Kitabı oku: «Operaciones auxiliares elementales en laboratorio y en procesos en la industria química y afines. QUIE0308»

Capítulo 1

Operaciones básicas sencillas en el laboratorio

1. Introducción

Para llevar a cabo de forma correcta operaciones elementales en un laboratorio y en procesos de la industria química y afines es necesario tener conocimientos sobre aspectos básicos como son las materias primas, productos químicos, envases, material de acondicionamiento, etiquetado, etc.

También es muy importante saber cuáles son los aparatos y materiales, los reactivos químicos de uso habitual y sus características, y las dependencias de un laboratorio y su mobiliario.

Es imprescindible entender cómo se realizan las operaciones básicas de molienda, tamizado, precipitación, filtración, decantación, evaporación y secado.

Y finalmente es preciso adquirir conocimientos sobre técnicas de muestreo, toma de muestra para análisis microbiológico y fisicoquímico, equipos, materiales, identificación, manipulación, conservación y transporte de muestras.

2. Materias primas y productos químicos, tipos de envases, material de acondicionamiento, etc.

En la industria química se producen una multitud de procesos químicos en los que tienen lugar una serie de operaciones físicas y/o químicas de forma ordenada para transformar materias primas en productos químicos finales totalmente diferentes a estas. Estos productos químicos son los utilizados tanto en los laboratorios como en la industria en general.

2.1. Materias primas y productos químicos

Las materias primas son materiales o sustancias tomadas de la naturaleza que se transforman en otras que se convertirán en productos de consumo.

Estas materias primas se encuentran en el medio y se caracterizan por ser muy abundantes: el carbón, el petróleo y el gas natural (que son combustibles fósiles), los minerales, el aire o el agua.

Ejemplo

A partir de los minerales se obtienen los productos químicos inorgánicos.

A partir del petróleo y el gas natural, los productos químicos orgánicos como son los combustibles, carburantes o lubricantes.

A partir del agua del mar se pueden obtener sus sales disueltas como, por ejemplo, el cloruro sódico (NaCl).

A partir del aire se consiguen sus componentes mayoritarios: nitrógeno (N₂), oxígeno (O₂) o argón (Ar).

Productos químicos

Un producto químico es una sustancia formada por la unión de dos o más elementos químicos como hidrógeno (H), azufre (S), cobre (Cu), oxígeno (O), sodio (Na), potasio (K), etc., o una mezcla de sustancias que tienen una función concreta.

A la sustancia o sustancias que componen los productos químicos también se las denomina compuesto químico y, por tanto, un producto químico se puede decir que está formado por uno o varios compuestos químicos.

Normalmente, la función que tienen los productos químicos la desempeña una sola sustancia o componente aunque en el mismo existan varias. A esa sustancia se la denomina componente activo. El resto de elementos que acompañan al componente activo se utilizan para darle mejor aspecto, mejor olor, o modificar las propiedades del componente activo, como puede ser, por ejemplo, su densidad.

Nota

La densidad es una magnitud física definida como la cantidad de masa existente en el volumen de una sustancia.

Es importante tener en cuenta que un producto químico es diferente de otro cuando tienen componentes diferentes, cuando son iguales pero la cantidad presente de cada uno de ellos es distinta, o cuando tienen condiciones o estados diversos.

Ejemplo

El cloro en estado gaseoso es un producto totalmente diferente al cloro líquido envasado a alta presión.

Actividades

1. Identificar algunos ejemplos de materias primas y de productos químicos.

2. Indicar si el cloruro sódico (NaCl) y el azufre (S) son productos químicos. Razonar la respuesta.

Los productos químicos pueden estar formados por compuestos orgánicos e inorgánicos dando lugar a productos químicos orgánicos o inorgánicos:

1 Compuestos orgánicos: son sustancias que contienen como elemento químico el carbono (C), y normalmente otros componentes como pueden ser el hidrógeno (H), oxígeno (O), azufre (S), nitrógeno (N) o cloro (Cl). Por ejemplo, el metano (CH4).

Compuesto orgánico de metano

1 Compuestos inorgánicos: son sustancias que están formadas por diferentes elementos químicos, y donde el carbono es utilizado solo en algunas ocasiones. Por ejemplo, el agua (H2O).

