a cabo en una gran variedad de contextos y
con un grado considerable de autonomía y responsabilidad personal. A menudo,
requerirá responsabilizarse por el trabajo de otros y la distribución de recursos.
Nivel 5: Competencia que implica la aplicación de una importante gama de
principios fundamentales y técnicas complejas en una amplia y a veces
impredecible variedad de contextos. Se requiere una autonomía personal muy
77
importante y, con frecuencia, gran responsabilidad respecto al trabajo de otros y a
la distribución de recursos
sustanciales. Asimismo, requiere de responsabilidad
personal en materia de análisis y diagnósticos, diseño, planificación, ejecución y
evaluación.
Tabla resumen de las actitudes medibles
ACTITUDES.
COMPORTAMIENTOS
1
Cooperación.
Ayudar y apoyar a otros en la ejecución de una tarea.
Trabajar de forma conjunta para realizar una función o
tarea que implique un proceso laboral.
2
Iniciativa.
Ofrecer alternativas de solución.
Realizar acciones preventivas a una falla.
3
Limpieza.
Realizar con pulcritud el trabajo.
Observar un aseo personal.
4
Orden.
Establecer y/o respetar prioridades y secuencia en los
procedimientos para efectuar una tarea.
Presentar de forma clara y comprensible los
resultados del trabajo.
5
Responsabilidad.
Realizar el trabajo de acuerdo con los estándares de
calidad requeridos.
Ejecutar oportunamente las tareas.
6
Tolerancia.
Disposición para comprender y atender las diferencias
de los demás.
7
Amabilidad.
Dar un trato cordial a las personas.
8
Perseverancia.
Demostrar un interés permanente por lograr lo
propuesto.
78
Laboratorista
Químico
Submódulo II
•••MANEJA LAS TÉCNICAS DE IDENTIFICACIÓN
MICROBIOLÓGICAS DE ACUERDO A LAS NOM •••
Reforma Curricular del Bachillerato Tecnológico
Guía del Alumno de la
Carrera de Técnico Laboratorista Químico
Profesores que elaboraron la guía didáctica del módulo
profesional de la carrera de técnico:
Laboratorista Químico
NOMBRE
ESTADO
Guillermo M. Martínez García
Baja California
José Gonzalo García Flores
Tlaxcala
Marcelo García Resendez
Coahuila
Blanca Patricia Vargas Razo
Guanajuato
Coordinadores de Diseño:
NOMBRE
ESTADO
Ismael Lee Cong
Quintana Roo
Abimael H. Robles Jasso
Coahuila
Coordinador del Componente de Formación Profesional:
NOMBRE
Espiridión Licea Pérez
Objetivo General
En este submódulo obtendrás las habilidades destrezas y
competencias necesarias para manejar las técnicas de identificación
microbiológicas de acuerdo a las Normas Oficiales Mexicanas.
Aprenderás a
realizar pruebas de identificación presuntiva y
confirmatoria de los microorganismos.
¿Por qué es importante la microbiología?
La prosperidad del hombre y su bienestar, depende en gran parte del
dominio que se tenga sobre las poblaciones microbianas, sea en el
aspecto biotecnológico, médico, agrícola e industrial, para lo cual
necesita del conocimiento de las condiciones físicas, fisiológicas,
bioquímicas y su comportamiento tanto en el ámbito parasitario, como
en la reproducción de los mismos, ya sea para el aprovechamiento
industrial de subproductos metabólicos o bien como fuente de proteína
unicelular, para lo cual debemos de conocer las características de su
crecimiento, sus condiciones físicas favorables como son los siguientes
parámetros: temperatura, pH y los medios apropiados en el cual se
desarrollan tanto "in vivo" como "in Vitro".
También es importante conocer las formas de inhibición y destrucción,
así como la extirpación de muchos de ellos, como es el caso de
microorganismos que actúan como contaminantes, por ejemplo: En la
depuración del agua, pasteurización de la leche, refrigeración de
alimentos, etc., que con dichas tecnologías se tiende al control de las
poblaciones microbianas.
El aprendizaje de estas técnicas, te permitirá adquirir habilidades y
destrezas aplicables en diversas áreas del análisis químico biológico.
Además se promoverá la adquisición de actitudes de orden,
responsabilidad y limpieza que son preciadas en muchos ámbitos de
trabajo.
En esta guía podrás adquirir un nivel de competencia 2.
Índice
I.
Mapa curricular
II.
Introducción al curso
III.
Desarrollo de competencias
1. Realizar las pruebas de identificación presuntivas
de los microorganismos
2. Realizar
las
pruebas
de
identificación
confirmatorias de los microorganismos.
IV.
Conclusiones de la guía de aprendizaje
V.
Fuentes de información
VI.
Glosario
VII.
Anexos
Mapa Curricular
Página 7
Un mensaje para ti
Te encuentras en el módulo II, submódulo II de tu carrera, como tu mismo has
podido experimentar, haz adquirido las competencias del submódulo l, las cuales
son las técnicas de filtración, de evaporación, sedimentación, técnicas de
extracción con solventes y técnicas cromatográficas necesarias para la separación
de mezclas de sustancias; pero debes continuar con tu aprendizaje para conocer
las técnicas que irán complementando tu formación profesional en este
submódulo. Es importante que antes de iniciar, entiendas cuales son los
contenidos, las expectativas, las competencias que vas a adquirir, así como las
habilidades, destrezas y actitudes que vas a desarrollar en los submódulos
subsecuentes.
Durante este submódulo, aprenderás las técnicas básicas para preparar medios
de cultivo sólidos y líquidos, esterilizar materiales necesarios para el cultivo,
aislamiento e identificación de microorganismos, las técnicas de tinción y
distinguir características morfológicas, macroscópicas y microscópicas.
Cuando aprendas las técnicas microbiológicas, estas herramientas de trabajo te
permitirán trabajar en una diversidad de laboratorios analíticos, como la industria
alimenticia, farmacéutica, y la investigación ambiental. Todas estas actividades
son extremadamente importantes en nuestra existencia y dependemos de estas
todos los días.
Este segundo módulo de tu carrera profesional técnica es importante al igual que
los demás, porque debes considerar que estás dentro de un proceso donde te iras
desenvolviendo para adquirir la seguridad y confianza necesaria en tu etapa de
estudiante y como trabajador en alguna empresa del ramo.
Por las características propias de esta ciencia se requiere que trabajes más
tiempo en el laboratorio, donde tendrás la oportunidad de manejar otras
condiciones de trabajo así como equipos completamente distintos a los que se
manejan en los análisis químicos, además de tener sesiones, en forma eventual
en el aula, donde se explicaran los aspectos teóricos básicos.
Con el propósito de conocer tus avances, tendrás la oportunidad de demostrar las
habilidades y destrezas adquiridas al realizar las técnicas de identificación
microbiológicas que realizaras durante este submódulo. Los instrumentos de
evaluación estarán de acuerdo a criterios de tu desempeño, y productos
entregados.
¡Te damos la más cordial bienvenida al segundo submódulo de tu carrera y te
deseamos que todos tus objetivos y metas sean logrados plenamente!
Página 8
Simbología
PRÁCTICA
EJEMPLO
ERRORES TÍPICOS
EJERCICIO
CONCLUSIONES
INTRODUCCIÓN
CONTINGENCIA
OBJETIVO
Página 9
Competencias, habilidades y destrezas
Módulo II
Submódulo II
Competencias
a Desarrollar
Realizar técnicas de análisis cualitativo Químico-Biológicas
en el laboratorio.
Manejar las técnicas de identificación microbiológicas de
acuerdo a las NOM
1. Realizar las pruebas de identificación presuntivas
de los microorganismos.
2. Realizar las pruebas de identificación confirmatorias
de los microorganismos.
Introducción
En esta guía encontrarás información suficiente que te ayudará a
introducirte en el fascinante universo de la vida microscópica, la
Microbiología. Al incursionar en estos temas, desarrollarás habilidades
que te harán competente en el terreno de la ciencia y la tecnología
microbiológica, cuando lo logres, podrás desempeñarte en el sector salud,
industrial, en agricultura y ganadería.
El profesor te indicará las actividades que debes realizar como es la esterilización
de materiales y la preparación de medios de crecimiento; utilizarás las técnicas de
cultivo, aislamiento y tinción de acuerdo a las normas oficiales, y también podrás
distinguir la morfología de los microorganismos, esto lo realizarás mediante
ejemplos, ejercicios y practicas.
Cuando hayas obtenido los conocimientos, habilidades y destrezas, el profesor te
pondrá a que realices pruebas de identificación presuntiva de los
microorganismos, además observará que tu actitud cambie, ya que serás más
responsable, ordenado y limpio en el trabajo microbiológico. Todo esto será
considerado para que te reconozcan la nueva competencia que has adquirido.
Página 10
COMPETENCIA
I.
1.
Preparar medios de cultivo sólidos y líquidos de
acuerdo a los estándares de calidad
2.
Esterilizar materiales empleados en el cultivo de
microorganismos.
3.
Efectuar las técnicas de cultivo y aislamiento de
microorganismos, de acuerdo a las Normas
Oficiales.
4.
Ejecutar
las
técnicas
de
tinción
de
microorganismos empleando las Normas
Oficiales.
5.
Distinguir las características morfológicas
macroscópicas y microscópicas de los
microorganismos.
HABILIDADES
RESULTADO
DE
APRENDIZAJE
Realizar las pruebas de identificación
presuntivas de los organismos
Al término estas habilidades serás capaz de preparar medios
de cultivo, esterilizarlos, desarrollar las técnicas de cultivo,
realizar técnicas de tinción así como las características
morfológicas de los microorganismos para la identificación
microbiológica de acuerdo a las Normas Oficiales Mexicanas.
Desarrollo
El manejo apropiado y responsable de los materiales, equipos y espacios del
laboratorio, te permitirán demostrar que se ha logrado manejar las técnicas y
procedimientos microbiológicos. Es importante que tomes en cuenta con mucha
atención las indicaciones que te da el profesor, la guía y las que se encuentren en
el laboratorio.
Para cultivar los microorganismos en el laboratorio es necesario conocer los
requerimientos nutricionales de cada cepa en particular y controlar factores físicos
como temperatura y potencial Hidrógeno (pH) (la mayoría de las bacterias pueden
crecer a una temperatura de 30 °C o más aunque algunas cepas se alejan mucho
de este rango); el rango normal del pH tolerado es de 5 a 8. Para controlar el pH,
se usan generalmente medios de cultivo regulados.
Página 11
Los microorganismos como las plantas requieren nutrientes en solución para
poderlos asimilar. Por ello se debe seleccionar el medio de cultivo de tal manera
que contenga los elementos necesarios para el adecuado crecimiento de la cepa
que se desea.
Los medios de cultivo se han clasificado de acuerdo con su composición química y
el uso a que se destinan en: enriquecidos, selectivos, diferenciales principalmente.
O bien considerando su consistencia se clasifican en: sólidos, semisólidos y
líquidos.
En la preparación de medios de cultivo existen algunos materiales de uso muy
común como son las peptonas, el extracto de carne, extracto de levadura y el
Agar. Estos materiales, nutrientes para la célula, hacen posible el desarrollo de
una gran cantidad de microorganismos.
El caldo nutritivo y el Agar nutritivo son ejemplos de medios de cultivo líquido y
sólido que permiten el desarrollo de muchos tipos de microorganismos
heterótrofos.
La esterilización es la eliminación completa de cualquier forma de vida y existen
varios métodos para llevarla a cabo.
La elección del método depende de la naturaleza física del material al que se va
esterilizar y del uso que se le piensa dar. Entre los métodos utilizados tenemos:
El calor al rojo que se utiliza para las asas de platino empleadas en la siembra o
inoculación, para las bocas de los tubos de cultivo y frascos, portaobjetos y
cubreobjetos. Se esteriliza suspendiéndolos en la flama del mechero.
La esterilización por vapor esteriliza por coagulación de las proteínas. El vapor a
presión es un agente esterilizante debido a que se alcanzan temperaturas
superiores a las alcanzadas por ebullición.
El aparato de laboratorio diseñado para esterilizar por éste método se llama
autoclave. Consiste en una doble cámara que puede saturarse de vapor y
mantenerse a una determinada presión y temperatura durante un tiempo largo. Es
importante que el aire de la cámara sea reemplazado por completo por vapor
saturado. Si hay aire presente se alcanzará una temperatura inferior.
Este método es empleado para esterilizar medios de cultivo, soluciones,
cantidades medidas de agua en tubos o botellas, etc.
Generalmente se opera a una presión de 15 lb/pul2 (121 °C). El tiempo de
operación depende de la naturaleza del material por esterilizar, del tipo de
recipiente y del volumen. La esterilización por calor seco, a diferencia del calor
húmedo, deshidrata las células y oxida sus proteínas. Es recomendable exponer el
material por lo menos una hora 30 minutos a una temperatura de 180 a 220°C,
que se controla por medio de un termostato.
Este método de esterilización se emplea para material de vidrio.
Para obtener un buen frotis, debe "extenderse" el material, con objeto de formar
una película delgada, y obtener así una sola capa de bacterias, perfectamente
separadas sobre el portaobjetos. Con esta preparación previa pueden observarse
perfectamente células aisladas, ya que de otra forma, los microorganismos se
aglomeran en masas sólidas impenetrables a la luz.
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Es necesaria la tinción, ya que la diminuta célula bacteriana en su estado natural
permitirá el paso de cantidad excesiva de luz y no se puede tener una buena
observación.
Las células toman la tinción total o parcialmente de acuerdo con una relación
química entre alguna sustancia celular y el colorante o bien, su superficie queda
teñida por un mecanismo de atracción. En otras palabras las propiedades
tintoriales de una célula dependen de su composición química y las diferencias en
sus reacciones de coloración, constituyen índices importantes para distinguir unas
bacterias de otras.
Existen dos grandes métodos de tinción para diferenciar a las bacterias: la tinción
al GRAM que separa a las bacterias en GRAM positivas y GRAM negativas,
dependiendo esto de la coloración que tome la célula. La otra tinción es la de
ZIEHL-NEELSEN o de ácido-resistencia que se emplea para identificar algunos
grupos de bacterias con alto contenido de lípidos.
Las bacterias, junto con los protozoarios, las algas y los hongos incluyendo a los
microscópicos (levaduras), constituyen los llamados microorganismos. El término
microorganismo no tiene un significado taxonómico preciso sino que agrupa a
todos los organismos de dimensiones microscópicas (< 0.1mm) aunque presenten
grandes diferencias entre si. Así por ejemplo incluye organismos procariotas
(bacterias), eucariotas (hongos, protozoarios, algas). Los virus constituyen un
grupo especial ya que no presentan las propiedades fundamentales de la célula,
se les denomina entidades biológicas. También difieren notablemente en el
tamaño aunque sean todos microscópicos; en una escala comparativa tenemos:
Hongos filamentosos > Protozoarios > levaduras > bacterias > virus
Todas las células requieren para su crecimiento normal de: agua, una fuente de
carbono, de nitrógeno, azufre, fósforo, energía y sales minerales en pequeñas
cantidades como: sodio, potasio, calcio, magnesio.
Los medios de cultivo se han clasificado de acuerdo con su composición química y
el uso a que se destinan en: enriquecidos, selectivos, diferenciales principalmente.
O bien considerando su consistencia se clasifican en: sólidos, semisólidos y
líquidos.
En la preparación de medios de cultivo existen algunos materiales de uso muy
común como son las peptonas, el extracto de carne, extracto de levadura y el
Agar. Estos materiales, nutrientes para la célula, hacen posible el desarrollo de
una gran cantidad de microorganismos.
El caldo nutritivo y el Agar nutritivo son ejemplos de medios de cultivo líquido y
sólido que permiten el desarrollo de muchos tipos de microorganismos
heterótrofos.
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PRÁCTICA GUIADA
COMPETENCIA
HABILIDADES
I.
Realizar las pruebas de identificación
presuntivas de los organismos
1. Preparar medios de cultivo sólidos y líquidos de
acuerdo a los estándares de calidad.
2. Esterilizar materiales empleados en el cultivo de
microorganismos.
Instrucciones al docente
El instructor indicará los medios de cultivo que se van a preparar y el
procedimiento para esterilizarlos durante esta sesión
Instrucciones al alumno
Mediante esta práctica conocerás y aprenderás a preparar y esterilizar, los
medios de cultivo que frecuentemente se utilizan para favorecer el crecimiento de
microorganismos, así como su composición y forma de elaboración. Por este
motivo, se pide tu colaboración entusiasmo, dedicación y atención a todas las
indicaciones.
PREPARARACIÓN Y ESTERILIZACIÓN DE MEDIOS DE CULTIVO
Seguir las instrucciones de cada uno de los medios de cultivo, tomar la parte
proporcional de éste y disolverlos en agua destilada, mezclar hasta obtener una
suspensión uniforme, calentar agitando frecuentemente, hervir durante un minuto.
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Tapar el recipiente que contiene el medio con algodón, de tal manera que quede
firme, cubrirlo con papel aluminio.
Esterilizar en autoclave a una temperatura de 121°C, o sea 15 libras de presión
por pulgada cuadrada por 15 minutos (o la temperatura indicada para el medio).
Sacar el medio de la autoclave, enfriar a una temperatura aproximada de 45°C
(temperatura soportable al dorso de la mano).
Autoclave
Cinta testigo
Esporas para control de
de la esterilización
Vaciar en placas hasta la altura indicada en las mismas (aproximadamente de 15
a 20 ml), tapar y dejar solidificar con la tapa hacia arriba como se muestra en la
fotografía siguiente.
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Medio en tubo inclinado: Una parte del medio preparado en las instrucciones
anteriores y después de que hierva, pasarlo a los tubos de cultivo y taparlos con
algodón, o en su caso con tapón de rosca; colóquelos en posición vertical en un
recipiente y esterilice en el autoclave. Después de la esterilización, colóquelos en
la posición inclinada levantando la parte donde se encuentra el tapón. Dejando el
"botón" lo suficientemente grande par que se conserve mayor tiempo el medio.
Medios de cultivo para picadura: Siga el mismo procedimiento anterior, sólo que
en lugar de inclinar los tubos, déjelos en posición vertical.
Medios de cultivo líquidos: Siga las instrucciones del medio deshidratado y
después de esterilizar, dejar los tubos en posición vertical.
Tubos con medios de cultivo
EJERCICIO
Contesta las preguntas siguientes de forma clara y precisa
1. Explique concretamente a qué se llama medio de cultivo
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2. Diga a qué se llama medio sintético y a qué medio no sintético. Dar tres
ejemplos de cada uno
3. ¿Cuáles son las ventajas y desventajas de emplear medios de cultivos
sintéticos y no sintéticos?
4. Cite algunas propiedades de Agar.
5. Indique un método para ajustar el pH de un medio de cultivo
6. ¿Cuáles son los ingredientes del Agar nutritivo y qué tipo de nutrientes
proporcionan para el desarrollo de los microorganismos?
7. Indique las diferencias entre un medio de cultivo enriquecido y selectivo para
pruebas bioquímicas.
8. ¿Qué precauciones se deben considerar en la preparación y esterilización de
los medios de cultivo?
PRÁCTICA 1
COMPETENCIA
I.
HABILIDADES
Realizar las pruebas de identificación
presuntivas de los organismos
1. Preparar medios de cultivo sólidos y líquidos
de acuerdo a los estándares de calidad
2. Esterilizar materiales empleados en el cultivo
de microorganismos.