Además, los productos químicos en la industria química pueden clasificarse en cuatro grupos según su uso:

1 Productos químicos básicos: se utilizan para la fabricación de otros productos químicos más elaborados. Se obtienen en enormes cantidades y tienen un coste relativamente bajo. Se logran en la industria química básica a partir de materias primas naturales como el petróleo, carbón, minerales, gas natural, el aire o el agua mediante una o pocas transformaciones químicas. Ejemplos: ácido sulfúrico (H2SO4), amoníaco (NH3) o etileno (C2H2).

2 Productos químicos intermedios: son compuestos estables que tienen un consumo elevado para la obtención de productos finales. Son derivados de los productos químicos básicos, y cada producto químico intermedio normalmente se utiliza para la fabricación de varios productos finales. Se diferencian de estos últimos porque no pueden ser usados directamente por el consumidor final. Ejemplos: fenol o cloruro de vinilo (PVC).

3 Productos químicos finales: son aquellos productos químicos obtenidos después de diversos procesos químicos a partir de productos químicos intermedios en la industria química transformadora. Tienen las propiedades físicas y químicas que son necesarias para su utilización por el consumidor, pero su presentación no es apta para el consumo. Se generan menos productos químicos finales que intermedios o básicos aunque el número de industrias o de procesos es mucho mayor. Ejemplos: papel o plásticos.

4 Productos químicos de consumo: son los productos químicos finales con las cantidades adecuadas, aditivos necesarios, y después de envasarse y etiquetarse. Deben cumplir la normativa correspondiente para su comercialización. Ejemplos: detergentes o lejías.

Actividades

3. Indicar si el ácido nítrico (HNO₃) y el acetileno (C₂H₂) son compuestos químicos orgánicos o inorgánicos.

4. Señalar las diferencias que existen entre los productos químicos básicos y los productos químicos finales.

2.2. Tipos de envases

Para comercializar estos productos químicos es necesario que puedan ser almacenados, manipulados y/o transportados de forma segura, y por tanto, la principal medida a adoptar después de su fabricación es la selección de un envase adecuado.

Definición

Envase

Uno o varios recipientes o cualquier otro material, cuya función es la de contención o hacer seguro su contenido.

Los tipos de envases más utilizados para contener productos químicos se muestran a continuación.

Bidón

Es un recipiente que usualmente tiene forma cilíndrica y fondo plano.

Normalmente está fabricado en metal o plástico.

Puede tener la tapa móvil para contener sólidos, o inmóvil para contener líquidos.

Tiene una capacidad máxima de 450 l.

Bidón de plástico

Jerricán o cuñete

Es un envase fabricado en plástico o en metal, con sección rectangular y con uno o varios orificios.

Normalmente se utiliza para contener líquidos.

Tiene una capacidad máxima de 60 l.

Jerricán o cuñete

Saco

Es un recipiente fabricado en papel o plástico que se suele cerrar mediante un encolado, cosido o incluso termosellado.

Se utiliza para contener sustancias en polvo.

Sacos

Envase compuesto

Está formado por un recipiente de plástico y una protección que normalmente es metálica alrededor del mismo como resguardo de este, formando ambos un envase integral.

Se utiliza para almacenar líquidos y es de grandes dimensiones.

Envase de 1.000 l de plástico con una jaula de acero

Bote

Es un envase normalmente fabricado en plástico, de sección circular y abertura superior igual o algo menor que el diámetro del cuerpo.

Se utiliza para contener sustancias sólidas o en polvo.

Su cierre normalmente es de rosca.

Bote

Frasco

Es un recipiente fabricado en cristal, con cuello estrecho y que se utiliza generalmente para contener líquidos.

En algunos casos puede estar fabricado en plástico para contener polvos, pero no es lo habitual y son envases pequeños.

Su cierre suele ser de rosca, y a veces, si son pequeños y contienen líquidos, puede llevar un gotero.

Frasco

Recuerde

Los envases de productos químicos más utilizados son: bidón, jerricán, saco, envase compuesto, bote y frasco. Cada uno está específicamente recomendado para transportar elementos líquidos, sólidos, gaseosos, o en polvo. También se utilizarán unos u otros dependiendo de las cantidades de productos que se quieran contener, ya que hay grandes diferencias de capacidades entre ellos.

Actividades

5. Señalar para qué se utiliza el bidón y qué características tiene.

6. Indicar para qué se utiliza el bote y qué características tiene.

7. Señalar para qué se utiliza el frasco y qué características tiene.

2.3. Material de acondicionamiento

El material de acondicionamiento es cualquier material del que esté fabricado el envase.