Instrucciones al docente
El instructor proveerá un medio de cultivo deshidratado, por ejemplo Agar
nutritivo, solicitará que el alumno lo prepare y esterilice durante esta sesión
Instrucciones al alumno
Mediante esta práctica vas a preparar un medio de cultivo y las técnicas para
esterilizarlos. Y al final entregaras al docente los cálculos realizados, así como
los tubos, las cajas con agar que obtuviste durante esta práctica.
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CONTINGENCIAS
CONTINGENCIA
•
SOLUCIÓN
Solicitar su compra antes de
realizar la practica.
Verificar voltajes apropiados.
Falta de agua destilada
•
•
•
Verificar mantenimiento.
Utilizar una olla de presión.
Solicitar su compra.
Balanza con pesos erróneos
•
•
Verificar funcionamiento
Revisar calibración.
Que se pierda volumen.
•
Evitar derramar la mezcla
•
Falta de gas en el laboratorio
Energía eléctrica
Autoclave presenta fallas
ERRORES TÍPICOS
•
•
•
•
•
Falta de control de la temperatura por sobrecalentamiento del medio.
Medición incorrecta de volúmenes.
Cálculos erróneos en la estimación de pesos en los medios
Fallas en el control de las condiciones de esterilización, temperatura,
presión y tiempo.
Vertido en placa sin control de condiciones estériles
COMPETENCIA
HABILIDADES
RESULTADO
DE
APRENDIZAJE
I.
Realizar las pruebas de identificación
presuntivas de los organismos
3. Efectuar las técnicas de cultivo y aislamiento de
microorganismos, de acuerdo a las Normas
Oficiales.
Al término de estas habilidades serás capaz de manejar las
técnicas de cultivo y el aislamiento para la identificación
microbiológicas de acuerdo a las Normas Oficiales
Mexicanas.
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Desarrollo
La inoculación de medios para cultivo e identificación de microorganismos es un
procedimiento fundamental e importante en toda investigación microbiológica, es
por eso que se debe tener cuidado con esta técnica con el objeto de evitar la
contaminación de los cultivos; las medidas de precaución que se aplican para
prevenir la contaminación comprenden el procedimiento denominado técnica
aséptica. Es de suma importancia tomar en cuenta que los ingredientes y los
utensilios de vidrio que se usan en la preparación de los medios pueden contener
microorganismos indeseables, por tal motivo los medios recién preparados se
deben esterilizar inmediatamente, los tubos que contienen medio se tapan con
tapón de algodón o tapas metálicas o plásticas con el fin de evitar la penetración
de microorganismos extraños. Otras precauciones que se deben tener en los
procedimientos de aislamiento y cultivo de microorganismos es flamear el borde
de los tubos y el calentamiento al rojo del asa o agujas de inoculación.
La práctica que se propone está destinada a que el estudiante se familiarice con
las técnicas fundamentales de siembra empleadas para aislar y desarrollar cultivos
microbianos; además de observar las diferentes características de crecimiento
como son: turbidez, formación de sedimento, crecimiento en la superficie en el
caso de medios líquidos. En medios sólidos, se observa la formación de colonias
en su extensión, color, opacidad, consistencia y modificación que sufre el medio
por el metabolismo bacteriano.
PRÁCTICA GUIADA
COMPETENCIA
HABILIDADES
I.
Realizar las pruebas de identificación
presuntivas de los organismos
3. Efectuar las técnicas de cultivo y aislamiento de
microorganismos, de acuerdo a las Normas
Oficiales.
Instrucciones al docente
El instructor explicará las diferentes técnicas de cultivo, haciendo énfasis en los
diferentes medios de cultivo, sólidos y líquidos, y posteriormente hablara sobre los
procedimientos establecidos para aislar microorganismos.
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Instrucciones al alumno
Mediante esta práctica adquirirás habilidades y destrezas para sembrar y aislar
microorganismos en un medio de cultivo. Por este motivo, se pide tu colaboración
entusiasmo y dedicación y atención a todas las indicaciones.
TECNICAS PARA SEMBRAR EN MEDIOS DE CULTIVO
Asa de Platino
Esterilización del asa
Cultivos en medios sólidos
Puede efectuarse en tubos de ensayo o en cajas o placas de Petri.
a) Placas de Petri
La siembra puede realizarse en superficie de la placa. La técnica más común para
la siembra de bacterias aerobias es la de las estrías en superficie, ésta es una
técnica cualitativa muy sencilla y requiere poco material; nos permite conocer el
tipo de microorganismos en una muestra. A continuación se esquematiza la
técnica de siembra para el desarrollo masivo de microorganismos o para la
obtención de cultivos puros.
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Procedimiento
1. Siembra en superficie
Al inocular la placa de Petri, siémbrala y mantenga la tapa inclinada por encima
del agar para proteger la superficie contra contaminación durante cada paso de la
operación de sembrado. Se toma la muestra con asa la que se esteriliza por
flameado (incineración) previamente y se enfría cerca del mechero. Se trazan las
estrías en diferentes secciones de acuerdo a la técnica seleccionada (se
recomienda flamear el asa entre cada sección. Trabajar en área estéril y al lado de
un mechero. Otro método de sembrar microorganismos requiere el uso de una
varilla de vidrio doblada en ángulo (técnica de siembra por bañado). Se deposita
en la superficie del medio de cultivo 100 µL de la muestra líquida concentrada o
previamente diluida y con la varilla de vidrio previamente esterilizada (con alcohol
70% e incinerado y enfriado) se extiende el cultivo en diferentes direcciones.
Procedimiento para sembrado en superficie en placa.
A) flamear el asa
B) obtener asépticamente una azada de inóculo,
C) sembrado del material sobre el medio de cultivo estéril siguiendo los patrones
elegido.
El aislamiento de las colonias en cultivos en placas de Petri se realiza luego de
invertir las mismas y de incubarlas de acuerdo a las exigencias de cada género en
estudio.
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2- Siembra en inclusión (incorporado)
Se coloca un volumen conocido (1mL) de distintas diluciones de la muestra si se
desea sembrar para efectuar recuentos de células viables, en el fondo de una caja
de Petri estéril.
Sobre el inóculo se agregan 20 ml de medio de cultivo fundido y termostatizado a
45°C. Se agita la placa, moviéndola 4 veces en sentido horario, 4 en sentido
antihorario, una vez de arriba a abajo, una vez hacia los costados y una vez en
sentido antihorario.
Las placas se incuban invertidas, ya que la alta concentración de agua en el medio
puede provocar condensación durante la incubación y si cae sobre la superficie
del agar, se extiende dando un crecimiento confluente.
En medio sólido cada célula viable dará origen a una colonia y por lo tanto la
siembra en placas se puede utilizar, no solo para cultivar microorganismos, sino
además para contar y aislar.
En general cuando se quieren tener colonias aisladas a partir de un material
determinado, es necesario diluir la muestra en tubos con suero fisiológico estéril.
b) Tubos de ensayo
1) Tubos con agar inclinado. La inoculación se realiza a partir de colonias aisladas
y se mueve el asa o la punta suavemente sobre la superficie del agar con un
movimiento en zig-zag desde el fondo hasta la parte superior, cuidando de no
dañar el agar.
2) Tubos con medio sólido horizontal. Se siembran introduciendo una punta en el
centro del agar. También se llama siembra por picadura evitando tocar el fondo.
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3) Tubos con medios semisólidos. Se inoculan por picadura y se emplean para
estudios de motilidad o bioquímicos y para enriquecimiento de microorganismos
microaerofílicos.
Método de inoculación en tubo con agar inclinado.
A) flamear el asa B) obtener un inóculo,
C y D) sembrar en estrías en la superficie del pico de flauta (zig-zag).
Aislamiento
El aislamiento de microorganismos consiste en obtener un solo tipo de los mismos
a partir de una población mixta. En la naturaleza, los microorganismos se
encuentran asociados, por lo que se recurre a la técnica de aislamiento para
separarlos. Estas técnicas nos conducen a la obtención de un cultivo puro o
axénico, que es aquel que contiene una sola especie microbiana. Los cultivos
puros son útiles para identificar y estudiar las características de un
microorganismo dado.
Cuando el microorganismo que se desea aislar e identificar se encuentra en baja
proporción en la muestra, o interesa un solo tipo de microorganismo, se realiza un
procedimiento previo, llamado enriquecimiento, que involucra una primera etapa
de aumento del número de microorganismos del tipo deseado en relación al resto
de la población. Luego se aisla por el método de estrías o por dilución en la
superficie de medio sólido y se identifica.
Para aislar se utiliza alguno de los siguientes procedimientos:
a) aislamiento por estrías
b) aislamiento por dilución
Aislamiento en placa por estrías
Existen distintas técnicas, el objeto es obtener colonias aisladas.
Técnica (a)
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Consiste en cargar el asa con la muestra y hacer estrías paralelas en la cuarta
parte de la superficie de la placa; se quema el asa, se enfría, se gira la placa 90º y
se vuelve a estriar tocando 3 o 4 veces el área sembrada inicialmente y cubriendo
otro cuarto de placa. Por último, sin quemar el asa, se estría el resto de la
superficie sin sembrar.
Técnica (b)
Con el asa cargada se hacen 3 o 4 estrías; se quema el asa, se hacen 3 o 4
estrías perpendiculares a las anteriores, se quema el asa y se repite el
procedimiento hasta agotar la superficie de la placa.
Técnica (a)
Técnica (b)
Aislamiento por dilución en medio sólido
Se emplean tanto el método de siembra incorporada como el de siembra en
superficie. Suele ser necesario diluir la muestra. Para ello se puede preparar las
diluciones decimales en condiciones asépticas usando suero fisiológico o algún
otro diluyente. La siembra incorporada se realiza tal como se describió
anteriormente.
También se pueden preparar las diluciones directamente en tubos de agar fundido
y termostatizado (20 mL); se agita por rotación entre las manos y se vierte en
placas de Petri estériles.
Cultivo puro
A partir de colonias aisladas en medio no selectivo se realiza un examen
microscópico que debe mostrar células razonablemente semejantes respecto al
Gram y a la morfología.
En el caso de medios selectivos las colonias aisladas deben aislarse nuevamente
en medio no selectivo por el método de estrías. Esto se conoce como
reaislamiento.
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Una vez desarrolladas (próxima clase) se describen las características de las
colonias y otros caracteres de los cultivos, que ayudan en la taxonomía de los
cultivos bacterianos
1.- Observando las características y cantidad de relativa de cada tipo de colonia
aislada en el agar. Las características consideradas para la descripción de la
morfología colonial de las bacterias son: color, forma, tamaño, borde, elevación,
superficie, pigmentos, etc.
2.- Determinando la pureza por la tinción de Gram de cada tipo de colonia.
3.- Observando los cambios en el medio que rodea a las colonias, que reflejan la
actividad metabólica específica de las bacterias recuperadas.
EJERCICIO
Contesta el cuestionario siguiente
1. ¿Qué es un cultivo microbiológico?
2. ¿Qué es una colonia bacteriana?
3. ¿A qué se le denomina cepa en microbiología?
4. ¿Qué información proporciona el desarrollo de bacterias en medios líquidos?
6. ¿Qué características de los microorganismos se aprovechan para su
aislamiento?
7. Concepto de cultivo puro
8. Explique que métodos de aislamiento emplearía en el caso de poblaciones
microbianas presentes en:
i) el agua
ii) la leche
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PRÁCTICA 1
COMPETENCIA
HABILIDADES
I.
Realizar las pruebas de identificación presuntivas de
los organismos
3. Efectuar las técnicas de cultivo y aislamiento de
microorganismos, de acuerdo a las Normas Oficiales.
Instrucciones al docente
El instructor explicará las diferentes técnicas de cultivo, haciendo énfasis en los
diferentes medios de cultivo, sólidos y líquidos, y posteriormente hablará sobre los
procedimientos establecidos para aislar microorganismos.
Instrucciones al alumno
Mediante esta práctica adquirirás habilidades y destrezas para sembrar y aislar
microorganismos en un medio de cultivo. Por este motivo, se pide tu colaboración
entusiasmo y dedicación y atención a todas las indicaciones.
1) Con las precauciones de trabajo en asepsia realice algunas de los
procedimientos de siembra
i) de líquido a líquido: usando asas o pipetas
ii) de líquido a sólido: por extensión o por estrías en inclusión en el agar
iii) de sólido a sólido: con asa con suspensión previa en gota de agua
iv) de sólido a líquido: con asa con suspensión previa en gota de agua
Aislamiento
Aísle alguna de las colonias de la caja de Petri:
Cada equipo iniciará el aislamiento de microorganismos en medio fresco sólido (de
medio líquido a sólido)
i) Microorganismos presentes en el agua de consumo humano
ii) Microorganismos de la leche o el agua fresca que consumes
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CONTINGENCIAS
CONTINGENCIA
•
SOLUCIÓN
Solicitar su compra antes de
realizar la practica.
Verificar voltajes apropiados.
Falta de autoclave
•
•
Verificar mantenimiento.
Utilizar una olla de presión.
Falta de agua destilada
•
Balanza con pesos erróneos
•
•
Solicitar su compra.
Verificar funcionamiento
Revisar calibración.
Que se pierda volumen.
•
Evitar derramar la mezcla
•
Falta de gas en el laboratorio
Energía eléctrica
ERRORES TÍPICOS
•
•
•
•
•
•
Medición incorrecta de volúmenes.
Técnica de siembra incorrecta.
Ruptura del agar.
Contaminación de la placa por presencia de hongos.
Falta de asepsia en el laboratorio
Vertido en placa sin control de condiciones estériles
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COMPETENCIA
HABILIDADES
I. Realizar las pruebas de identificación presuntivas de
los organismos
4. Ejecutar las técnicas de tinción de microorganismos
empleando las Normas Oficiales.
5. Distinguir
las
características
morfológicas
macroscópicas
y
microscópicas
de
los
microorganismos.
Al término de estas habilidades serás capaz de ejecutar
RESULTADO DE técnicas de tinción además de distinguir las características
macroscópicas y microscópicas para la identificación de
APRENDIZAJE
microorganismos de acuerdo a las Normas Oficiales
Mexicanas.
Desarrollo
Para la identificación de los microorganismos: se deben tomar en cuenta las
características de cultivo morfológicas y tintoriales de los microorganismos.
Bacterias
Las características empleadas en la clasificación de las bacterias son:
• De Cultivo: en medio sólido (colonias) o en medio líquido
• Morfológicas y tintoriales: forma, tamaño, forma de agruparse y respuesta a
coloraciones
• Patológicas y/o simbióticas: producción de enfermedades, asociaciones con
vegetales, animales.
• Serológicas: reconocimiento por medio de antisueros preparados por inoculación
a conejo, cobayo, con el organismo en estudio
• Genéticos: análisis de los ácidos nucleícos
Las bacterias, junto con los protozoarios, las algas y los hongos incluyendo a los
microscópicos (levaduras), constituyen los llamados microorganismos. El término
microorganismo no tiene un significado taxonómico preciso sino que agrupa a
todos los organismos de dimensiones microscópicas (< 0.1mm) aunque presenten
grandes diferencias entre si. Así por ejemplo incluye organismos procariotas
(bacterias), eucariotas (hongos, protozoarios, algas). Los virus constituyen un
grupo especial ya que no presentan las propiedades fundamentales de la célula,
se les denomina entidades biológicas. También difieren notablemente en el
tamaño aunque sean todos microscópicos; en una escala comparativa tenemos:
Hongos filamentosos > Protozoarios > levaduras > bacterias > virus
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TAMAÑO. Esta dada en milímetros.
COLOR. Se reporta la coloración de la colonia que aparece en el cultivo.
ASPECTO. Puede ser húmeda o seca, se debe tocar con el asa de platino
SUPERFICIE. Esta es lisa o rugosa.
LUZ RELEJADA. Se lee en la caja de Petri.
LUZ TRASMITIDA. Se lee en la caja de Petri.
CONSISTENCIA. Se debe tocar con el asa de platino.
La coloración de las bacterias tiene como fines:
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Los colorantes utilizados son sales en las que el anión o el catión es el
responsable del color; en algunos casos se trata de un colorante ácido o aniónico
y en otros, básico o catiónico. La célula bacteriana tiene una débil carga negativa
cuando el medio externo tiene un pH cercano a la neutralidad. Como la diferencia
de carga eléctrica es lo que determina la afinidad entre el colorante y la célula, las
bacterias tendrán afinidad por los colorantes básicos (ej.: cristal violeta y azul de
metileno).
Cuando se utiliza un solo colorante básico el método se denomina coloración
simple, mientras que se llama coloración compuesta cuando se usan dos o más; la
coloración diferencial es un caso particular de coloración compuesta, ejemplo la de
Gram.
Agrupación morfológica microscópica y tintorial de las bacterias
Aunque existe gran diversidad en la morfología de las bacterias, los organismos
individuales presentan alguna de las tres formas generales siguientes:
- elipsoidal o esférica (cocos), se presentan en pares, de a cuatro, en cadena, en
racimo
- cilíndrica o en forma de bastón (bacilos o bastones), se presentan de a dos, en
cadena, en empalizada o sin arreglo en especial.
- espiral o helicoidal (espirilos), se presentan en general como células individuales,
independientes; pero las células de las distintas especies presentan notables
diferencias de longitud, número y amplitud de las espiras y rigidez de la pared.
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EJEMPLO
Preparación de un frotis
Comprende las siguientes etapas:
1) extendido del material en un portaobjeto limpio
2) secado
3) fijación
La fijación tiene por objetivo matar los microorganismos, coagular el protoplasma
de la célula y adherir la preparación al portaobjeto. Las células se lavan si no
están fijadas, durante el proceso de tinción. El agente fijador ideal preserva las
estructuras de la célula con su forma y posición sin que aparezcan estructuras que
no existían en la célula original.
El calor es el método de fijación más utilizado. Cuando además de los
microorganismos interesa la observación de células animales o vegetales, se
realiza la fijación con metanol o formol, que altera menos que el calor la morfología
de las células eucariotas.
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Coloración de Gram.
Los microorganismos difieren física y químicamente entre si y por eso reaccionan
de una manera diferente frente a un determinado colorante. Esto constituye el
fundamento de las tinciones diferenciales.
La tinción de Gram, la más empleada en bacteriología, es una tinción diferencial.
Por este método se clasifican las bacterias en dos grupos: Gram positivos (Gram
+) y Gram negativos (Gram -), en función de su reacción frente a la coloración.
Según este procedimiento, las células previamente fijadas, se tiñen con solución
de cristal violeta, se lavan y se tratan con lugol. El iodo forma un complejo con el
cristal violeta, que sirve para fijar éste a la célula.
A continuación se agrega un decolorante (alcohol, acetona o mezclas de ambos)
en el cual el complejo yodo cristal violeta es soluble. Algunos microorganismos
son decolorados (Gram-), mientras que otros no (Gram +).
Luego de la decoloración se aplica un colorante de contraste, generalmente
safranina, que hace visibles los microorganismos Gram - que habían sido
decolorados.