La elección del material de acondicionamiento de un producto químico es básica ya que si este no es el correcto puede tener una importante influencia en la estabilidad del producto químico, es decir, en que puedan reaccionar de una u otra manera las sustancias presentes en él.

Por ello, en el transvase de productos químicos, se debe tener especial precaución con esto, es decir, al pasar de envases de tamaño grande a envases de tamaño más pequeño.

El tipo de material de acondicionamiento más utilizado para los productos químicos y sus características se muestran a continuación.

Plástico

Resistentes a multitud de sustancias químicas y soporta bastante bien los pequeños golpes. Tiene el inconveniente de que el paso del tiempo y la exposición solar los deteriora, por ello no deben utilizarse durante un espacio superior a 5 años.

Normalmente están fabricados en polietileno, polipropileno o cloruro de polivinilo, y no son adecuados para contener productos inflamables.

Tienen formas simples, generalmente circulares, con superficies rígidas o zonas estriadas para facilitar la sujeción del envase. Los recipientes con capacidad entre 1 y 10 l deben contener un asa de sujeción, y los de mayor volumen deben tener dos de ellas para mayor seguridad y comodidad en su transporte y manipulación.

Para el cierre de los envases, lo más seguro es utilizar un cierre con tapa roscada.

Consejo

Cuando la sustancia sea líquida se debe dejar un margen de llenado para evitar que se produzcan pérdidas de la misma debido a la dilatación del plástico por un posible cambio de temperatura.

Metálico

Son los más seguros y usados en la industria química, fundamentalmente utilizados en el transporte de productos químicos mediante bidones de acero inoxidable o aluminio, de variadas dimensiones, y muy resistentes.

Para su manejo deben utilizarse carretillas elevadoras u otro elemento mecánico de transporte, y nunca realizarlo manualmente.

Se ubicarán o almacenarán en lugares muy bien ventilados, donde no incidan ni los rayos solares ni las inclemencias del tiempo, y se deben mantener a una temperatura entre –10 °C y 60 °C.

Se tienen que revisar cada cierto tiempo para comprobar su estado de conservación, ya que se tienen que cambiar al menor desperfecto, como por ejemplo, por corrosión o melladuras en los bordes.

Para el almacenamiento de líquidos inflamables se utilizarán recipientes metálicos de seguridad, de pequeño tamaño, cierre hermético y válvula de seguridad.

Definición

Válvula de seguridad

Son válvulas que están diseñadas para liberar o dejar salir un líquido o un gas cuando la presión del lugar donde se encuentren estos sea superior a una presión umbral fijada.

Cristal

Es resistente a la mayor parte de sustancias, pero tiene el importante inconveniente de que es demasiado frágil.

Se suelen utilizar solo para pequeñas cantidades, y se debe tener mucho cuidado en su transporte y manipulación, empleando habitualmente contenedores especiales para su protección.

Estos recipientes, si contuviesen productos químicos peligrosos, no deberán tener más de dos litros de capacidad, y si tuviesen más, deberán tener algún sistema de sujeción para ambas manos.

Actividades

8. Indicar cuáles son los inconvenientes de los materiales de los envases de plástico, metal y cristal.

9. Identificar cuáles son las características que deben tener los envases para líquidos inflamables.

2.4. Etiquetado y fichas de seguridad

Los productos químicos peligrosos pueden generar riesgos físicos y de salud para los trabajadores, y también riesgos para el medioambiente.

Por ello, todos los productos químicos, sean sustancias o mezcla de sustancias clasificados como peligrosos y contenidos en un envase, deben tener una etiqueta bien visible sobre este con unas características definidas reglamentariamente para que puedan ser comercializados.

Pero, además, a estos productos químicos y sus envases le acompañará un documento que se denomina ficha de datos de seguridad.

Definición

Ficha de datos de seguridad

Es un documento que complementa al etiquetado y que recoge aspectos sobre los riesgos, medidas preventivas y actuaciones de emergencias a tener en cuenta sobre los productos químicos.

La empresa comercializadora de un producto químico debe entregar las fichas de datos de seguridad de forma gratuita con el primer suministro de productos químicos al destinatario final de estos. Si se producen modificaciones de estas fichas de datos de seguridad se entregarán también al destinatario final.