Cuando se observa una preparación así teñida se ven bacterias:
azul violeta Gram + y rosadas Gram -
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Técnica de tinción de Gram
• Preparar un frotis
• Colocar el porta sobre un soporte para tinciones
• Cubrir con solución de cristal violeta y dejar actuar 1 minuto
• Lavar suavemente con agua de la llave
• Cubrir con lugol y dejar actuar 1 min. Lavar de la misma manera
• Cubrir con alcohol-acetona (50% - 50%) y dejar 30 segundos moviendo
suavemente la láminilla, hasta que no se arrastre más colorante
• Lavar con agua
• Cubrir con solución de safranina y dejar 1 min. Lavar y secar
• Observar por inmersión. Las bacterias Gram + se verán de color azul-violeta y
las Gram - rosadas.
EJERCICIO 1
Hacer que el estudiante conteste las preguntas que a continuación se presentan
para que reafirme los conocimientos adquiridos.
1) Describa algunas de las características morfológicas coloniales de bacterias en
medio sólido
2) Indique tipos de colonias obtenidas en el ejercicio anterior
3) ¿Piensas que obtuviste un solo tipo bacteriano? ¿Por qué
4) ¿Por qué es necesario efectuar coloraciones para observar bacterias?
5) ¿Cómo clasificarías la coloración de Gram?
6) ¿Cual es la etapa crucial de esta coloración?
7) ¿Cuál es la coloración de las bacterias Gram positivas?
8) ¿Por qué se fija con calor el frotis?
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PRÁCTICA 1
COMPETENCIA
HABILIDADES
I. Realizar las pruebas de identificación presuntivas de los
organismos
4. Ejecutar
las
técnicas
de
tinción
de
microorganismos
empleando las Normas
Oficiales.
5. Distinguir las características morfológicas
macroscópicas y microscópicas de los
microorganismos.
INSTRUCCIONES AL DOCENTE
De un cultivo bacteriano en una placa de Petri el alumno debe realizar:
• La morfología colonial
• Un frotis
• La tinción de Gram
• Y la morfología microscópica.
INSTRUCCIONES PARA EL ALUMNO
Debes de determinar la forma, disposición, tamaño, color, entre otras
características coloniales, frotis, tinción de Gram y la agrupación microscópica de
las distintas bacterias que te dará el docente en la práctica.
RECURSOS MATERIALES DE APOYO
Cultivos bacterianos
Portaobjetos
Reactivos para tinción de Gram
Microscopio
Asa de platino
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CONTINGENCIAS
CONTINGENCIA
•
SOLUCIÓN
Solicitar su compra antes de
realizar la practica.
Falta de autoclave
•
•
•
Verificar voltajes apropiados.
Verificar mantenimiento.
Utilizar una olla de presión.
Falta de agua destilada
•
Solicitar su compra.
Reactivos para la tinción de Gram
•
Solicitar que se preparen
Microscopios compuestos
•
Verificar que estén en buen
estado para su uso
Falta de gas en el laboratorio
Energía eléctrica
ERRORES TÍPICOS
•
Realizar el frotis grueso
•
•
•
•
•
No fijar el frotis con el calor indicado
Los tiempos en la tinción no sean los adecuados
No esterilizar el asa de platino el tiempo óptimo
Observar erróneamente en el microscopio
El objetivo de inmersión debe estar humectado con aceite de cedro, para
observar la agrupación microscópica bacteriana
No diferenciar las bacterias Gram positivas de las negativas
•
Página 35
Conclusiones de la competencia
En esta competencia adquiriste las habilidades, destrezas y conocimientos
necesarios para preparar diferentes medios de cultivo, como son sólidos y
líquidos, la esterilización del material microbiológico, la siembra y aislamiento de
diferentes microorganismos, la tinción de cultivos puros por la técnica de Gram,
las características morfológicas coloniales macroscópicas y microscópicas de
bacterias de interés sanitario. Debes adquirir la confianza necesaria en tu trabajo y
desempeño y de esta forma cumplir con la competencia propuesta en este
submódulo. Estos conocimientos los podrás utilizar durante la realización de otro
tipo de análisis que
llevarás a cabo en el laboratorio en otros módulos
subsecuentes.
Para que te sean evaluadas las competencias en forma eficiente recuerda que es
importante tu trabajo en el laboratorio al desarrollar las evidencias por desempeño
como por producto, y además poner en práctica en todo momento las evidencias
de actitudes como son la limpieza, el orden y la responsabilidad entre otras.
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COMPETENCIA
II.
Realizar las pruebas de identificación
confirmatorias de los microorganismos
Introducción
Los ensayos bioquímicos tradicionalmente usados, llamados pruebas bioquímicas
convencionales, generalmente determinan la actividad de una vía metabólica
(conjunto de reacciones químicas) a partir de un sustrato que se incorpora en un
medio de cultivo al que la bacteria transforma o no al crecer.
Existen numerosos sistemas de identificación bacteriana totalmente
automatizables, que simplifican mucho el trabajo y la interpretación de los
resultados.
Las pruebas o ensayos bioquímicos son pruebas simples que evidencian en forma
rápida una determinada actividad enzimática, grupo de enzimas o determinada vía
metabólica, crecimiento en presencia de inhibidores, etc. No significan de ninguna
manera un estudio profundo del metabolismo bacteriano.
Para realizarlas, se pueden usar diferentes sistemas de trabajo (medio de cultivo,
indicador, revelador, etc.) que puede cambiar con diferentes organismos: por
ejemplo debe agregarse factores de crecimiento en el caso de estudiar la
fermentación de distintos azúcares cuando se sabe que el microorganismo en
estudio es exigente.
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COMPETENCIA
ll. Realizar las pruebas de identificación confirmatorias de
los microorganismos
Introducción
En esta guía encontrarás información suficiente que te ayudará a introducirte al
fascinante universo de la vida microscópica, la Microbiología. Al incursionar en
estos temas, desarrollarás habilidades que te harán competente en el terreno de
la microbiológica, cuando lo logres, podrás desempeñarte en el sector salud,
industrial, en agricultura y ganadería.
Los ensayos bioquímicos tradicionalmente usados, llamados pruebas bioquímicas
convencionales, generalmente determinan la actividad de una vía metabólica
(conjunto de reacciones químicas) a partir de un sustrato que se incorpora en un
medio de cultivo al que la bacteria transforma o no al crecer.
Las pruebas o ensayos bioquímicos son pruebas simples que evidencian en forma
rápida una determinada actividad enzimática, grupo de enzimas o determinada vía
metabólica, crecimiento en presencia de inhibidores, etc. No significan de ninguna
manera un estudio profundo del metabolismo bacteriano.
El profesor te indicará las actividades que vas a realizar, debes usar diferentes
sistemas de trabajo (medio de cultivo, indicador, revelador, etc.) que puedes
cambiar con diferentes organismos: por ejemplo debe agregarse factores de
crecimiento en el caso de estudiar la fermentación de distintos azúcares cuando
se sabe que el microorganismo en estudio es exigente; esto lo realizarás mediante
ejemplos, ejercicios y practicas en el laboratorio escolar.
Cuando hayas obtenido los conocimientos, habilidades y destrezas, el profesor te
indicará que realices diversas pruebas para llegar a la identificación de algunos
microorganismos, además observará que tus actitudes cambien, que seas
responsable, ordenado y limpio en el trabajo microbiológico.Todo este conjunto
será considerado para que adquieras la nueva competencia
HABILIDADES
1.
Preparar los reactivos empleados en las pruebas
confirmatorias de identificación microbiana
2.
Preparar los medios de pruebas bioquímicas
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para la identificación microbiana de acuerdo a
los estándares de calidad.
RESULTADO
DE
APRENDIZAJE
3.
Realizar el cultivo de los microorganismos en los
medios de pruebas bioquímicas, de acuerdo a
las normas oficiales.
4.
Manejar
los criterios de interpretación de los
resultados de las pruebas bioquímicas.
Al término de estas habilidades serás capaz de preparar los
reactivos, medios de cultivo y siembra en las diferentes
pruebas bioquímicas, además debes manejar los criterios de
interpretación para la identificación de microorganismos de
acuerdo a las Normas Oficiales Mexicana.
Desarrollo
La realización de una prueba bioquímica implica:
1) Cultivar el microorganismo en un medio que contiene un determinado sustrato o
inhibidor y luego de la incubación se visualiza el crecimiento y la degradación del
sustrato, ya sea por viraje de un indicador o por agregado de un reactivo revelador
de la presencia del sustrato, o de algún producto de su degradación.
2) Cultivar el microorganismo en un medio de propagación que contenga el
sustrato de una enzima inducible y luego de la incubación demostrar la actividad
enzimática
En todos los casos se debe tener un cultivo fresco (18-24 horas de incubación) en
un medio en que el microorganismo se desarrolla en forma óptima, a pH, presión
osmótica, atmósfera y temperatura adecuados. Se incluyen siempre controles de
calidad, con una cepa positiva y otra negativa para ese test.
Si bien existen una gran variedad de pruebas bioquímicas empleadas con fines de
identificación, se enumerarán a continuación las más usadas, agrupadas según el
tipo de ensayo.
1) Enzimas vinculadas con la respiración:
a) oxidasa
b) catalasa
2) Descomposición de azúcares simples, ácidos orgánicos y otros:
a) Requerimientos de O2: O/F (óxido/ fermentación)
b) Producción de ácido, o ácido y gas (TSI, O/F)
c) Detección de enzimas y vías metabólicas: RM-VP (rojo de metilo-Voges
Proskauer)
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3) Fuente única de carbono: citrato, malonato, hipurato para coliformes
4) Uso de compuestos nitrogenados:
a) Reducción de nitratos: reducción asimilativa, desasimilativa: desnitrificación
b) Degradación de hidratos de carbono, aminoácidos y otros: indol, H2S,
fenilalanina, lisina, arginina, ornitina, urea
5) Detección de exoenzimas:
amilasas, celulasas, proteasas,desoxiribonucleasas, y hemolisinas
6) Misceláneos: KCN, bilis
7) Test de crecimiento o inhibición: temperatura, NaCl, antibióticos
EJEMPLOS
En la preparación de los reactivos y los medios de cultivo para las pruebas
bioquímicas se siguen las indicaciones del fabricante.
1. Fermentación de la glucosa
Se usa un caldo con glucosa (azúcar del cual la mayoría de las bacterias
quimiotrofas pueden obtener energía, por fermentación o respiración), peptona y
un indicador de pH que permite detectar la producción de ácidos.
La posible producción de gases (CO2, H2) se detecta en campana de vidrio
invertida colocada en el medio.
Se dispersa en tubos con 9 mL y se agrega una campanita de vidrio invertida. Se
esteriliza, se siembra con asa y se incuba a 35°C por 48 horas
Interpretación y lectura
a) Tubo testigo
b) Fermentación negativa
c) Fermentación débil
d) Fermentación positiva con gas
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FERMENTACIÓN DE LA GLUCOSA EN MEDIO SÓLIDO
Tubo testigo
prueba positiva y negativa
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2. Prueba de oxido-fermentación (O/F)
Es importante en las primeras etapas de identificación de un cultivo. Permite
diferenciar las bacterias según el rol del oxígeno en la utilización de hidratos de
carbono.
Técnica, interpretación y lectura
Se inocula por picadura (con punta en lugar de asa) dos tubos con 7cm. de altura
del medio de cultivo creando en uno de los tubos condiciones anaeróbicas y se
incuba a 35°C por 48 horas o más. La producción de ácido se detecta por la
aparición de color amarillo. En caso de microorganismos oxidativos, éste aparece
en la superficie.
Cuando el microorganismo es fermentador se observa el viraje de todo el tubo. Si
el medio no cambia de color con respecto a un tubo sin sembrar, se considera que
el microorganismo es inactivo. Se siembran con cepas control positivo:
fermentador (Escherichia coli), oxidante (Pseudomonas aeroginosa) y negativo
(Microccocus spp).
Si la vía es oxidativa, solamente el tubo abierto vira ligeramente en la parte
superior a amarillo (y más tarde se extenderá por todo el tubo) y nunca con
producción de gases.
Si la vía es fermentativa hay un viraje intenso a amarillo que comienza en la parte
inferior de los dos tubos con o sin producción de gases.
3. Catalasa
Es una enzima que descompone el peróxido de hidrógeno en oxígeno y agua. La
mayoría de las bacterias aerobias y anaerobias facultativas poseen actividad
catalasa. El H2O2 se forma como producto final del metabolismo oxidativo aeróbico
de azúcares. Si se acumula puede ser letal para las células. La catalasa lo
descompone:
H2O2 ——> H2O + O2 (burbujas de gas)
Procedimiento
Cultivo de 24 horas del microorganismo en medio no selectivo, H2O2 al 3%,
controles positivos: Staphylococcus aureus, negativo: Streptococcus spp
Prueba en portaobjeto: transferir con el asa células del centro de una colonia
bien aislada a la superficie de portaobjeto con unas gotas de agua. Emulsionar
bien y añadir 1-2 gotas de H2O2 al 3%. Observar liberación de burbujas de O2
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Prueba en tubos o cajas de Petri: añadir unas gotas de H2O2 a la superficie de
tubo o la caja con agar
4. Oxidasa
Esta prueba sirve para determinar la presencia de enzimas oxidasas. La reacción
de la oxidasa se debe a la presencia de un sistema citocromooxidasa que activa la
oxidación del citocromo que es reducido por el oxígeno molecular que produce
agua o peróxido de hidrógeno según la especie bacteriana. El oxígeno actúa por
tanto como aceptor final de electrones en la cadena transportadora de electrones.
Por lo general, el sistema citocromooxidasa sólo se encuentra en los organismos
aerobios, algunos anaerobios facultativos y, excepcionalmente, en algún
microaerófilo (Vibrio fetus), pero los anaerobios estrictos carecen de actividad
oxidasa. Asimismo, la presencia de oxidasa va ligada a la producción de catalasa,
ya que ésta degrada el peróxido de hidrógeno que se produce como consecuencia
de la reducción del oxígeno y cuya acumulación es tóxica.
El reactivo de la oxidasa más recomendado es la solución acuosa al 1% de
diclorhidrato de tetrametil-p-fenilendiamina (reactivo de Kovacs). Es menos tóxico
y mucho más sensible que el correspondiente compuesto dimetilo (reactivo de
Gordon y McLeod), pero es más caro. Este reactivo tiñe las colonias oxidasa
positivas de color lavanda que vira gradualmente a púrpura-negruzco intenso.
Realización de la prueba:
a) Método en placa directa:
Página 43
•
•
Agregar directamente 2-3 gotas de reactivo a algunas colonias. No inundar
toda la placa y no invertirla.
Observar los cambios de color. Con el reactivo de Kovacs la reacción se
produce en unos 10-15 segundos, mientras que con el de Gordon y McLeod
es dentro de los 10-30 minutos.
b). Método indirecto sobre papel:
•
•
•
•
Colocar un trozo de papel de filtro de 3x3cm aproximadamente en una
placa de Petri.
Agregar 2-3 gotas del reactivo de Kovacs en el centro del papel.
Extender con el asa de siembra una colonia sobre el papel impregnado.
La reacción de color positiva se produce a los 5-10 segundos.
Negativo
Positivo
4. Degradación del almidón
Sembrar los microorganismos en estudio en la superficie de cajas de Petri con
caldo simple enriquecido con 2% de almidón. Incubar a 28-35°C por 48 horas.
Interpretación y lectura: agregar a las cajas solución de Lugol (sol.
Iodoiodurada): Positivo: color azul debido a reacción de las dextrinas por hidrólisis
del almidón.
5. Medio Agar Kligler inclinado o TSI
Es un medio diferencial, en éste algunos microorganismos tienen la facultad de
fermentar a los hidratos de carbono (lactosa, glucosa y sacarosa) al mismo
tiempo, unos fermentan solamente a la glucosa y no son capaces de fermentar a
los demás azucares, la fermentación de los carbohidratos puede presentarse con
producción o no de gas. La fermentación se produce aeróbicamente (en la
superficie) y anaeróbicamente (en la capa inferior del cultivo).
Página 44
Técnica, interpretación y lectura. Sembrar por picadura y estría, se determina la
producción de ácido sulfhídrico, requerimiento del carbono de lactosa, glucosa y
sacarosa con producción de ácido y gas.
control
fermentación
de sacarosa y
lactosa
producción
de H2S
Página 45
fermentación de los tres azu-cares (ácido) con gas y H2S
6. Medio de SIM o MIO vertical
Este medio se utiliza para tres pruebas bioquímicas: la del sulfuro de hidrógeno
(S) de la misma manera que en el agar Kliger, la del indol (I) y la movilidad (M).
La movilidad (M) a través del medio semisólido se traduce por diseminación de la
opacidad bacteriana a partir del trayecto de la picadura de inoculación ( reacción
positiva). Si la movilidad es negativa, el crecimiento se encuentra restringido al
trayecto de la picadura.
Las bacterias tienen movilidad por medio de sus flagelos, que se encuentran
principalmente entre los bacilos sin embargo, algunas formas de cocos son
móviles, pueden contener un solo flagelo o muchos, además su localización varia
con la especie bacteriana y las condiciones de cultivo. Los organismos no móviles
carecen de flagelos.
Técnica, interpretación y lectura. Sembrar por picadura. Se determina
producción de ácido sulfhídrico, Indol del triptófano, movilidad y forma de
desarrollo. Recordar que se añade el reactivo de KOVACS 0.5 ml
La prueba es positiva cuando los microorganismos móviles migran de la línea de
punción y se difunden en el medio, provocando turbiedad.
La prueba es negativa cuando el crecimiento acentuado siguiendo la línea de
punción, el medio circundante se mantiene claro
Prueba del Indol (I): Esta prueba se analiza en el medio de SIM, el cual se utiliza
también para investigar la movilidad (M) y la producción de H2S (s). Este medio
enriquecido con triptófano, aminoácido suministrado por una peptona adecuada
que se descompone en indol por acción de algunas bacterias. Para comprobarlo
pueden realizarse las pruebas de Erlich o de Kovac´s: Se requiere agregar unas
gotas de reactivo de Erlich o de Kovac´s a la superficie del medio entubado
después de que han crecido las colonias. La reacción positiva hará que la solución
cristalina adquiera un color rosa fuerte o rojo. De no ocurrir esto la prueba es
entonces negativa.
7. Caldo urea
El sustrato urea es una diamina del ácido carbónico, a la que frecuentemente se le
menciona como carbamida. Todas las amidas son rápidamente hidrolizadas. La
hidrólisis de la urea es catalizada por una enzima específica, la ureasa, para dar
dos moléculas de amoniaco. En solución la urea se hidroliza dando carbonato de
amonio como producto final. El Ph es de 7.
Técnica, interpretación y lectura. Se siembra con asa y se incuba a 35°C por 48
horas. Si el medio es de color amarillo es ácido prueba negativa; si cambia de
color es alcalino y es prueba positiva.
Página 46
control
negativo
positivo
8. Prueba de Voges-Proskauer
Esta reacción se basa en la detección del acetilmetilcarbinol (acetoína) un
producto final neutro derivado del metabolismo de la glucosa, ésta es
metabolizada en ácido pirúvico, intermediario clave en la glucólisis. A partir del
ácido pirúvico una bacteria puede seguir muchas vías. La producción de acetoína
es uno de los ciclos para la degradación de la glucosa en las bacterias
Técnica, interpretación y lectura. Para esta prueba se necesita caldo RM-VP, se
determina desarrollo bacteriano en el caldo. Con producción de acetil-metil
carbinol por fermentación de glucosa durante 48-72 horas. Agregue a cada tubo
dos gotas de solución cloruro férrico al 2% y 5 ml de KOH al 10%, agite y deje
reposar, una coloración roja o rosa indicará reacción positiva.
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9. Prueba del rojo de metilo
Para esta prueba se requiere de un cultivo en 5 ml de caldo RM-VP incubado
durante 5 días. Después de incubado agregar 5 gotas del indicador rojo de metilo.
La prueba es positiva si el medio vira a color rojo o rosa.
10. Agar citrato de Simmons
El medio utilizado para la fermentación del citrato contiene sales de amonio
inorgánicas. Un organismo que es capaz de utilizarlo como única fuente de
carbono utiliza también las sales de amonio como su única fuente de nitrógeno.
Las sales de amonio se desdoblan en amoniaco con la siguiente alcalinidad.
Técnica, interpretación y lectura Siembra por picadura y estría. Se determina
aprovechamiento de carbono de citrato. La prueba es positiva cuando hay
crecimiento con un color azul intenso o únicamente crecimiento; negativa no hay
crecimiento.
Página 48
Negativo
positivo
control
11. Caldo lactosado (medio de enriquecimiento). Se utiliza para la prueba
presuntiva de Coliformes
12. Caldo bilis verde brillante (medio selectivo). Se utiliza para confirmar la
presencia de Coliformes
13. Placas con Agar endo
Siembra por estría. Medio selectivo en el cual se determina bacilos gram (-),
enterobacterias, color característico de la colonia (verde brillante metálico, para E.
Coli)
Caracteres serológicos
A los efectos de realizar identificaciones más rápidas, o cuando las pruebas
bioquímicas no son concluyentes, se recurre al uso de reacciones antígenoanticuerpos.
Página 49
Los antígenos bacterianos pueden ser capsulares, somáticos (O) que
corresponden al lipopolisacárido de la pared de los Gram negativos, flagelares (H)
y los antisueros se identifican con esas letras y el número o letra del antígeno
correspondiente.
En una primera identificación se usan sueros polivalentes y para la caracterización
serológica se usan sueros monovalentes dentro de cada tipo de antígeno. Existen
en el comercio antisueros para la caracterización de numerosas especies
bacterianas y de virus.
Se puede expresar el nombre de una cepa de la siguiente manera
especie
Rhizobium loti 18
Género
biotipo
03
serotipo
EJERCICIO
Hacer que el estudiante conteste las preguntas que a continuación se presentan
para que reafirme los conocimientos adquiridos
CUESTIONARIO
1. Es necesario un cultivo puro para realizar pruebas bioquímicas ¿Por qué?
2. ¿Qué es una prueba bioquímica?
3. ¿Qué utilidad tienen las pruebas bioquímicas?
4. ¿Qué es una enzima? ¿Qué importancia tienen en las reacciones bioquímicas
de los microorganismos-medios de cultivo?
5. ¿Qué entiende por metabolismo bacteriano?
Página 50
6. Dar 3 ejemplos de subproductos obtenidos por el metabolismo de una bacteria
7. Describa 3 pruebas bioquímicas diferentes a las estudiadas en esta práctica.
PRÁCTICA 1
II.
COMPETENCIA
HABILIDADES
Realizar pruebas de identificación
confirmatorias de los microorganismos
1.
Preparar los reactivos empleados en las pruebas
confirmatorias de identificación microbiana
2.
Preparar los medios de pruebas bioquímicas para la
identificación microbiana de acuerdo a los estándares
de calidad.
3.
Realizar el cultivo de los microorganismos en los
medios de pruebas bioquímicas, de acuerdo a las
normas oficiales.
4.
Manejar
los criterios de interpretación de los
resultados de las pruebas bioquímicas.
A continuación se propone un esquema de trabajo para la identificación de una
cepa bacteriana desde el punto de vista bioquímico (biotipo):
1) Obtener un cultivo puro
2) Examen microscópico de células vivas y de frotis teñido por coloración de
Gram. Se determina así la forma y la respuesta al Gram del organismo en estudio,
la forma de agrupación, la presencia de esporas y otras características de interés.
3) Determinar las características nutricionales, que en general se desprenden
de los métodos empleados en el aislamiento y cultivo anteriores: fotoautótrofos,
fotoheterótrofos, quimiautótrofos, quimioheterótrofos.
4) Realización de pruebas primarias: En bacterias, se utiliza un grupo de
pruebas, que se denominan pruebas primarias, con las cuales se puede
determinar el género, grupo de géneros o en algún caso la familia a la que
pertenece un aislamiento. Estas pruebas son: Gram, morfología, catalasa,
oxidasa, OF (oxido-fermentación), fermentación de la glucosa, esporas,
crecimiento en aerobiosis y anaerobiosis y movilidad.
Página 51
5) Realización de pruebas secundarias y terciarias a efectos de llegar a
especie. Estas dependerán del género o familia determinado, por ejemplo:
producción de pigmentos, de indol a partir del triptofano, producción de coagulasa,
de fenilalanina deaminasa, etc.
Instrucciones al docente
El instructor indicará los medios que debe preparar el alumno, el procedimiento
para esterilizarlos, debe realizar la siembra y aislamiento de los microorganismos
presentes en las muestras que analizará; además hará la siembra en las pruebas
bioquímicas adecuadas, para manejar los criterios de interpretación de los
resultados obtenidos.
Instrucciones al alumno
Mediante esta práctica aprenderás a preparar y esterilizar los medios de cultivo,
harás la siembra y aislamiento de algunos microorganismos y posteriormente
sembrarás las pruebas bioquímicas las cuales se utilizan para favorecer el
crecimiento de microorganismos y poder llegar a su identificación. Por este motivo,
se pide tu colaboración entusiasmo, dedicación y atención a todas las indicaciones
dadas.
RECURSOS MATERIALES Y DE APOYO
Medios de cultivo, tubos con Agar Kligler o TSI, tubos con medios SIM, tubos con
caldo urea, tubos con caldo RM-VP, tubos con Agar citrato de Simmons, tubos con
caldo lactosado, tubos con gelatina, tubos con caldo bilis verde brillante
CONTINGENCIAS
CONTINGENCIA
•
Falta de gas en el laboratorio
Energía eléctrica
Autoclave presenta fallas
Falta de agua destilada
•
•
•
•
Balanza con pesos erróneos
•
•
Página 52
SOLUCIÓN
Solicitar su compra antes de
realizar la practica.
Verificar voltajes apropiados.
Verificar mantenimiento.
Utilizar una olla de presión.
Solicitar su compra.
Verificar funcionamiento
Revisar calibración.
Que se pierda volumen.
•
Evitar derramar la mezcla
ERRORES TÍPICOS
•
•
•
•
•
•
•
•
Falta de control de la temperatura por sobrecalentamiento del medio.
Medición incorrecta de volúmenes.
Cálculos erróneos en la estimación de pesos en los medios
Fallas en el control de las condiciones de esterilización, temperatura,
presión y tiempo.
Vertido en tubos sin control de condiciones estériles
Mal sembrado en las pruebas bioquímicas
Tiempo de incubación incompleto
Temperatura no óptima
Página 53
Conclusiones de la competencia
En esta competencia adquiriste las habilidades, destrezas y conocimientos
necesarios para preparar reactivos, medios de cultivo para las pruebas
bioquímicas, realizaste los cultivos de microorganismos y manejaste los criterios
de identificación de los resultados de las pruebas bioquímicas efectuadas.
Es importante que adquieras la confianza necesaria en tu trabajo y desempeño y
de esta forma cumplir con la competencia propuesta en este submódulo. Estos
conocimientos los podrás
utilizar durante la realización de otro tipo de análisis
que llevarás a cabo en el laboratorio en otros módulos subsecuentes.
Para que te sean evaluadas las competencias en forma eficiente recuerda que es
importante tu trabajo en el laboratorio al desarrollar las evidencias por desempeño
como por producto, y además poner en práctica en todo momento las evidencias
de actitudes como son la limpieza, el orden y la responsabilidad entre otras.
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PRACTICA INTEGRADORA DEL SUBMODULO
Módulo II
Submódulo II
Realizar técnicas de análisis cualitativo Químico-Biológicas
en el laboratorio.
Manejar las técnicas de identificación microbiológicas de
acuerdo a las NOM
1. Realizar las pruebas de identificación presuntivas de
los microorganismos.
Competencias
a Desarrollar
2. Realizar las pruebas de identificación confirmatorias de
los microorganismos.
1. Preparar medios de cultivo sólidos y líquidos de acuerdo
a los estándares de calidad
2. Esterilizar materiales empleados en el cultivo de
microorganismos.
3. Efectuar las técnicas de cultivo y aislamiento de
microorganismos, de acuerdo a las Normas Oficiales.
4. Ejecutar las técnicas de tinción de microorganismos
empleando las Normas Oficiales.
Habilidades
5. Distinguir
las
características
macroscópicas y microscópicas
morfológicas
1. Preparar los reactivos empleados en las pruebas
confirmatorias de identificación microbiana
2. Preparar los medios de pruebas bioquímicas para la
identificación microbiana de acuerdo a los estándares de
calidad.
3. Realizar el cultivo de los microorganismos en los medios
de pruebas bioquímicas, de acuerdo a las normas
oficiales.
4. Manejar los criterios de interpretación de los resultados
de las pruebas bioquímicas.
INSTRUCCIONES PARA EL DOCENTE
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Profesor en esta práctica, se conjuntan las dos competencias del segundo
submódulo, con sus respectivas habilidades, esta actividad se diseña para
demostrar que el alumno adquirió las competencias.
El objetivo básico que se proporcionó a los educandos, fue una variedad de
técnicas microbiológicas de gran utilidad en las actividades desarrolladas en un
laboratorio escolar.
Se plantea que el alumno pueda llevar a cabo en forma conjunta las técnicas
aprendidas en las sesiones de practicas de laboratorio, utilizando por ejemplo una
muestra de agua potable de la red municipal, el análisis de un alimento
(embutido), a los cuales se les puede practicar las pruebas de identificación
presuntivas y confirmatorias a los microorganismos encontrados en esas
muestras.
INSTRUCCIONES AL ALUMNO
El profesor te va a indicar que lleves una muestra de agua, puede ser potable o
embotellada, también debes llevar un alimento de preferencia que sea un
embutido; en los cuales vas a realizar pruebas microbiológicas de identificación
presuntivas y confirmatorias. Como recordarás debes tener cuidado al realizar los
análisis respectivos
porque es muy fácil de contaminarse con otros
microorganismos no deseables y que pueden interferir con tus resultados.
RECURSOS MATERIALES DE APOYO
Matraces Erlenmeyer
Tubos de ensaye
Papel aluminio
Autoclave
Termómetro
Mechero de Bunsen
Balanza analítica
Probetas graduadas de 100 ml
Cajas de Petri
Estufas de incubación
Pipetas graduadas de diferentes volúmenes
Agentes limpiadores diversos
Laboratorio con tarja
Papel absorbente
Batas
Algodón
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Reactivos
Medios de cultivo deshidratados
Agua destilada
Agua corriente
Caldo lactosado
Caldo bilis verde brillante
CONTINGENCIAS
CONTINGENCIA
Falta de suministro de gas
Falta de suministro de agua
Falta de energía eléctrica
Falta de reactivos y medios de cultivo
Falta de cristalería
Autoclave
SOLUCIÓN
Verificar si hay en existencia, si no hay
preparar mecheros de alcohol
Comprobar que no falte el suministro
de la red municipal o bien comprobar
que los garrafones del agua destilada
estén llenos
Comprobar que no falte el suministro
en el laboratorio
Verificar si hay en existencias, si no los
hay, buscar sus equivalentes
Conseguir toda la cristalería necesaria
Revisar su funcionamiento, en caso de
ser necesario conseguir una olla de
presión.
ERRORES TÍPICOS AL REALIZAR LA PRÁCTICA
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
No pesar las cantidades exactas de los medios de cultivo deshidratados
No medir volúmenes exactos de agua.
No utilizar los materiales de limpieza adecuados
Falta de identificación en los medios preparados
No enjuagar en forma eficiente el material y tengan residuos del agente
limpiador y esto interfiera con los resultados
No controlar la temperatura del autoclave y de la estufa de incubación
No respetar tiempos para llevar a cabo los procesos
No hacer bien los cálculos para la preparación de los medios de cultivo
No sembrar adecuadamente (picadura o por estría) las pruebas
bioquímicas
No saber interpretar los resultados de las pruebas bioquímicas
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CONCLUSIONES DE LA GUÍA DE APRENDIZAJE
En estas dos competencias adquiriste las habilidades destrezas y
conocimientos necesarios para preparar medios de cultivo, su esterilización,
efectuar las técnicas de cultivo y aislamiento de microorganismos, la técnica de
tinción de Gram para observar la morfología microscópica; también aprendiste a
preparar, sembrar y a interpretar las pruebas bioquímicas para poder identificar
algunas bacterias de interés sanitario en el laboratorio microbiológico. De tal
forma que obtengas la confianza necesaria en tu trabajo y desempeño y de esta
forma cumplas con las competencias propuestas en este submódulo. Estos
aprendizajes básicos podrás utilizarlos durante la realización de otro tipo de
análisis microbiológico que se llevarán a cabo en semestres posteriores en la
carrera de Laboratorista Químico.
Durante este submódulo aprendiste a realizar las pruebas de identificación
presuntiva y confirmatoria de los microorganismos presentes en una muestra
determinada.
La evaluación se aplicará de acuerdo a los instrumentos, a las guías de
observación y a las listas de cotejo en base a las habilidades y destrezas que
demuestres en los ejercicios y practicas en el laboratorio, para que adquieras las
competencias de este submódulo.
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Fuentes de Información
Ward, O. P. (1991). Biotecnología de la fermentación. Ed. Acribia, Zaragoza.
Crueger, W., y A. Crueger. (1993). Biotecnología: Manual de Microbiología
Industrial. Ed. Acribia, Zaragoza.
Bourgeois, C. M., y J. P. Larpent. (1995). Microbiología Alimentaria 2.
Fermentaciones alimentarias. Ed. Acribia, Zaragoza.
Jones, D. G. (1993). Exploitation of microorganisms. Ed. Chapman and Hall,
Londres
Leveau, J. Y., y M. Bouix. (2000). Microbiología industrial: los microorganismos
de interés industrial. Ed. Acribia, Zaragoza.
Mara D. y Horan, N. (2003). Handbook of Water and Wastewater Microbiology.
Ed. Academic Press, Amsterdam.
Demain, A. L., y J. E. Davies. (1999). Manual of Industrial Microbiology and
Biotechnology. Ed. American Society for Microbiology, Washington D. C.
Glazer, A. N., and H. Nikaido. (1998). Microbial Biotechnology. Fundamentals of
applied Microbiology. Ed. Freeman, Nueva York.
Gacesa, P., y J. Hubble. (1990). Tecnología de las enzimas. Ed. Acribia,
Zaragoza.
Hackett, W.J. y G.P. Rubbins. (1985). Manual de prevención de accidentes y
primeros auxilios. México Editorial Porrua.
Microbiología / Thomas D. Brock, Michael T. Madigan 2a. ed. en español, 1993.
México ; Englewood Cliffs : Ed. Prentice Hall Hispanoamericana.
Microbiología / Michael J. Pelczar, Jr., Roger D. Reid 2a. ed. en español., 1982.
México : Ed. McGraw-Hill.
Tratado de microbiología: con inclusión de inmunología y genética molecular /
Bernard D. Davis2a. ed., 1978. Barcelona : Ed. Salvat.
Internet:
http://bilbo.edu.uy/~microbio/RMVP.html
http://bilbo.edu.uy/~microbio/indol.html
http://bilbo.edu.uy/~microbio/citrato.html
http://edicion-micro.usal.es/web/identificacion/AyudaPruebas.html
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Glosario
ANTIBIOTICO: Término que comprende todas las sustancias antimicrobianas
independientemente de su origen, ya sean derivadas de microorganismos.
ANTICUERPO: Sustancia defensora (proteína) sintetizada por el sistema
inmunológico como respuesta a la presencia de una proteína extraña (antígeno)
que el anticuerpo neutraliza.
CEPA: En microbiología, conjunto de virus, bacterias u hongos que tienen el
mismo patrimonio genético.
ENZIMA: Catalizador biológico, normalmente una proteína que mediatiza y
promueve un proceso químico sin ser ella misma alterada o destruida.
FERMENTACIÓN: Conversión biológica anaeróbica (sin oxígeno) de las
moléculas orgánicas, generalmente hidratos de carbono, en alcohol, ácido láctico
y gases, mediante la acción de ciertas enzimas que actúan bien directamente o
como componentes de ciertas bacterias y levaduras.
MICROORGANISMO: Organismos microscópicos pertenecientes por regla a
virus, bacterias, algas, hongos, protozoos.
TOXINA: Proteína responsable de la especificidad funcional de ciertas bacterias,
que es venenosa para determinados organismos.
VIRUS: Entidad celular infecciosa que, aunque puede sobrevivir
extracelularmente, es un parásito absoluto porque solamente es capaz de
replicarse en el seno de células vivas especificas, pero sin generar energía ni
ninguna actividad metabólica.
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Anexos
Nivel de competencia
Las normas de competencia laboral están elaboradas para reflejar condiciones
reales de trabajo que se presentan en diferentes grados de complejidad, variedad
y autonomía. Tales grados generan distintos niveles de competencia requeridos
para el desempeño.
Nivel 1: Competencia en la realización de una variada gama de actividades
laborales, en su mayoría rutinarias y predecibles.
Nivel 2: Competencia en una importante y variada gama de actividades laborales,
llevadas a cabo en diferentes contextos. Algunas de las actividades son complejas
o no rutinarias y existe cierta autonomía y responsabilidad individual. A menudo,
puede requerirse la colaboración con otras personas, quizás formando parte de un
grupo o equipo de trabajo.
Nivel 3: Competencia en una amplia gama de diferentes actividades laborales
llevadas a cabo en una gran variedad de contextos que, en su mayor parte, son
complejos y no rutinarios. Existe una considerable responsabilidad y autonomía y,
a menudo, se requiere el control y la provisión de orientación a otras personas.
Nivel 4: Competencia en una amplia gama de actividades laborales profesionales
o técnicamente complejas llevadas a cabo en una gran variedad de contextos y
con un grado considerable de autonomía y responsabilidad personal. A menudo,
requerirá responsabilizarse por el trabajo de otros y la distribución de recursos.
Nivel 5: Competencia que implica la aplicación de una importante gama de
principios fundamentales y técnicas complejas en una amplia y a veces
impredecible variedad de contextos. Se requiere una autonomía personal muy
importante y, con frecuencia, gran responsabilidad respecto al trabajo de otros y a
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la distribución de recursos
sustanciales. Asimismo, requiere de responsabilidad
personal en materia de análisis y diagnósticos, diseño, planificación, ejecución y
evaluación.
Tabla resumen de las actitudes medibles
ACTITUDES.
COMPORTAMIENTOS
1
Cooperación.
Ayudar y apoyar a otros en la ejecución de una tarea.
Trabajar de forma conjunta para realizar una función o
tarea que implique un proceso laboral.
2
Iniciativa.
Ofrecer alternativas de solución.
Realizar acciones preventivas a una falla.
3
Limpieza.
Realizar con pulcritud el trabajo.
Observar un aseo personal.
4
Orden.
Establecer y/o respetar prioridades y secuencia en los
procedimientos para efectuar una tarea.