Las fichas de datos de seguridad deben estar redactadas en castellano e incluirán los siguientes epígrafes:

1 Nombre de la sustancia o mezcla y del responsable de su comercialización.

2 Composición e información sobre los componentes.

3 Identificación de los peligros para el hombre y el medio ambiente.

4 Primeros auxilios: cómo actuar en caso de accidente.

5 Medidas de lucha contra incendios a llevar a cabo en caso de incendio generado por el producto químico.

6 Medidas a tomar en caso de vertido accidental.

7 Manipulación y almacenamiento: cómo debe realizarse.

8 Controles de exposición y protección individual: precauciones y protecciones a tomar durante su utilización.

9 Propiedades fisicoquímicas: aspecto, olor, color, etc.

10 Estabilidad y reactividad: las posibles reacciones peligrosas de los productos químicos.

11 Informaciones toxicológicas: aspectos tóxicos que se pueden observar al entrar en contacto el producto químico con alguna persona.

12 Informaciones ecológicas: efectos y comportamiento del producto químico a lo largo del tiempo.

13 Consideraciones relativas a la eliminación: si la eliminación del producto químico supone un peligro se indicará cómo se realizará.

14 Informaciones relativas al transporte: las precauciones especiales relativas al transporte.

15 Informaciones reglamentarias: particulares en materia de protección contra el hombre y el medio ambiente.

16 Otras informaciones que se consideren convenientes.

Importante

Solicitar la ficha de seguridad siempre que se adquiera un nuevo producto químico peligroso.

Leer la ficha de seguridad antes de manipular por primera vez un producto químico peligroso.

Actividades

10. Buscar en internet la ficha de datos de seguridad de un producto químico, comprobar los epígrafes que debe tener y que se han estudiado y leer atentamente la información relativa a cada uno de ellos.

3. Pictogramas e indicaciones de las etiquetas de productos químicos

Como se ha comentado anteriormente, todos los productos químicos, sean sustancias o mezcla de sustancias clasificados como peligrosos y contenidos en un envase, deben tener una etiqueta bien visible sobre este para ser comercializados.

Esta etiqueta, redactada en castellano, debe informar de manera sencilla a quien vaya a utilizar estos productos químicos sobre los peligros inherentes de estos y las precauciones que hay que tomar para su manipulación.

Esta etiqueta se redacta conforme a la normativa vigente en el momento de envasado de los productos químicos, sin embargo, esta normativa cambió en 2010. Por tanto, en un laboratorio pueden aparecer dos tipos de etiquetas, las etiquetas antiguas y las etiquetas nuevas.

Nota

Hasta el 30 de noviembre de 2010 se etiquetaban los productos químicos que no contenían mezcla de sustancia con unas características determinadas. A partir de esa fecha se ha empezado a etiquetar con otras características. Para los productos químicos formados por mezcla de sustancias, la obligación de cambio de las características del etiquetado se producirá el 1 de junio de 2015.

3.1. Etiquetado antiguo

La etiqueta antigua contiene la siguiente información:

1 Nombre de la sustancia o mezcla de sustancias.

2 Nombre, dirección y teléfono del responsable de su comercialización en la Unión Europea.

3 El pictograma o pictogramas de peligro normalizados para destacar los principales riesgos de los productos químicos. Cada pictograma está formado por un cuadrado con un marco negro, fondo naranja y símbolo negro.

Pictogramas de peligro del etiquetado antiguo

Definición

Pictograma de peligro

Composición gráfica con un símbolo y otros elementos descriptivos como un contorno, un motivo, o un color de fondo, y que se utiliza para generar una información específica sobre un peligro concreto.

Los pictogramas de peligro normalizado se pueden dividir en tres categorías, si hacen referencia a propiedades fisicoquímicas, si tienen efectos sobre la salud, o si provocan efectos sobre el medio ambiente.

El significado de cada pictograma de peligro normalizado para un producto químico, y para cada una de estas categorías es el siguiente:

Definición

Temperatura de ignición

Es la temperatura mínima a la que un vapor generado por una sustancia inflamable o combustible empieza a arder.

Temperatura de ebullición

Es la temperatura a la que la materia cambia de estado líquido a gaseoso.

Actividades

11. Señalar qué es un pictograma.

12. Indicar qué características tienen los pictogramas de peligro de los etiquetados antiguos de productos químicos.

13. Señalar cuáles son los diferentes pictogramas de peligro de los etiquetados antiguos de productos químicos.

1 Frases R que se utilizan para identificar y complementar algunos riesgos de los productos químicos mediante su descripción. En la etiqueta pueden aparecer una o varias frases R. Algunos ejemplos son los siguientes:

1 Frases S que se utilizan para proporcionar medidas preventivas en la manipulación y uso de productos químicos mediante consejos de prudencia. En la etiqueta pueden aparecer una o varias frases S. Algunos ejemplos son los siguientes:

1 Número de registro CE de la sustancia. Esta es una codificación numérica europea que tienen todas las sustancias químicas que deben estar registradas en la Unión Europea. Este número también es conocido como EINECS (Catálogo Europeo de Sustancias Químicas Comercializadas) o como ELINCS (Lista Europea de Sustancias Químicas Notificadas).