Presentar de forma clara y comprensible los
resultados del trabajo.
5
Responsabilidad.
Realizar el trabajo de acuerdo con los estándares de
calidad requeridos.
Ejecutar oportunamente las tareas.
6
Tolerancia.
Disposición para comprender y atender las diferencias
de los demás.
7
Amabilidad.
Dar un trato cordial a las personas.
8
Perseverancia.
Demostrar un interés permanente por lograr lo
propuesto.
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Laboratorista
Químico
Submódulo III
••• REALIZA LOS ENSAYOS PRELIMINARES Y CONFIRMATORIOS
PARA IDENTIFICACIÓN DE SUSTANCIAS QUÍMICAS •••
Reforma Curricular del Bachillerato Tecnológico
Guía del Alumno de la
Carrera de Técnico Laboratorista Químico
Profesores que elaboraron la guía didáctica del módulo
profesional de la carrera de técnico:
Laboratorista Químico
NOMBRE
ESTADO
Blanca Patricia Vargas Razo
Guanajuato
Guillermo M. Martínez García
Baja California
José Gonzalo García Flores
Tlaxcala
Marcelo García Resendez
Coahuila
Coordinadores de Diseño:
NOMBRE
ESTADO
Ismael Lee Cong
Quintana Roo
Coordinador del Componente de Formación Profesional:
NOMBRE
Espiridión Licea Pérez
Objetivo General
En este submódulo obtendrás las habilidades y competencias
necesarias para realizar los ensayos preliminares y confirmatorios para
la identificación de sustancias químicas. Serás capaz de realizar
técnicas de análisis cualitativo en el laboratorio Químico- Biológico,
utilizando técnicas de separación de mezclas, ensayos preliminares y
confirmatorios para la identificación de sustancias químicas.
Adquirirás la habilidad para distinguir entre las propiedades físicoquímicas de varias sustancias, lo que te dará mayor seguridad en el
manejo de sustancias químicas. Conocerás las bases de las técnicas
de muestreo para el análisis y a partir de una muestra problema serás
capaz de identificar los componentes que la forman.
Debido a que las actividades a desarrollar en esta guía tienen cierto
grado de complejidad y adquieres cierta autonomía, además de
requerir la colaboración de otras personas, es por ello, que se
clasifican en el Nivel 2 de competencia.
Índice
I.
Mapa curricular
II.
Introducción al curso
III.
Desarrollo de competencias
3.1 Preparar las muestras para la identificación de
sustancias.
1. Preparar materiales y reactivos de acuerdo al tipo
de muestra empleada.
2. Efectuar el muestreo de la sustancia problema.
3. Realizar el tratamiento previo de las muestras
sujetas al análisis
3.2 Realizar ensayos preliminares para la identificación
de sustancias.
1.
2.
3.
4.
Efectuar el muestreo de sustancias químicas.
Realizar ensayos a la flama.
Ejecutar ensayos a la perla de bórax.
Realizar ensayos de reacción con ácido sulfúrico
concentrado y diluido.
5. Ejecutar ensayos de calentamiento en tubo al rojo.
6. Realizar reacciones para la identificación
preliminar de sustancias químicas.
3.3 Realizar ensayos preliminares para la identificación de
sustancias.
1. Efectuar el muestreo de las sustancias problema.
2. Realizar el análisis para la identificación
confirmatoria de cationes.
3. Realizar el análisis para la identificación
confirmatoria de aniones.
4. Realizar el análisis para la identificación de
sustancias empleando técnicas instrumentales.
IV. Conclusiones de la guía de aprendizaje
V. Fuentes de información
VI. Glosario
VII. Anexos
Mapa Curricular
Página 6
Un mensaje para ti
Te encuentras al inicio de tu carrera, por lo que es necesario tengas en mente lo
que se espera de ti durante el proceso de tu formación profesional. Es importante
que antes de iniciar entiendas cuales son los contenidos, lo que vas a aprender,
las competencias que vas a adquirir, así como las habilidades destrezas y
actitudes que vas a desarrollar.
Esta guía te proporcionará los elementos necesarios que te permitirán iniciarte en
el mundo de la química analítica. Adquirirás las habilidades y destrezas
necesarias para conocer las propiedades químicas de las sustancias, aprenderás
a identificar grupos de elementos y sustancias para con esto adquirir un mayor
entendimiento de las bases de la química.
Además serás capaz de realizar los ensayos preliminares y confirmatorios para la
identificación de sustancias químicas, las cuales te permitirán insertarte en el área
laboral de laboratorios de investigación químico-biológicos, así como de control de
calidad.
Para poder llevar a cabo algunas de las prácticas de la presente guía, es
necesario recurrir a técnicas de separación de mezclas como sedimentación,
filtración y centrifugación, incluidas en el submódulo I, las identificaciones que se
llevan a cabo en esta guía son de carácter cualitativo (identifica qué elementos lo
componen sin determinar la cantidad) al igual que en el submódulo II, incluye la
identificación cualitativa de microorganismos.
El desarrollo didáctico de los contenidos de esta guía de aprendizaje son
presentados de manera 100% práctica.
Esta guía te es presentada, de tal manera que para cada habilidad se incluye un
ejemplo, un ejercicio y una práctica. Al inicio de cada habilidad comenzamos con
una introducción general al tema. Algunos de los ejemplos están presentados en
forma esquemática para tu mejor comprensión, los ejercicios incluyen
cuestionarios para complementar tu conocimiento; incluimos además, cuadros de
doble entrada que te permitirán relacionar diferentes conceptos (por ejemplo;
reactivo vs. analita). Se incluyen además, prácticas integradoras con las cuales se
pretende englobar el conocimiento adquirido, con las diferentes habilidades y
competencias.
Para comprobar que se ha desarrollado las competencias en todos los apartados
señalados en la presente guía, se utilizarán dos tipos de instrumentos de
evaluación: Las guías de observación para medir tu desempeño y las listas de
cotejo para los productos logrados.
¡Te damos la más cordial bienvenida al tercer submódulo de tu carrera y te
deseamos que todos tus objetivos y metas sean logrados plenamente!
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Simbología
PRACTICA
EJEMPLO
ERRORES TÍPICOS
EJERCICIO
CONCLUSIONES
INTRODUCCION
CONTINGENCIA
OBJETIVO
Página 8
Competencias, habilidades y destrezas
Módulo II
Submódulo III
Realizar técnicas de análisis cualitativo Químico-Biológicas en
el laboratorio
Realizar los ensayos preliminares y confirmatorios para la
identificación de sustancias químicas.
I. Preparar las muestras para la identificación de sustancias.
Competencias
a Desarrollar
II. Realizar ensayos preliminares para la identificación de
sustancias.
III. Realizar las pruebas confirmatorias para la identificación de
sustancias.
COMPETENCIA
I.
Preparar las muestras para la identificación de
sustancias.
Introducción
Es importante que antes de iniciar cualquier análisis químico, conozcas las
actividades previas que se deben realizar para que el resultado de tu análisis no
se vea afectado. Son tan importantes estas actividades, tanto como el análisis
mismo, ya que de no llevarlas a cabo de manera adecuada corres el riesgo de que
el resultado de tu análisis no sea el correcto, es por esta razón que vamos a
comenzar a desarrollar esta competencia; la cual, conforme la vayas
perfeccionando, te será tan habitual y cotidiana que posteriormente seguramente
la realizarás hasta sin darte cuenta.
Con esta competencia serás capaz de realizar las actividades previas para la
ejecución de un análisis cualitativo; como son, la preparación de reactivos
necesarios para el análisis, efectuar el muestreo y realizar el tratamiento previo a
las muestras sujetas al análisis.
Página 9
Las habilidades adquiridas con esta competencia, te serán útiles no sólo para el
análisis químico cualitativo, sino también para cualquier otra disciplina, que
requiera preparar una muestra antes de analizar. Por lo tanto, te serán
sumamente útiles, estas habilidades, para ingresar a laborar en cualquier
laboratorio de análisis químico.
Inicialmente, comenzaremos con un ejemplo general de preparación de una
muestra para análisis. Partimos de un ejemplo general debido a que las
características de una sustancia pueden ser tan variadas que es difícil establecer
una metodología para cada una de ellas. Posteriormente seguiremos con dos
ejercicios, los cuales te permitirán poner en práctica la manera en como se
prepara una muestra para el análisis; y por último se lleva a cabo una práctica
integradora con la que se engloban todas la habilidades que incluyen esta
competencia.
1. Preparar materiales y reactivos de acuerdo al tipo de
muestra empleada.
HABILIDADES
2. Efectuar el muestreo de la sustancia problema.
3. Realizar el tratamiento previo de las muestras sujetas
al análisis.
RESULTADO DE
APRENDIZAJE
Al término de estas habilidades serás capaz de ejecutar
todas las actividades previas al análisis cualitativo, como
son: preparar reactivos y materiales, generalidades del
muestreo y tratamiento de las muestras.
Desarrollo
El muestreo se refiere a la selección de unidades individuales de sustancias a
analizar.
El muestreo comprende, asimismo, la selección de la alícuota
representativa de cada unidad de una mezcla homogénea, justo antes de proceder
al análisis en el laboratorio. La muestra debe representar verdaderamente la
composición del material objeto de análisis.
Como la mayor parte de las reacciones y separaciones de los distintos métodos
analíticos, se practican sobre especies en disolución, las sustancias sólidas han
de disolverse antes de poder efectuar su análisis sistemático. Por otra parte, es
de gran interés para el alumno observar los fenómenos que se producen al
ensayar los diferentes disolventes empleados sobre la sustancia a analizar, y,
asimismo, se obtienen valiosos datos sobre su naturaleza al conocer su
solubilidad, parcial o total, de un problema en dichos disolventes, ya que el análisis
cualitativo se basa, en gran parte, en las diferentes solubilidades de las sales.
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EJEMPLO 1
PREPARACION UNA MUESTRA PARA LA IDENTIFICACIÓN DE
SUSTANCIAS
1) La muestra sólida sujeta de análisis, antes
de cualquier cosa debe de realizarse una
observación
minuciosa
de
sus
características físicas como color, olor,
apariencia, forma y tamaño de los cristales,
magnetismo,
etc.,
ya
que
estas
características pueden darte información
preliminar de la identificación de la
sustancia, por lo tanto se empieza con un
registro de estas características.
2) Si la muestra presenta características
heterogéneas o su tamaño de partícula es
muy grande o irregular, debe pulverizarse
en mortero para homogenizarla.
3) Ya que se tiene la muestra sólida
pulverizada, se procede a realizar el
análisis químico cualitativo. Si se opta por
los ensayos por vía seca, se puede tomar
la muestra directamente después de
pulverizar. Por otro lado, si lo que se
requiere es un ensayo por vía húmeda (que
por lo general son los más comunes) se
procede a preparar una solución con la
muestra sólida.
4) La solución es preparada, evitando
cualquier contaminación o interferencia
utilizando agua destilada, ácidos diluidos y
ácidos concentrados, dependiendo de la
solubilidad de la muestra.
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EJERCICIO 1
Con las muestras proporcionadas por el profesor completa la siguiente tabla.
Auxíliate por una lupa.
Características
Muestra 1
1. Estado Físico
2. Apariencia
3. Color
4. Olor
5. Cristales
6. Homogénea/Heterogénea
7. Solubilidad
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Muestra 2
EJERCICIO 2
1. Prepara las siguientes soluciones:
i. HCl 1%
ii. HNO3 1%
iii. Agua Regia HCl-HNO3 3:1
2. Para la preparación de las soluciones tiene que tomar en cuenta
las siguientes consideraciones:
i. Evitar el uso de reactivos que no sean grado analítico y
cuando se sospeche que lleven impurezas.
ii. Guardar en frascos de vidrio y de color ámbar.
iii. Etiquetar las soluciones y colocar fecha de elaboración y de
caducidad.
3. Realiza diferentes pruebas de solubilidad a las dos muestras
proporcionadas en el Ejercicio 1 y completa la siguiente tabla:
Agua HCl
1%
HCl
HNO3 HNO3 Agua Observaciones
Conc. 1 % Conc. Regia
Muestra 1
Muestra 2
Nota 1: Realizar la prueba de solubilidad en el orden en que se marca en la tabla.
Si la muestra es soluble, ya no solubilizar en los ácidos siguientes.
Nota 2: Si la muestra no es soluble en ningunos de los solventes propuestos,
caliente con mechero. Realice esta operación usando campana de extracción.
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PRACTICA 1
COMPETENCIAS
I.
Preparar las muestras para la identificación de
sustancias.
1. Preparar materiales y reactivos de acuerdo al tipo de
muestra empleada.
HABILIDADES
2. Efectuar el muestreo de la sustancia problema.
3. Realizar el tratamiento previo de las muestras sujetas
al análisis.
PREPARAR UNA MUESTRA PROBLEMA PARA EL ANÁLISIS
Instrucciones para el docente
Es sumamente importante destacar la importancia del uso de equipo de seguridad,
campana de extracción y extractores durante la práctica del laboratorio, ya que se
utilizan sustancias muy peligrosas.
Instrucciones para el alumno
Realiza la práctica, tal como te lo indica el procedimiento. Después de terminada
elabora un informe donde incluyas tus observaciones durante la práctica, así como
tus conclusiones.
Procedimiento de la práctica.
1. Realiza un análisis de las características físicas de cada muestra
proporcionada por el profesor y regístralas
2. Si la muestra es heterogénea, homogenízala pulverizando con ayuda de
un mortero y luego prepara una disolución porcentual al 1%.
3. Si la muestra es un metal o aleación, la muestra se toma en forma de
virutas pequeñas o rebabas y se realiza una disolución utilizando los
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disolventes adecuados (HCl, HNO3, agua regia) y calentar para favorecer
la disolución.
NOTA: Este paso debe realizarse en campana de extracción.
4. Guardar las soluciones preparadas en frascos color ámbar perfectamente
limpios y secos.
5. Etiquetar colocando, fecha de elaboración y número de muestra
6. Entrega un cuadro que presente a cada una de las muestras con las
características identificadas e incluye tus comentarios generales a cerca
de las muestras analizadas.
Recursos materiales de apoyo
Vidrio de reloj
Espátula
Lupa
Mortero y pistilo
Vaso de precipitados
Agitador de vidrio
Tripié
Malla de asbesto
Mechero Bunsen
Campana de extracción
Balanza analítica
Frascos de vidrio
CONTINGENCIAS
CONTINGENCIA
Si durante la disolución de la muestra
ésta presenta partículas insolubles.
SOLUCIÓN
Comprobar que se está utilizando el
disolvente
adecuado.
Aplicar
temperatura.
Muestras con partículas que presentan Disolver directamente sin pulverizar.
extremada dureza que impide su
pulverización.
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ERRORES TÍPICOS
•
•
Utilizar ácidos sin el equipo de seguridad adecuado (guantes, gafas de
seguridad), uso de campana de extracción.
Trabajar sin las condiciones de orden y limpieza adecuados provocando,
contaminación de las muestras.
Conclusiones de la competencia
En esta competencia has adquirido la habilidad realizar las actividades previas al
análisis químico. Comenzaste conociendo los caracteres organolépticos de las
sustancias, posteriormente aprendiste a preparar la muestra para el análisis y
finalmente mediante una práctica integradora pusiste en práctica todas estas
habilidades.
Todas las actividades propuestas en la presente guía, serán evaluadas usando los
instrumentos de evaluación: guías de observación para medir el desempeño del
alumno y las listas de cotejo para los productos logrados.
COMPETENCIA
II.
Realizar ensayos preliminares para la
identificación de sustancias.
Introducción
Los ensayos preliminares corresponden a una serie de pruebas que se realizan a
una muestra, con la cual es posible predecir con mucha certeza la composición
química de una sustancia. La importancia de este tipo de ensayos radica en que
puedes ahorrar mucho tiempo y reactivos al tratar de identificar de manera
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preliminar el contenido de ciertas sustancias en una muestra, sin necesidad de
realizar toda una marcha analítica, por ejemplo.
Con esta competencia serás capaz de realizar los ensayos preliminares para la
identificación de sustancias químicas en una muestra problema. Los temas que
trataremos en este apartado son los ensayos por vía seca, los cuales son:
identificación de caracteres organolépticos, ensayo a la llama, ensayo a la perla,
ensayo en tubo y ensayo con ácido sulfúrico.
Las habilidades adquiridas con esta competencia, te serán sumamente útiles para
ejecutar ensayos preliminares de sustancias en cualquier laboratorio químico. La
importancia de dominar esta competencia radica en que, en la medida que vas
aprendiendo a ejecutar los ensayos preliminares, comenzarás a conocer e
identificar las propiedades físico-químicas de las sustancias y esta cualidad es
muy apreciada en un Técnico Laboratorista por parte de los laboratorios químicos.
Inicialmente, comenzaremos con ejemplos para cada habilidad. Posteriormente
seguiremos con ejercicios a realizar en el laboratorio, y por último se llevará a
cabo una práctica integradora con la que se engloban todas las habilidades que
incluyen esta competencia. Incluimos además, cuestionarios al final de cada
ejercicio para una mejor comprensión de cada tema.
1.
2.
3.
4.
Efectuar el muestreo de sustancias químicas
Realizar ensayos a la flama
Ejecutar ensayos a la perla de bórax
Realizar ensayos de reacción con ácido sulfúrico
concentrado y diluido
5. Ejecutar ensayos de calentamiento en tubo al rojo
6. Realizar reacciones para la identificación preliminar de
sustancias químicas
HABILIDADES
RESULTADO DE
APRENDIZAJE
Al término de estas habilidades serás capaz de ejecutar los
ensayos preliminares (ensayos por vía seca), comunes
durante el análisis químico cualitativo.
Desarrollo
Ensayos por vía seca
El análisis por vía seca comprende ensayos preeliminares que se practican
directamente sobre las muestras sólidas o sobre los productos obtenidos al
evaporar a sequedad en baño maría.
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Estos ensayos presentan las ventajas de que con muy poca muestra y poco
tiempo se pueden deducir gran número de indicaciones útiles; además de que las
técnicas son baratas y muy específicas para muestras; entre las desventajas del
método está que no todos los elementos dan positivos los ensayos por vía seca,
además en una muestra con varios elementos puede haber enmascaramiento de
unos resultados con otros y finalmente, con el análisis se conoce el elemento
presente en la muestra, pero no se determina su estado de oxidación o con qué
anión o catión se encuentra combinado formando sales.
Los ensayos más importantes en el análisis por vía seca se pueden agrupar en las
siguientes secciones:
• Caracteres organolépticos
• Ensayos en tubo cerrado
• Ensayos en tubo abierto
• Ensayo a la llama
• Ensayos a la perla
• Ensayos de reacción con ácido sulfúrico
En todos ellos entran en juego las diferentes propiedades de las sustancias que se
relacionan con su fusibilidad, volatilidad, poder de coloración a la llama, poder de
oxidación o reducción, descomposición térmica, formación de sales coloridas, etc.
Al realizar el análisis químico cualitativo de una sustancia desconocida, el analista
se ve precisado a someter a la muestra a una serie de pruebas sistemáticas
antes de iniciar el análisis que lo conducirá a la composición real de la sustancia.
A esta serie de pruebas se les ha denominado “Análisis preliminares”. En
ocasiones al aplicarlo a una sustancia problema, se obtienen resultados tales que
su composición química queda perfectamente establecida.
Los caracteres organolépticos; son importantes puesto que con los datos
obtenidos se limita a un número mínimo los compuestos probables, dentro de los
cuales se encuentra la muestra problema, se obtiene asimismo una base para los
siguientes análisis. Consisten en determinar con la precisión posible, las
características más relevantes de la muestra, sin que sea destruida o alterada su
composición.
Ensayo a la llama. Cuando algún átomo o molécula es excitado por un medio, el
sistema absorbe energía, la que emite en cantidades discretas (fotones) en forma
de energía radiante. Caracterizada por una longitud de onda (color).
El estudio de las longitudes de onda emitidas por los átomos en su periodo de
desexcitación, es el objetivo de los análisis espectroscópicos. Sin embargo, el
análisis a la llama es una forma burda de realizar este tipo de reconocimiento,
puesto que se basan únicamente para aquellas longitudes de onda (coloraciones)
comprendidas dentro del espectro de la luz visible.
Página 18
EJEMPLO 1
IDENTIFICACIÓN DE SUSTANCIAS UTILIZANDO ENSAYO A LA
LLAMA
D escrib ir los caracteres o rg an olépticos de
cada un a d e las m uestras a an alizar.
O bservar si la sustancia es hom ogénea.
S u estado físico.
S u color.
S u olor.
S us cristales.
E n u na placa d e to q ue de po rcelan a to m e
po r sep arado 3 p eq ueño s cristalitos de la
m u estra a an alizar.
Zona de la flama en donde debe
realizarse el ensayo a la llama.
To m e 5 m l de H C l con centrad o en u n tu bo
de en sayo. Lim pie perfectam en te el asa d e
nicro m o intro du ciénd o la su cesivam en te
en el H C l co ncen trad o y en la llam a del
m ech ero h asta q ue no de nin gu na
co loració n a la llam a .
A segu rán do se de qu e el H C l esté lim p io ,
m o je el asa d e n icro m o en él y tom e u n
cristalito de un a m uestra.
Introd uzca el cristal en la parte b aja y
extern a d e la llam a d el m ech ero B u nsen y
detecta el co lor q ue to m a la llam a .
Página 19
La flama # 4 es el tipo de flama
correcta para realizar este
ensayo.
EJEMPLO 2
IDENTIFICACIÓN DE SUSTANCIAS UTILIZANDO ENSAYO A LA
PERLA
1) Describir los caracteres
organolépticos de cada una de
las muestras a analizar.
Observar si la sustancia es
homogénea, su estado físico, su
color, olor y sus cristales.
2) Se pulveriza finamente la
sustancia problema, o bien
se hace con ella una
solución.
3) Se enciende el mechero y
se limpia perfectamente el asa
de nicromo siguiendo la
misma técnica que en los
ensayos a la llama.
6) Tomando la muestra se lleva a
la zona de la llama del mechero
en que se va a realizar el ensayo.
Si el ensayo requiere reducir el
catión, la perla deberá ser
sometida a la zona fría de
reducción de la llama del
mechero.
5) Una vez obtenida la perla y
aún caliente, se toma con ella
un poco de polvo que
contenga el catión a analizar o
bien se sumerge en la
solución cuidando que no se
fraccione.
4) Coloque el fundente (bórax)
en un vidrio de reloj y con el
alambre caliente tome un poco
de él, fúndalo a la llama del
mechero hasta tener una perla
de unos 3 mm de diámetro.
7) Una vez que haya tomado una
coloración uniforme, deberá
desprenderse del alambre,
colocándola en caliente sobre
una cápsula de porcelana,
mediante un ligero golpe
proporcionado al alambre con un
dedo.
8) Si en el ensayo se desea
oxidar al catión, la perla deberá
ser sometida a la zona fría de
oxidación, hasta que tome una
coloración uniforme, se
desprenderá del alambre
siguiendo la misma técnica
anterior.
9) Para limpiar el alambre
deberá hacerse una perla con el
puro fundente en la zona
caliente de oxidación, en la que
deberá resbalar de un lado a
otro del alambre y se
desprenderá de éste mediante
una sacudida.
10) La operación anterior
deberá repetirse hasta que al
hacer una perla de fundente,
ésta no tome ninguna
coloración.
Página 20
EJEMPLO 3
IDENTIFICACIÓN DE SUSTANCIAS UTILIZANDO ENSAYO EN
TUBO ABIERTO, TUBO CERRADO Y ENSAYO CON ÁCIDO
SULFURICO.
1) Describir sus caracteres organolépticos de
cada una de las muestras a analizar.
i) Observar si la sustancia es homogénea.
j) Su estado físico.
k) Su color.
l) Su olor.
m) Sus cristales.
PARA TUBO CERRADO:
2) Se coloca la sustancia a analizar en el fondo
del tubo de ensaye perfectamente limpio y
seco, procurando que no queden embarraduras
sobre las paredes del mismo.
3) Tape el tubo de ensaye que contiene la
muestra con un tapón de hule que contenga un
pequeño tubo de escape.
4) Coloque el aparato por la parte que contiene la
muestra en la zona caliente de la llama, en la
que deberá permanecer hasta que se note
disminución en la cantidad de la muestra;
cuyos vapores se condensarán en la boca del
tubo o bien en el tubo de escape.
h) NOTA: Deberá
tenerse cuidado al
operar con sustancias orgánicas, pues
su destrucción produce vapores de agua
y CO2 que al ser expulsados arrastran
consigo los vapores de la muestra
volátil.
Página 21
PARA TUBO ABIERTO:
5) Coloque aproximadamente 0.2 g de
muestra problema dentro de un tubo de
ensaye y acérquelo a la llama del mechero
para determinar su inflamabilidad o
explosividad.
6) Caliente sobre llama débil y finalmente
incinere calentando fuertemente, observe:
a) Inflamabilidad
b) Explosividad
c) Si la muestra es sólida, ver si funde y
en qué forma.
d) Cambio de coloración de la muestra
e) Olor de los gases o vapores
desprendidos, color de los mismos.
f) Vea si queda residuo después de la
incineración y observe sus caracteres
organolépticos.
g) Si queda residuo, déjelo enfriar y
agregue unas gotas de HCl diluido
(observe si hay desprendimiento de
gases o si la muestra es soluble).
ENSAYOS
CON
ÁCIDO
SULFÚRICO
DILUIDO
1. En un tubo de ensayo tome de 0.5-1.0 g de
la muestra
2. Agregue 0.5 ml de ácido sulfúrico diluído.
3. Observar si se produce reacción, de lo
contrario calentar ligeramente.
4. Registrar el efecto producido.
Página 22
ENSAYOS CON ÁCIDO SULFURICO
CONCENTRADO
1. Repetir la operación con 2-3 ml de ácido
sulfúrico concentrado.
2. Calentar ligeramente cuidando que la boca
del tubo no esté dirigida hacia ninguna
persona.
3. Si se sospecha que están presentes,
cloratos o permanganatos, se deben
emplear muy pequeñas cantidades (0.1 g)
pues, por calentamiento puede producirse
una explosión.
4. Si la sustancia ya reacciona con ácido
sulfúrico diluido, la experiencia con ácido
sulfúrico concentrado puede conducir a una
reacción violenta con desprendimiento de
gas que puede estar acompañada de
salpicaduras de ácido.
EJERCICIO 1
IDENTIFICACIÓN DE SUSTANCIAS POR SU COLORACIÓN A LA
LLAMA DEL MECHERO
DE LAS SALES PROPORCIONADAS POR EL PROFESOR:
• LiCl, NaCl, KCl, CaCl2, SrCl2, BaCl2, CuCl2
1. Describir los caracteres organolépticos de cada una de
las muestras.
2. En una placa de toque de porcelana tome por separado 3
pequeños cristalitos de cada una de las sales.
3. Con el asa de nicromo perfectamente limpia, tome un
cristal y acérquelo a la llama para observar su coloración.
4. Reporte las características y coloración observadas para
cada caso y contesta lo que a continuación se te pide:
Página 23
CARACTERÍSTICAS ORGANOLÉPTICAS:
Si la muestra es:
1. Homogénea____________________________
2. Edo. Físico_____________________________
3. Color _________________________________
4. Olor __________________________________
5. Sus cristales ____________________________
EL COLOR OBSERVADO EN LA FLAMA PARA CADA CRISTAL:
1. LiCl _____________________________________
2. KCl ______________________________________
3. CaCl2_____________________________________
4. BaCl2_____________________________________
5. NaCl______________________________________
6. CuCl2_____________________________________
7. SrCl2______________________________________
CUESTIONARIO:
1. ¿Qué tienen en común los cationes de las muestras analizadas?
2. ¿Por qué sólo las muestras cuyos cationes pertenecen al grupo I A y II A de
la tabla periódica son observables con el ensayo a la llama?
3. ¿Qué es espectroscopia?
4. ¿Qué es un espectroscopio, cómo funciona y dibuja un diagrama de él?
Página 24
EJERCICIO 2
IDENTIFICACIÓN DE SUSTANCIAS POR ENSAYO A LA PERLA
DE LAS SALES PROPORCIONADAS POR EL PROFESOR:
• Cloruro de cromo (III)
• Cloruro de cobre (II)
• Cloruro de cobalto (II)
• Cloruro férrico
1. Describir sus caracteres organolépticos de cada una de las muestras a
analizar.
2. Aplique el ensayo a la perla, realizando una perla de la zona reductora y
una de la zona oxidante para cada muestra.
3. Identifique las coloraciones de las perlas formadas para cada caso y
contesta lo que a continuación se te pide:
CARACTERES ORGANOLÉPTICOS:
Para cada muestra si es: 1. Homogénea____________________________
2. Edo. Físico_____________________________
3. Color _________________________________
4. Olor __________________________________
5. Sus cristales ____________________________
EL COLOR DE LA PERLAS.
Muestras
Llama reductora
Cloruro de Cromo (III)
Cloruro de Cobre (II)
Cloruro de Cobalto (II)
Cloruro de Hierro (III)
Página 25
Llama oxidante
CUESTIONARIO:
5. ¿Qué reacción se produce en las perlas?
6. ¿Cuál es el nombre químico y la fórmula del bórax?
7. ¿Qué utilidad tiene el ensayo a la perla?
8. ¿Qué otros tipos de perlas existen para realizar ensayos además de las de
bórax y explica en qué consisten?
EJERCICIO 3
IDENTIFICACIÓN DE SUSTANCIAS POR ENSAYO EN TUBO
ABIERTO Y TUBO CERRADO
DE LAS SALES PROPORCIONADAS POR EL PROFESOR:
a. Cloruro de amonio
b. Nitrato de plata
c. Tiosulfato de sodio
d. Caseína
e. Clorato de potasio
1. Describir los caracteres organolépticos de cada una de las muestras a
analizar.
2. PARA TUBO ABIERTO:
2.1 Coloque en un tubo aproximadamente 0.5 g de muestra de cloruro
de amonio.
2.2 Sujete el tubo con las pinzas y acérquelo a la flama del mechero.
2.3 Observe y registre el color y olor de los gases o sublimados
formados.
2.4 Humedezca un papel tornasol rojo y acérquelo a los vapores
desprendidos. Anote sus observaciones.
2.5 Repita la misma operación para el nitrato de plata, el tiosulfato de
sodio y la caseína.
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2.6 Si queda residuo, déjelo enfriar y agregue unas gotas de HCl diluido
(observe si hay desprendimiento de gases o si la muestra es
soluble).
NOTA: Si el residuo es soluble en HCl, entonces la muestra se considera de
origen inorgánico.
3. PARA TUBO CERRADO:
3.1 Coloque aproximadamente 0.5 g de clorato de potasio dentro de un tubo
generador.
3.2 Inserte el tapón de hule con el tubo de vidrio.
3.3 Tome el tubo con las pinzas y acérquelo a la llama del mechero.
3.4 Observe el color y olor de los gases desprendidos.
3.5 Acerque una astilla en ignición a los gases desprendidos y anota tus
observaciones.
3.6 Caliente sobre llama débil y finalmente incinere calentando fuertemente,
observe.
4. PARA ENSAYOS EN ÁCIDO SULFÚRICO DILUÍDO Y CONCENTRADO
4.1 Ensaye cada una de las muestras con ácido diluido y concentrado.
REPORTAR:
I. Para cada muestra si es:
1.Homogénea____________________________
2. Edo. Físico_____________________________
3. Color _________________________________
4. Olor __________________________________
5. Sus cristales ____________________________
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II.
Observaciones para cada sustancia analizada.
Muestra
Ensayo en tubo Ensayo en
H2SO4 diluido
Ensayo en H2SO4
concentrado.
Cloruro de amonio
Nitrato de plata
Tiosulfato de sodio
Caseína
Clorato de potasio
PRACTICA 1
COMPETENCIAS
HABILIDADES
II. Realizar ensayos preliminares para la identificación de
sustancias.
1.
2.
3.
4.
Efectuar el muestreo de sustancias químicas
Realizar ensayos a la flama
Ejecutar ensayos a la perla de bórax
Realizar ensayos de reacción con ácido sulfúrico
concentrado y diluido
5. Ejecutar ensayos de calentamiento en tubo al rojo
6. Realizar reacciones para la identificación preliminar
de sustancias químicas
Página 28
IDENTIFICACIÓN DE SUSTANCIAS UTILIZANDO ENSAYOS
PRELIMINARES
Instrucciones para el docente
Se sugiere que el alumno durante la práctica lleve consigo información
bibliográfica o la obtenida durante los ejercicios aquí propuestos a cerca de los
colores obtenidos durante los ensayos a la llama y a la perla para diferentes
sustancias, así como, características observables durante los ensayos en tubo y
con ácido sulfúrico, para que el alumno compare y pueda identificar con mayor
certeza de qué sustancia se trata.
Instrucciones para el alumno
1. Realiza la identificación de 5 muestras problema utilizando ensayos
preliminares.
2. Elabora un reporte en donde incluyas:
OBSERVACIONES
Característi
cas físicas
CATION
Ensayo a la Ensayo a la Ensayo en Ensayo
llama
perla
tubo
con ácido IDENTIFICADO
sulfúrico
Muestra # 1
Muestra # 2
Muestra # 3
Muestra # 4
Muestra # 5
Recursos materiales de apoyo
• Pipeta de 5 ml
• Tubos de ensaye
• Asa de nicromo o platino
• Mechero
• Placa de toque de porcelana .
Página 29
•
•
•
•
•
Mortero y pistilo
Cápsula de porcelana
Tubos generadores o tubos de reacción
Tapón de hule horadado con tubo de vidrio
Pinzas para tubo de ensaye
CONTINGENCIAS
CONTINGENCIA
Que la flama del mechero presente
una coloración amarilla o una flama
deficiente.
SOLUCIÓN
Cuando esto sucede, es porque la
entrada de aire del mechero está
cerrada y no permite una combustión
completa (coloración azul),
por lo
tanto, abrir la llave o cambiar de
mechero porque en ocasiones éstos
se tapan.
ERRORES TÍPICOS
•
•
•
•
Que el asa de nicromo no se limpie adecuadamente causando
enmascaramiento o mezcla de colores en la llama del mechero.
Formar perlas muy pequeñas que no se puedan desprender del asa.
Formar perlas de color negro por tomar demasiada muestra para analizar.
Usar tubos que no estén perfectamente secos, provocando que la muestra
se quede adherida a las paredes de éste.
Página 30
Conclusiones de las competencias
Ahora que has concluido esta competencia, podrás identificar claramente las
propiedades físicas y químicas de una sustancia, al momento de ejecutar ensayos
preliminares, adquiriendo mayor seguridad y confianza en el uso y manejo del
material y reactivos del laboratorio.
Esto lo hemos logrado primeramente conociendo mediante ejemplos cada uno de
los tipos de ensayos por vía seca, posteriormente mediante ejercicios los hemos
puesto en práctica y finalmente mediante una práctica integradora, juntamos todas
estas habilidades en una sola para la reafirmación del conocimiento.
Es importante la ejecución correcta de cada actividad, ya que cada una de éstas
serán utilizadas para evaluar tu desempeño, usando: Las guías de observación
para medir el desempeño y las listas de cotejo para los productos logrados.
COMPETENCIA
III. Realizar las pruebas confirmatorias para la
identificación de sustancias.
Introducción
Con las pruebas confirmatorias podemos comprobar la existencia de las
sustancias identificadas en los ensayos preliminares. Este tipo de pruebas
corresponden a los ensayos por vía húmeda y se llevan a cabo mediante la
adición de un reactivo a la muestra a analizar y mediante la obtención de un
precipitado, un cambio de color o la solubilidad de un precipitado, podemos
identificar una gran cantidad de especies químicas.
Con esta competencia adquirirás la habilidad de realizar pruebas confirmatorias de
identificación de sustancias en una muestra problema. Serás capaz de realizar los
ensayos confirmatorios mediante la identificación de cationes y aniones.
Integraremos además las habilidades adquiridas en las dos competencias
anteriores.
La importancia de la identificación de cationes y aniones radica en que los
conceptos de química como reacciones, nomenclatura química, estequiometría,
Página 31
etc., te serán más claros, ya que estás jugando todo el tiempo de manera práctica
con las reacciones químicas.
Inicialmente, comenzaremos con ejemplos de identificación de cationes del Grupo
I que es el más sencillo. Posteriormente seguiremos con ejercicios a realizar en el
laboratorio de identificación de cationes y aniones y por último se llevará a cabo
una práctica integradora con la que se engloban todas la habilidades que incluyen
esta competencia (Se llevará a cabo una marcha analítica identificando solo los
cationes de los grupos I, II y III).
HABILIDADES
RESULTADO DE
APRENDIZAJE
1. Efectuar el muestreo de sustancias problema
2. Realizar el análisis para la identificación confirmatoria de
cationes.
Al término de estas habilidades serás capaz de ejecutar las
pruebas confirmatorias (ensayos por vía húmeda)
identificando cationes de una solución mediante la adición de
un reactivo precipitante y mediante pruebas de solubilidad de
los precipitados formados.
Desarrollo
Ensayos por vía húmeda.
El análisis cualitativo de cationes se basa en que es posible separar en grupos a
los cationes existentes en una muestra líquida (mediante la adición de
determinados reactivos denominados de grupo o reactivos generales) y,
posteriormente, identificar los cationes de cada grupo con la ayuda de reactivos
específicos.
Se pueden identificar cationes por los colores, características y solubilidad que
presentan los precipitados formados.
Muchos ensayos realizados en el laboratorio se hacen a escala semimicro, es
decir, utilizando pequeñas cantidades de reactivos. Este método de trabajo
requiere material de pequeña capacidad; el utensilio principal es el tubo de
ensayo. En consecuencia, hay que habituarse a calentarlo correctamente y a
utilizarlo en la filtración y centrifugación a esta escala de trabajo.
En el desarrollo sistemático del análisis de los iones se separan de la mezcla
compleja no uno a uno, sino por grupos según su comportamiento similar ante la
acción de algunos reactivos que se denominan reactivos de grupo. Un reactivo de
grupo debe cumplir con ciertos requisitos, por ejemplo: a) debe hacer precipitar los
Página 32
cationes casi cuantitativamente, b) el precipitado formado debe disolverse
fácilmente en los ácidos para que sea posible continuar el análisis, c) el exceso de
reactivo añadido no debe impedir la identificación de los iones que han quedado
en solución.