Nota

También puede aparecer la frase “Etiqueta CE” con algunas sustancias.

Actividades

14. Buscar en Internet algún etiquetado antiguo de productos químicos y comprobar que la información que contiene es la correcta.

15. Indicar la diferencia que existe entre las frases R y las frases S.

3.2. Etiquetado nuevo

Las nuevas etiquetas contienen la siguiente información:

1 Nombre de la sustancia o mezcla de sustancias con su composición, y un número de identificación.

2 Nombre, dirección y teléfono del proveedor o proveedores.

3 Cantidad de la sustancia o mezcla contenida en el envase, salvo que esa cantidad esté especificada en otro lugar del envase.

4 El pictograma o los pictogramas de peligro que se utilizan para transmitir información específica sobre el peligro en cuestión. Los pictogramas de peligro están formados por un símbolo negro sobre un fondo blanco, con un marco rojo, y con forma de cuadrado apoyado en un vértice.

Los pictogramas de peligro normalizado se pueden dividir en tres clases, si hacen referencia a peligros físicos, para la salud humana, o para el medio ambiente.

Pictogramas de peligro del nuevo etiquetado

El significado de cada pictograma de peligro normalizado para un producto químico, y para cada una de estas clases, es el siguiente:

1 Indicación de la gravedad del peligro con las palabras de advertencia: “Peligro” cuando el peligro sea más grave, o “Atención” cuando el peligro sea menos grave.

2 Las indicaciones de peligro o frases H que describen la naturaleza que presenta el producto. Estas sustituyen a las frases R. Aparecen codificadas con la letra H y tres números junto con su significado. Algunos ejemplos son los siguientes:

1 Los consejos de prudencia o frases P que describen las medidas o medidas recomendadas para minimizar o evitar los efectos adversos causados en la manipulación y uso de productos químicos mediante consejos de prudencia. Sustituyen a las frases S. Aparecen codificadas con la letra P y tres números junto con su significado. Algunos ejemplos son los siguientes:

1 Información suplementaria. Puede aparecer en algunas sustancias o mezclas clasificadas como peligrosas. Están codificadas con las letras EUH y tres números junto con su significado. Algunos ejemplos son los siguientes:

Actividades

16. Buscar en Internet un etiquetado nuevo de productos químicos y comprobar que los pictogramas que aparecen en el mismo son algunos de los estudiados.

17. Buscar en Internet un etiquetado nuevo de productos químicos y comprobar que la información que contiene es la correcta.

4. Dependencias típicas de un laboratorio. Mobiliario de laboratorio

Todo laboratorio debe tener unas dependencias típicas y necesarias, y un mobiliario adecuado y acorde a la actividad que se va a llevar a cabo para mayor comodidad y para mejorar las condiciones laborales del personal que allí trabaje.

4.1. Dependencias típicas de un laboratorio

Cualquier laboratorio tiene una serie de dependencias o zonas típicas para evitar interacciones entre los diferentes trabajos u ocupaciones que se desempeñan en el mismo.

Nota

Estas zonas, en función de las dimensiones del laboratorio, pueden encontrarse en una misma estancia, en caso de ser un laboratorio pequeño, o en varias estancias, en caso de ser un laboratorio de grandes dimensiones.

Se pueden destacar cuatro dependencias o zonas típicas en un laboratorio. Estas se describen a continuación.

Recepción y almacenamiento de muestras

Esta zona es la vía de entrada de las muestras que van a ser analizadas en el laboratorio. Se debe tener en esta dependencia un sistema que identifique y registre todas las muestras que llegan al laboratorio, y de esa manera tenerlas totalmente controladas.

Además, en esta dependencia o en otra aledaña, se tendrá una zona de almacenamiento de muestras que asegure su correcto estado de conservación.

Esta zona de almacenamiento puede ser, por ejemplo, un espacio donde existan estanterías montadas, y donde se colocarán las muestras, pero con la obligación de ser un lugar donde no existan temperaturas altas, ni bajas, ni que sufra variaciones importantes de temperatura, y donde no incidan directamente los rayos solares.