IDENTIFICACIÓN DE CATIONES
Disolución
Ag+, Fe3+, Cu2+
Añadir HCl (2N)
Precipitado
Solución
AgCl
Fe3+, Cu2+
Blanco
Añadir NH4(OH) (2N)
Precipitado
Solución
Fe(OH)3
[Cu(NH3)4]2+
Pardo-rojizo
Nitrato cúprico en
solución.
Precipitación de
hidróxido cúprico.
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Azul
Formación del complejo
tetraaminocobre por
adición de exceso de NH4
EJEMPLO 1
IDENTIFICACIÓN DE CATIONES DEL GRUPO I
El objeto de esta práctica es observar e identificar las reacciones características
de los tres cationes pertenecientes al grupo I (Ag+, Pb2+ y Hg22+) y determinar si
una muestra problema contiene algunos de estos iones. Los cationes de este
grupo tienen la particularidad de que forman cloruros insolubles en presencia de
ácidos diluidos.
ESTUDIO DE LAS REACCIONES CARACTERÍSTICAS
I. Identificación del Catión Ag+
1. Tomar 3 tubos de ensayos y añadir,
sobre cada uno de ellos, 5 ml
(aproximadamente) de la disolución
denominada Ag+ (que contiene iones
Ag+).
2. Añadir 5 gotas de ácido clorhídrico 2N
sobre el primer tubo de ensayo. La
presencia de Ag+ dará lugar a un
precipitado blanco (o a turbidez).
3. Al tratar el precipitado con hidróxido
amónico concentrado, se disolverá por la
formación del complejo diamino plata
(Ag(NH3)2+)
4. Adicionar varias gotas de la disolución de
yoduro potásico 2N sobre el segundo
tubo de ensayo. La aparición de un
precipitado amarillo claro, cuajoso, nos
indicará la presencia de Ag+.
5. Agregar sobre el tercer tubo unas gotas
de disolución de cromato potásico al
10%. La aparición de precipitado rojo
soluble en hidróxido amónico, nos
muestra la existencia de Ag+.
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II. Identificación del Catión de Pb2+
1. Tomar 3 tubos de ensayos y añadir, sobre cada uno de ellos,
5 ml (aproximadamente) de la disolución denominada Pb2+
(que contiene iones Pb2+).
2. Añadir 5 gotas de ácido clorhídrico 2N sobre el primer tubo de
ensayo. La presencia de Pb2+ dará lugar a un precipitado
blanco (o a turbidez).
3. Al tratar el precipitado con hidróxido amónico 2N no se
disuelve y sigue blanco.
4. Adicionar varias gotas de solución de cromato potásico al 5%
sobre el segundo tubo de ensayo. La presencia de un
precipitado amarillo (insoluble en ácido acético 2N y fácilmente
soluble en un hidróxido sódico al 30%) indica la existencia de
Pb2+.
5. Agregar sobre el tercer tubo varias gotas de yoduro potásico
2N. La formación de un precipitado amarillo cristalino, que se
disuelve en caliente y al enfriar precipita en forma de
escamitas doradas brillantes (“lluvia de oro”) muestra la
presencia de Pb2+.
Por lo general, para la identificación de cationes se realiza
en escala semimicro, utilizando una pequeña muestra en
un tubo de ensaye y adicionando unas gotas de reactivo
precipitante.
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III. Identificación del Catión de Hg22+
1. Tomar 3 tubos de ensayo y añadir, sobre cada uno de ellos, 5 ml
(aproximadamente) de la disolución denominada Hg22+(que contiene
iones Hg22+).
2. Añadir 5 gotas de ácido clorhídrico 2N sobre el primer tubo de
ensayo. La presencia de Hg22+ dará lugar a un precipitado blanco (o
a turbidez).
3. Este precipitado blanco se ennegrece por la acción del hidróxido
amónico 2N con dismutación del ion mercurioso.
4. Adicionar varias gotas de cromato potásico al 10% sobre el segundo
tubo de ensayo. La aparición de un precipitado (que en frío es amorfo
y de color pardo y que en caliente se hace cristalino y de color rojo)
indica la presencia de Hg22+.
5. Agregar unas gotas de yoduro potásico 2N en el tercer tubo. La
presencia de Hg22+ se pone de manifiesto por la aparición de un color
verde amarillento, que con un exceso de yoduro se disuelve dando
lugar a Hg metálico e iodomercuriato.
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EJERCICIO 1
IDENTIFICACION DE COLOR Y FORMA DE LOS PRECIPITADOS
1. Coloca 1 ml de solución con el catión en un tubo de ensaye y agrega 2
gotas del reactivo precipitante. Observa y completa la tabla.
2. Colorea cada espacio con el color del precipitado formado según el
reactivo precipitante, describe la apariencia del precipitado y anota
además en el espacio la fórmula del compuesto formado como muestra el
ejemplo.
3. En la columna escribe el nombre del reactivo que solubiliza al precipitado.
4. Si no ocurre reacción dejar espacio en blanco.
Reactivo
precipitante
HCl
Ag+
KI
K2CrO4
H2S NaOH NH4OH KSCN Fe(CN)6 Solubilidad
Amarillo
Cuajoso
NH4OH
AgI
Pb2+
Hg22+
Cd2+
Cu2+
Fe3+
Al3+
Cr3+
Ni3+
Catión
precipitado
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PRACTICA 1
COMPETENCIAS
HABILIDADES
III. Realizar las pruebas confirmatorias para la
identificación de sustancias.
1. Efectuar el muestreo de sustancias problema
2. Realizar el análisis para la identificación
confirmatoria de cationes
IDENTIFICACIÓN DE CATIONES DEL GRUPO II
Instrucciones para el docente
En esta práctica lo que nos interesa es las reacciones características de los
cationes del grupo II, las soluciones que se ocupan deben de ser proporcionadas
al alumno ya preparadas.
Instrucciones para el alumno
Realiza la identificación de los cationes del grupo II, mediante el uso de sus
reacciones características.
Elabora un reporte en donde destaques cuáles son las pruebas confirmatorias
para identificar cada uno de los cationes.
INTRODUCCIÓN
El objeto de esta práctica es observar e identificar las reacciones características
de algunos de los cationes pertenecientes al grupo II. Los cationes de este grupo
tienen la particularidad de que forman sulfuros insolubles en ácidos diluidos.
REACTIVOS
- Agua sulfhídrica.
- Disolución de hidróxido amónico 2N.
- Disolución de yoduro potásico 2N.
- Ácido acético 2N.
- Disolución de hidróxido sódico 2N.
- Disolución de hidróxido sódico al 30% (p/v).
- Disolución de ferrocianuro potásico al 10% (p/v)
- Disoluciones de Cu2+, Hg2+ y Cd2+.
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ESTUDIO DE LAS REACCIONES CARACTERÍSTICAS
Identificación del Catión Cu2+
1. Tomar 3 tubos de ensayos y añadir, sobre cada uno de ellos, 5 ml
(aproximadamente) de la disolución denominada Cu2+ (que contiene iones
Cu2+).
2. Añadir unas gotas de agua sulfhídrica sobre el primer tubo de ensayo. La
formación de un precipitado negro indica la existencia de Cu2+.
3. Adicionar varias gotas de hidróxido sódico 2N en el segundo tubo. La
aparición de un precipitado azul (que por ebullición se vuelve negro) se
debe a la existencia de Cu2+.
4. Agregar tres gotas de ácido acético 2N en el tercer tubo de ensayo y a
continuación varias gotas de ferrocianuro potásico al 10%. La formación de
un precipitado de color pardo rojizo indica la presencia de Cu2+.
Identificación del Catión Hg2+
1. Tomar 3 tubos de ensayos y añadir, sobre cada uno de ellos, 5 ml
(aproximadamente) de la disolución denominada Hg2+ (que contiene iones
Hg2+).
2. Añadir unas gotas de agua sulfhídrica sobre el primer tubo de ensayo. La
formación de un precipitado negro indica la presencia de Hg2+.
3. Adicionar sobre el segundo tubo de ensayo varias gotas de hidróxido sódico
2N. La aparición de un precipitado (rojizo pardo para pequeñas cantidades
de reactivo y amarillo para cantidades superiores) indica la presencia de
este elemento.
4. Agregar varias gotas de disolución de yoduro potásico 2N en el tercer tubo
de ensayo. La aparición de un precipitado rojo escarlata (fácilmente soluble
en exceso de reactivo) indica la presencia de Hg2+.
Identificación del Catión Cd2+
1. Tomar 3 tubos de ensayos y añadir, sobre cada uno de ellos, 5 ml
(aproximadamente) de la disolución denominada Cd2+ (que contiene iones
Cd2+).
2. Añadir varias gotas de agua sulfhídrica sobre el primer tubo de ensayo. La
formación de un precipitado amarillo indica la presencia de Cd2+.
3. Agregar varias gotas de hidróxido sódico 2N en el segundo tubo. La
presencia de un precipitado blanco amorfo indica la presencia de Cd2+.
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4. Adicionar varias gotas de hidróxido amónico 2N en el tercer tubo. La
formación de un precipitado blanco que se disuelve en exceso de reactivo
indica la presencia de Cd2+.
Recursos materiales de apoyo
• Tubos de ensaye
• Gradilla
• Pipeta de 5 ml
• Vaso de precipitados
• Pinzas para tubo
• Gotero
CONTINGENCIAS
CONTINGENCIA
Falta de algunos de los reactivos
propuestos.
SOLUCIÓN
En ocasiones no se cuentan con los
reactivos que se indican en la práctica.
En la bibliografía incluida en esta guía
se propone la sustitución de algunos
de los reactivos por especies químicas
similares. Por ejemplo, la solución de
H2S, puede ser sustituida por sulfuro
de amonio.
ERRORES TÍPICOS
•
•
No tener cuidado al momento de tomar la muestra usando pipetas que esta
no estén perfectamente limpias provocando contaminación y por lo tanto
errores al momento de realizar la identificación.
Adicionar excesos de reactivo precipitante, ya que algunos de los
precipitados que se forman tienden a disolverse en exceso.
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PRACTICA 2
COMPETENCIAS
HABILIDADES
III. Realizar las pruebas confirmatorias para la
identificación de sustancias.
1. Efectuar el muestreo de sustancias problema
2. Realizar el análisis para la identificación
confirmatoria de cationes
IDENTIFICACIÓN DE CATIONES DEL GRUPO III
Instrucciones para el docente
En esta práctica lo que nos interesa son las reacciones características de los
cationes del grupo III, las soluciones que se ocupan deben de ser proporcionadas
al alumno ya preparadas. Se recomienda destacar la importancia del uso del
equipo de seguridad para proteger la integridad física del alumno.
Instrucciones para el alumno
Realiza la identificación de los cationes del grupo III, mediante el uso de sus
reacciones características.
Elabora un reporte en donde destaques cuáles son las pruebas confirmatorias
para identificar cada uno de los cationes.
INTRODUCCIÓN
El objeto de esta práctica es observar e identificar las reacciones características
de algunos de los cationes pertenecientes al grupo III, y determinar que catión de
los estudiados pertenecientes a los grupos II y III está presente en una muestra
problema.
Dentro del grupo III se distinguen dos subgrupos:
Subgrupo A. Formado por Fe2+, Al3+ y Cr3+; estos cationes precipitan con hidróxido
amónico y cloruro amónico.
Subgrupo B. Formado por Mn2+, Ni2+, Co2+ y Zn2+; estos cationes precipitan con
ácido sulfhídrico y cloruro amónico.
REACTIVOS
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- Agua sulfhídrica.
- Disolución de hidróxido amónico 2N.
- Disolución de hidróxido amónico al 30% (p/v).
- Disolución de tiocianato potásico 2N.
- Disolución de ferrocianuro potásico al 10% (p/v).
- Disolución de hidróxido sódico 2N.
- Nitrito potásico sólido.
- Disolución de hidróxido sódico al 30% (p/v).
- Disoluciones de Fe3+, Al3+, Ni2+, Co2+, Mn2+ y Zn2+.
REACCIONES CARACTERÍSTICAS DEL SUBGRUPO A
Catión Fe3+
1. Tomar 3 tubos de ensayos y añadir, sobre cada uno de ellos, 5 ml
(aproximadamente) de la disolución denominada Fe3+ (que contiene
iones Fe3+).
2. Añadir en el primer tubo varias gotas de hidróxido amónico 2N. La
formación de un precipitado pardo gelatinoso indica la formación de
hidróxido férrico.
3. Agregar al segundo tubo unas gotas de tiocianato potásico 2N. La
aparición de un color rojo intenso muestra la presencia de Fe3+.
4. Adicionar sobre el tercer tubo varias gotas de ferrocianuro potásico al
10%, que produce con el Fe3+ un precipitado de color azul intenso
(azul de Prusia o azul Berlín).
Catión Al3+
1. Tomar 2 tubos de ensayos y añadir, sobre cada uno de ellos,
5 ml (aproximadamente) de la disolución denominada Al3+
(que contiene iones Al3+).
2. Añadir varias gotas de hidróxido sódico 2N en el primer tubo.
Aparecerá un precipitado de hidróxido de aluminio de color
blanco.
3. Un exceso de reactivo (añadir NaOH al 30%) disolverá el
precipitado, por formación de aluminato.
4. Adicionar varias gotas de hidróxido amónico 2N en el
segundo tubo, se produce el mismo precipitado que con los
álcalis fuertes.
REACCIONES CARACTERÍSTICAS DEL SUBGRUPO B
Catión Ni2+
1. Tomar 2 tubos de ensayos y añadir, sobre cada uno de ellos, 5 ml
(aproximadamente) de la disolución denominada Ni2+ (que contiene iones
Ni2+).
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2. Añadir varias gotas de hidróxido sódico 2N en el primer tubo. La aparición
de un precipitado verde claro (de hidróxido niqueloso) indica la presencia de
Ni2+.
3. Agregar varias gotas de hidróxido amónico 2N en el segundo tubo, se
originará un precipitado verde, fácilmente soluble en exceso de reactivo
(añadir NH4OH al 30%), por formación de Ni(NH3)42+, de color azul.
Recursos materiales de apoyo
• Pipeta de 5 ml
• Tubo de ensaye
• Pinzas para tubo de ensaye
• Gradilla
• Gotero
CONTINGENCIAS
CONTINGENCIA
Falta de algunos de los reactivos
propuestos.
SOLUCIÓN
En ocasiones no se cuentan con los
reactivos que se indican en la práctica.
En la bibliografía incluida en esta guía
se propone la sustitución de algunos
de los reactivos por especies químicas
similares.
ERRORES TÍPICOS
•
No tener cuidado al momento de tomar la muestra usando pipetas que no
estén perfectamente limpias provocando contaminación y por lo tanto,
errores al momento de realizar la identificación.
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PRACTICA 3
COMPETENCIAS
HABILIDADES
III. Realizar las pruebas confirmatorias para la
identificación de sustancias.
1. Efectuar el muestreo de sustancias problema
2. Realizar el análisis para la identificación
confirmatoria de cationes
IDENTIFICACIÓN DE CATIONES DE UNA MUESTRA PROBLEMA
Instrucciones para el docente
Se sugiere que el docente prepare una solución que contenga al menos 3 de los
cationes del grupo I, II o III para que el alumno con los conocimientos adquiridos
pueda identificar el contenido de la mezcla.
Instrucciones para el alumno
De la muestra proporcionada por el profesor realiza la identificación de los
cationes contenidos en ella, siguiendo las instrucciones del diagrama propuesto a
continuación:
Operaciones previas:
1. Poner en un vaso de precipitado unos 15 ml de la muestra problema.
2. Añadir unas gotas de ácido clorhídrico 2N, se formará un precipitado blanco
si existen uno o varios de los cationes estudiados (Ag+, Pb2+, Hg22+).
3. Filtrar con un embudo y papel de filtro y recoger el filtrado sobre un tubo de
ensayo. Añadir una gota de ácido clorhídrico 2N a las aguas de lavado,
para verificar que no quedan cationes del grupo I.
4. Reserve la solución separada para ensayar grupo II.
Identificación
a) Catión Pb2+.
a. Lavar el precipitado con agua destilada caliente y recoger los
líquidos de lavado en otro tubo de ensayo (si hay PbCl2 éste pasará
al agua caliente).
b. Repartir esta agua caliente entre dos tubos de ensayos, e identificar
en cada uno de ellos la presencia de Pb2+ con los reactivos yoduro
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potásico y cromato potásico. La presencia de precipitado amarillo o
naranja arroja un resultado positivo.
b) Catión Ag+.
a. Lavar nuevamente el precipitado con solución acuosa de hidróxido
amónico 2N. El AgCl se disuelve al formarse el complejo soluble
diaminoplata.
4. Repartir las aguas de lavado en dos tubos de ensayos e identificar en
cada uno de ellos la presencia de Ag+ con los reactivos yoduro potásico y
ácido nítrico 2N, que formarán precipitados de AgI y AgCl,
respectivamente.
c) Catión Hg22+.
6. En caso de existir Hg22+, se ennegrecerá el papel de filtro al momento del
lavado con hidróxido amónico, ésta es señal suficiente de la existencia del
ion mercuroso.
7. Para la identificación de los elementos del grupo II y III, efectuar el
procedimiento de acuerdo al Diagrama General de la Marcha Analítica de
Cationes.
8. Para la identificación específica de cada catión, consulta las prácticas 1 y
2 de la tercera competencia de esta guía.
DIAGRAMA GENERAL DE LA MARCHA ANALITICA DE CATIONES
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Recursos materiales de apoyo
• Pipeta de 5 ml
• Tubo de ensaye
• Mechero
• Malla de asbesto
• Tripié
• Vaso de precipitados
• Pinzas para tubo de ensaye
• Gradilla
• Soporte y anillo
• Embudo
• Papel filtro
• Centrífuga
CONTINGENCIAS
CONTINGENCIA
El separado de los precipitados es
muy lento por filtración
SOLUCIÓN
Se recomienda el uso de centrífuga
para un separado más rápido de los
precipitados.
ERRORES TÍPICOS
•
•
Romper los tubos durante la centrifugación por no equilibrarlos.
Separar la solución del precipitado y por error tirarla, sin saber que ésta
contiene los demás cationes a analizar.
HABILIDADES
RESULTADO DE
APRENDIZAJE
3. Realizar el análisis para la identificación
confirmatoria de aniones
Al término de esta habilidad serás capaz de ejecutar las
pruebas confirmatorias para la identificación de aniones de
una muestra problema mediante pruebas específicas para
cada tipo de anión.
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Desarrollo
Después de separar los cationes en grupos, se procede a la identificación de cada
anión de acuerdo a sus propiedades específicas. Los aniones aunque al igual que
los cationes se agrupan según sus propiedades químicas, su identificación se
realiza en forma individual y en caso de interferencia se utiliza un procedimiento
específico que la anula, sin eliminar la presencia del anión de interés.
Agrupación de Aniones.
Grupo
Aniones
I
CO3 2 -, SO3 2 -, S2 O3 2 -, S Son bases moderadas a fuertes, forman
2, NO2 -, SiO4 4 el ácido correspondiente en medio ácido
fuerte
y
se
descomponen
por
calentamiento.
II
Cl -, Br -, I -, Fe(CN)6
Fe(CN)6 4 -, SCN -
III
CrO4 2 -, Cr2 O7 2 -, PO4 2 -, Forman precipitados con el ión bario
AsO4 3 -, AsO2 -, C2 O4 2 -,
IV
Propiedad
3 -
, Son aniones inertes como bases,
forman precipitados insolubles con el
ión plata.
SO3 2 -, NO3 -, MnO4 -, BO2 Sus sales son normalmente solubles en
, H2BO3 -, C2H3 O2 -,
agua.
2-
Fuente: Cerda, A. Santos R., Cuevas J.M., Instructivo de Prácticas de Análisis Cualitativo, 2da. Edición, departamento de
Química Analítica, Facultad de Ciencias Químicas, UANL, Monterrey, México, 1980.
EJEMPLO 1
IDENTIFICACION DE ANIONES.
i. Si se sabe que los únicos cationes presentes en la muestra
son Na+ y K+, se deben probar pequeñas porciones con los
tres reactivos de grupo (H2SO4 diluido, Ca2+, Ba2+ y Ag+) para
determinar si es necesario hacer pruebas individuales para los
aniones de esos grupos.
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ii. Los iones del grupo IV, nitrato y acetato, deben investigarse
aparte en la solución original.
iii. Después de haber decidido en qué grupos hay que hacer
pruebas, se hacen como ya se ha descrito usando en cada
caso una pequeña porción de la solución, a menos que se
especifique alguna secuencia.
iv. Deben eliminarse interferencias cuando sea necesario.
v. Algunas veces la primera prueba para un anión resulta
concluyente, pero a veces es necesario hacer varias.
EJERCICIO 1
PROTOCOLO PARA LA IDENTIFICACIÓN DE LOS COMPONENTES DE UNA
MUESTRA PROBLEMA
Objetivo general.
Los alumnos estructurarán un protocolo para identificar los componentes de la
materia a partir de una muestra problema.
Material
Libros, revistas, artículos
Equipo
Computadora con conexión a INTERNET
Parte experimental.
El tipo de trabajo es de carácter documental, el alumno realizara las siguientes
actividades y entregar el trabajo por escrito en la fecha indicada por el profesor
titular de la materia.
1. Estudiar los siguientes términos:
a) Técnica analítica
b) Método analítico
c) Procedimiento
d) Protocolo
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2. Investigar las partes que conforma un protocolo de investigación en fuentes
sobre metodologías de investigación.
3. Consultar revistas científicas que traten sobre la aplicación del método
experimental en su área de formación (QFB, IQA o IQM)
4. Estructurar todo un protocolo de investigación para resolver el siguiente
caso:
En la producción de circuitos eléctricos las uniones de latón se deben platear, este
proceso se realiza utilizando como materia prima una mezcla sólida blanca que
debe contener cloruro de plata, Cloruro de sodio, Carbonato ácido de sodio y
bentonita (arcilla). Usted es el encargado del laboratorio analítico, una de sus
responsabilidades es asegurarse de la identidad en cuanto a composición de los
productos químicos que ingresan al proceso ¿Cómo podría confirmar que la
mezcla sólida blanca solo contiene los componentes indicados en el certificado
identidad que proporciona el proveedor?
Registro de datos.
Documentar el protocolo
Cuestionario.
1. ¿Por qué en la identificación de los aniones no se sigue un esquema tan
organizado como para el análisis cualitativo de cationes?
2. ¿Cuál es la base de clasificación de los aniones descrita en esta práctica?
3. ¿Por qué se omite la identificación de los iones del agua (OH – y O –2)?
4. Según la clasificación descrita en esta práctica, en el análisis químico de
una muestra se recomienda identificar primero a los cationes del grupo V
¿por qué?
5. En el análisis químico de una muestra se recomienda identificar primero al
anión carbonato ¿por qué?
6. ¿Por qué el HNO3 es el mejor solvente general para metales y aleaciones?
PRACTICA 1
COMPETENCIAS
HABILIDADES
III.
Realizar las pruebas confirmatorias para la
identificación de sustancias.
3. Realizar el análisis para la identificación confirmatoria
de aniones.
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IDENTIFICACIÓN DE ANIONES DE UNA MUESTRA PROBLEMA
Instrucciones para el docente
Se sugiere que el docente prepare algunas soluciones que contengan en conjunto
todos los aniones de la “Tabla de Resultados de Identificación de Aniones”
para que el alumno con los conocimientos adquiridos pueda identificar cada uno
de los aniones contenidos en cada mezcla.
Instrucciones para el alumno
De las muestras proporcionadas por el profesor realiza la identificación de los
aniones contenidos en ella, considerando las siguientes opciones: carbonatos,
nitratos, nitritos, sulfitos, fosfatos, sulfatos, cloruros, bromuros, yoduros y fluoruros.
Procedimiento experimental
1. Anote todas sus observaciones en la tabla 1.
2. En una placa de toque agregue, gota a gota, una pequeña cantidad de HCl
M a porciones separadas de cada una de las sales de sodio sólidas siguientes:
(a) carbonato, (b) sulfato, (c) sulfito, (d) nitrato, (e) nitrito.
3
3. Anote cualquier desprendimiento de burbujas, gases coloridos y olores que
perciba (tenga cuidado con éstos). Registre cuáles de estos cinco aniones son
positivos a la prueba.
4. Agregue cinco gotas de NH3 3 M y cinco gotas de disolución de BaCl2 0.3 M a
cada una de las sales de sodio de las siguientes disoluciones 0.1 M:
(a) SO4
(b) SO3
(c) PO4
(d) CO3
(e) F-, (f) Br-, (g) NO2
(h) NO3
5. Anote qué aniones forman precipitados.
6. Centrifugue los precipitados obtenidos; deseche el líquido sobrenadante y
añada 2 ml de HCl 3 M. Agite bien. Observe qué precipitados se disuelven.
Escriba la ecuación iónica para la reacción entre el Ba3(PO4)2 y el HCl.
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7. Agregue por separado cinco gotas de disolución de AgNO3 0.1 M a cada una de
las sales de sodio en disolución 0.1 M de los siguientes aniones:
(a) F-, (b) Cl-, (c) Br-, (d) I-, (e) PO43-, (f) NO2-, (g) CO32-, (h) SO32-,(i) SO428. Anote cuáles aniones forman precipitados y los colores correspondientes.
9. Añada 0.5 mL de HNO3 3 M a cada uno de los precipitados y agite bien. Anote
cuáles no se disolvieron.
10. Proceda a centrifugar aquellos que no se disolvieron en HNO3. Deseche los
líquidos sobrenadantes y adicione cuidadosamente 18 gotas de NH3 concentrado.
Agite bien. Anote cuál(es) se disuelve(n).
11. Agregue 2-3 gotas de disolución acidulada de permanganato de potasio 0.1
M a cada una de la sales de sodio en disolucion 0.1 M de los siguientes aniones:
(a) CO32-, (b) SO32-, (c) F-, (d) Cl-, (e) Br-, (f) I-, (g) NO2-, (h) NO3-.
12. Anote los aniones que decoloran la disolución de permanganato de potasio.
Caliente las disoluciones que no se decoloran. Anote las que reaccionan por
calentamiento.
13. Agregue 1 ml de HCl 3 M a cada una de las sales de sodio en disolución 0.1
M de los siguientes aniones: (a) NO2-, (b) NO3-, (c)SO42-, (d) Br-. Introduzca el
papel impregnado con KI-almidón en la disolución y anote cualquier cambio que
ocurra en el color del papel.
14. Prueba para el Br- y el I-: Añada 0.5 ml de agua de cloro recientemente
preparada, a porciones separadas de las disoluciones de Br- y I-. Ahora agregue 1
ml de CCl4, agite y anote el color de la fase de CCl4.
15. La prueba para el F- está basada en la propiedad que tiene el HF de atacar el
vidrio. Limpie y seque una varilla de vidrio. A 1 ml de H2SO4 concentrado agregue
algunos cristales de dicromato de potasio y agite con la varilla de vidrio hasta que
ésta se encuentre totalmente limpia. La mezcla líquida escurrirá uniformemente
por la varilla.
16. Adicione una sal sólida de fluoruro a la disolución de ácido sulfúrico-dicromato
y agite con la varilla de vidrio limpia durante un mínimo de dos minutos.
17. Retire la varilla y observe que ahora las gotas de mezcla líquida se adhieren a
dicha varilla de vidrio.
18. Agregue un trozo pequeño de viruta de cobre a la sal sólida de NO3-. Adicione
2-3 gotas de agua. Ahora añada con cuidado 20 gotas de H2SO4 concentrado. En
caso necesario, caliente ligeramente hasta más o menos 60 ºC. Anote el color del
gas que se desprende y el color de la disolución. A modo de experimento de
control, repita la prueba sin la sal de nitrato.
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19. A una disolución de PO43- agregue 1 ml de NH3 diluido y 1 ml de mezcla de
magnesia (MgCl2 + NH4Cl + NH3). Un precipitado blanco de MgNH4PO4 indica la
presencia de PO43-.
20.En cada caso anote en qué condiciones se redisolvieron los precipitados.
Cuestionario
1. ¿Qué aniones presentaron desprendimiento de gases al agregarles HCl?
Escriba las ecuaciones balanceadas.
2. Así como para el grupo 1 de cationes, el reactivo específico es el HCl ¿de
qué aniones es específico el reactivo de Ba2+ amoniacal? Plantee las
ecuaciones.
3. ¿Cuáles de los aniones que no reaccionaron con HCl en el procedimiento
número 1, precipitan con Ba2+ amoniacal?
4. ¿Cuáles de los productos precipitados con Ba2+ amoniacal, son solubles
en ácidos minerales diluidos?
5. Explique el hecho de que el fosfato de bario se disuelve, mientras que el
sulfato de bario no lo hace en forma apreciable con la adición de HCl
concentrado.
6. ¿Qué aniones precipitan con Ag+? ¿Cuáles de ellos son solubles en
medio amoniacal y cuáles se mantienen precipitados? De los solubles
¿cuáles reprecipitan en medio nítrico? Escriba las ecuaciones que
describen cada proceso.
7. ¿Qué diferencias o similitudes encuentra en el comportamiento de los
halogenuros? ¿Cuáles son los dos aniones que no forman precipitado y no
desprenden gases con HCl?
8. ¿Qué aniones decoloraron al permanganato y que comportamiento óxidoreductor presentan frente a este reactivo? Escriba las ecuaciones
balanceadas por ion-electrón.
9. ¿Qué aniones oxidaron al yoduro y qué productos se obtienen?
10.
Clasifique todos sus aniones en alguna de las cuatro categorías
siguientes:
a. Los que desprenden gases con HCl.
b. Los aniones que no desprenden gases con HCl y que sí precipitan
con Ba2+.
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c. Aniones que forman precipitado con Ag+ en presencia de HNO3.
d. Aniones que no desprenden gases con HCl y no forman precipitado?
e. Compare los resultados obtenidos con los haluros y escríbalos en
orden creciente de su capacidad reductora.
f. ¿Cómo podrían distinguirse los iones nitrito, sulfito y carbonato?
g. ¿Cómo podría identificar los iones sulfato, fosfato y fluoruro?
h. ¿Podría discriminar entre los iones cloruro, bromuro y yoduro?
i. ¿Es posible diferenciar entre nitratos y nitritos?
j. Trate sus tres muestras problemas (cada una de ellas contiene un
k. solo anión) según el procedimiento experimental y clasifíquelas en
alguna de las cuatro categorías principales.
l. Haga pruebas específicas de comprobación e informe los resultados
a su profesor.
TABLA DE RESULTADOS DE IDENTIFICACIÓN DE ANIONES
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Recursos materiales de apoyo
• Pipeta de 5 ml
• Tubo de ensaye
• Mechero
• Malla de asbesto
• Tripié
• Vaso de precipitados
• Pinzas para tubo de ensaye
• Gradilla
• Soporte y anillo
• Embudo
• Placa de toque de porcelana
• Agitador
• Centrífuga
• Papel filtro
• Termómetro
CONTINGENCIAS
CONTINGENCIA
Falta de algunos de los reactivos
recomendados.
SOLUCIÓN
Se recomienda consultar algunas
fuentes bibliográfica, en donde pueda
encontrar cómo sustituir algunos
reactivos por otros.
ERRORES TÍPICOS
IV.
V.
Romper los tubos durante la centrifugación por no equilibrarlos.
No etiquetar los tubos durante el análisis y cometer errores por
confusión de tubos.
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III. Realizar las pruebas confirmatorias para la
identificación de sustancias.
COMPETENCIA
HABILIDADES
RESULTADO DE
APRENDIZAJE
4. Realizar el análisis para la identificación de
sustancias empleando técnicas instrumentales
Al término de esta habilidad serás capaz de identificar
sustancias empleando técnicas instrumentales.
La identificación de sustancias empleando técnicas instrumentales (habilidad 4),
no será incluida en esta Guía debido a que esta será cubierta totalmente y con
más amplitud en el módulo III, submódulo II.
Conclusiones de la competencia
Con esta competencia, adquiriste las habilidades y conocimientos necesarios para
el análisis cualitativo de muestras problema, identificaste claramente las
propiedades físicas y químicas de las sustancias al momento de ejecutar los
ensayos, adquiriendo mayor seguridad y confianza en el uso y manejo del material
y reactivos del laboratorio.
Además fuiste capaz de resolver problemas básicos de un laboratorio de análisis
químico, como la identificación de sustancias de manera cualitativa, adquiriste un
mayor entendimiento de las reacciones químicas, así como de su estequiometría y
ahora puedes identificar la composición química de una sustancia, con sólo aplicar
los ensayos preliminares y confirmatorios.
Las actividades propuestas serán evaluadas con las guías de observación para
medir el desempeño del alumno y las listas de cotejo para los productos logrados.
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CONCLUSIONES DE LA GUÍA DE APRENDIZAJE
La guía se integra de tres competencias: “Preparar las muestras, realizar ensayos
preliminares y realizar pruebas confirmatorias para la identificación de sustancias”,
con las cuales ejecutarás técnicas de análisis que te permitirán la identificación de
sustancias de manera cualitativa.
Se estructura con ejemplos, ejercicios y prácticas de laboratorio que te permitirán
adentrarte en el mundo fascinante de la Química Analítica; con las actividades
propuestas de esta guía, adquirirás la destreza para la identificación de los
componentes de muestras problema.
Para comprobar que has desarrollado las competencias en todos los apartados
señalados con anterioridad, se utilizarán dos tipos de instrumentos de evaluación:
Las guías de observación para medir tu desempeño y las listas de cotejo para los
productos logrados.
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Fuentes de Información
Burriel, F. Lucena y S. Arribas., Química Analítica Cualitativa. Paraninfo, Madrid
(2003).
Arthur I. Vogel. Química Analítica Cualitativa, Editorial Kapelusz., 5ª Edición
Curtman Luis J., Análisis Químico Cualitativo y Cuantitativo, Editorial Nacional,
S.A., 2da Edición.
Harvey, David Química Analítica Moderna, Editorial Mc. Graw Hill, Impreso en
España.
Holkova Ludmila, Análisis Químico Cualitativo, Editorial Trillas
Joseph Norman, Análisis Cualitativo y Química Inorgánica, Ed. Cecsa, Vigésima
reimpresión febrero de 1993.
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Glosario
Absorción: Es retener una sustancia dentro de otra.
Agua regia: Es un solvente muy poderoso que se obtiene al mezclar ácido
clorhídrico con ácido nítrico en proporción 3:1.
Análisis: Estudio de una muestra para determinar sus composición o
naturaleza química.
Analito: Especie química que se analiza.
Alícuota: Es una parte de la totalidad, por lo general una fracción pequeña. Se
le llama alícuota a la porción de una muestra que se toma de un matraz
volumétrico utilizando una pipeta.
Espectroscopia : Término general empleado para describir técnicas que se
basan en la medida de absorción, emisión o fluorescencia de la radiación
electromagnética.
Fotones: Paquetes de energía de la radiación electromagnética: también se le
conoce como cuantos.
Muestra: Parte representativa de la materia objeto del análisis.
Método: Conjunto de operaciones y técnicas aplicadas al análisis de una
muestra.
Precipitación: Una precipitación ocurre cuando una reacción química produce
un compuesto con mayor densidad que el medio donde se encuentran los
reactantes, lo que produce que se vaya al fondo del contenedor donde se
formó.
Precipitación Homogénea: Técnica en la que se genera lentamente un agente
precipitante en toda la disolución de un analito para producir un precipitado
denso y de filtrado fácil para análisis gravimétrico.
Técnica: Medio de obtener información sobre el analito.
Solubilidad: La solubilidad es una medida de la capacidad de una
determinada sustancia para disolverse en un líquido. Puede expresarse en
moles por litro, en gramos por litro, o en porcentaje de soluto; en algunas
condiciones se puede sobrepasarla, denominándose solución sobresaturada.
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Anexos
Nivel de competencia
Las normas de competencia laboral están elaboradas para reflejar condiciones
reales de trabajo que se presentan en diferentes grados de complejidad, variedad
y autonomía. Tales grados generan distintos niveles de competencia requeridos
para el desempeño.
Nivel 1: Competencia en la realización de una variada gama de actividades
laborales, en su mayoría rutinarias y predecibles.
Nivel 2: Competencia en una importante y variada gama de actividades laborales,
llevadas a cabo en diferentes contextos. Algunas de las actividades son complejas
o no rutinarias y existe cierta autonomía y responsabilidad individual. A menudo,
puede requerirse la colaboración con otras personas, quizás formando parte de un
grupo o equipo de trabajo.
Nivel 3: Competencia en una amplia gama de diferentes actividades laborales
llevadas a cabo en una gran variedad de contextos que, en su mayor parte, son
complejos y no rutinarios. Existe una considerable responsabilidad y autonomía y,
a menudo, se requiere el control y la provisión de orientación a otras personas.
Nivel 4: Competencia en una amplia gama de actividades laborales profesionales
o técnicamente complejas llevadas a cabo en una gran variedad de contextos y
con un grado considerable de autonomía y responsabilidad personal. A menudo,
requerirá responsabilizarse por el trabajo de otros y la distribución de recursos.
Nivel 5: Competencia que implica la aplicación de una importante gama de
principios fundamentales y técnicas complejas en una amplia y a veces
impredecible variedad de contextos. Se requiere una autonomía personal muy
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importante y, con frecuencia, gran responsabilidad respecto al trabajo de otros y a
la distribución de recursos
sustanciales. Asimismo, requiere de responsabilidad
personal en materia de análisis y diagnósticos, diseño, planificación, ejecución y
evaluación.
Tabla resumen de las actitudes medibles
ACTITUDES.
COMPORTAMIENTOS
1
Cooperación.
Ayudar y apoyar a otros en la ejecución de una tarea.
Trabajar de forma conjunta para realizar una función o
tarea que implique un proceso laboral.
2
Iniciativa.
Ofrecer alternativas de solución.
Realizar acciones preventivas a una falla.
3
Limpieza.
Realizar con pulcritud el trabajo.
Observar un aseo personal.
4
Orden.
Establecer y/o respetar prioridades y secuencia en los
procedimientos para efectuar una tarea.
Presentar de forma clara y comprensible los
resultados del trabajo.
5
Responsabilidad.
Realizar el trabajo de acuerdo con los estándares de
calidad requeridos.
Ejecutar oportunamente las tareas.
6
Tolerancia.
Disposición para comprender y atender las diferencias
de los demás.
7
Amabilidad.
Dar un trato cordial a las personas.
8
Perseverancia.
Demostrar un interés permanente por lograr lo
propuesto.
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