Si algunas de las muestras requieren enfriamiento o congelación se tendrá en la zona de almacenamiento un refrigerador o una nevera para almacenarlas.

Cuando sea necesaria la distribución de una única muestra por diferentes secciones del laboratorio, la división de esta se llevará a cabo en la recepción.

Las muestras que hayan sido analizadas se almacenarán también en una zona de muestras ya analizadas, por si es necesario hacer sobre estas muestras algún nuevo análisis.

Sabía que...

Una muestra es una parte o una porción de material tomada y seleccionada para ser analizada o estudiada en el laboratorio.

Análisis

La zona de análisis es la más importante y la de mayor dimensión del laboratorio, ya que es la zona de trabajo analítico, es decir, la actividad principal del laboratorio.

En función de la dimensión del laboratorio y del tipo de análisis que se realice se debe distribuir esta zona en base al tipo de muestras a analizar o de las técnicas de análisis a realizar.

Ejemplo

Si se realizan analíticas de muestras de aguas residuales y residuos se separarán en dos zonas de análisis diferentes.

Si se realizan analíticas solo de aguas residuales se pueden separar las zonas por técnicas de análisis, por ejemplo, en una zona el análisis de microorganismos y, en otra, el análisis fisicoquímico.

También debe estar distanciada la zona de tratamiento de las muestras de las zonas donde se encuentran los instrumentos que realizan las mediciones. Esto es debido a que las condiciones ambientales, como vapores orgánicos, ataque con ácidos, etc. generadas en las operaciones que se realizan en el tratamiento de la muestra, no son adecuadas para estos instrumentos, y puede provocar su deterioro o mal funcionamiento.

En esta zona de análisis puede existir algún despacho, por ejemplo, del jefe del laboratorio, una sala para la limpieza de los materiales, y también, puede haber una sala de balanzas para realizar las pesadas. Si es un laboratorio pequeño, todo esto puede estar en la sala de análisis, las balanzas en alguna mesa con las características y las condiciones correspondientes a las balanzas, la limpieza en alguna pileta, o en vez de despachos, mesas de escritorio.

Las características de la dependencia de análisis son:

1 Las paredes, techos y suelos serán de materiales duraderos y fácilmente lavables.

2 Las paredes y techos deben tener superficies lisas y resistentes a la corrosión y al calor.

3 Debe estar pintado con colores claros.

4 Los suelos no deben ser resbaladizos, incluso con agua.

5 Debe tener buena iluminación.

6 Debe tener un adecuado sistema de ventilación y climatización.

7 Debe poseer suministro de agua, agua desionizada o destilada, electricidad, gas, gases comprimidos y vacío, y desagües resistentes a los productos químicos utilizados.

8 Debe tener un mobiliario adecuado.

9 Se almacenará la mínima cantidad necesaria de productos químicos en las zonas de trabajo.

Importante

Los productos inflamables o corrosivos es conveniente guardarlos en armarios especiales de seguridad.

Almacenamiento de materiales, productos químicos y residuos

Es razonable que en las zonas de trabajo del laboratorio, es decir, en la zona de análisis, solo se tengan las cantidades de materiales y productos químicos necesarios para su uso.

Por tanto se dispondrá de una zona de almacenamiento de materiales y productos químicos que estará separada de las zonas de trabajo y a la cual se debe tener un fácil acceso desde el exterior para su reposición.

Esta zona de almacenamiento es también idónea, si no se posee ninguna otra zona, para el almacenamiento de los residuos generados en el laboratorio por su fácil acceso hacia el exterior.

Su estructura, paredes, y techos deben ser resistentes al fuego, y el suelo debe tener una pendiente adecuada hacia una zona de drenaje, por si se produce el derrame de algún producto químico.

Para realizar una adecuada organización de un almacenamiento de productos químicos se tendrá en cuenta lo siguiente:

1 El stock será el mínimo necesario.

2 Se debe controlar la fecha de caducidad de los productos.

3 El almacenamiento se puede realizar en estanterías que deben distribuirse de manera que exista un pasillo de circulación de al menos un metro de anchura. La dependencia tendrá más de una entrada o salida, por ejemplo, una desde la zona de análisis y otra desde el exterior.

4 La ubicación de los productos seguirá criterios de seguridad, y algunos de ellos son:Separar los productos en función de su incompatibilidad. Para separar productos se pueden colocar productos inertes entre aquellos que son incompatibles. Los productos inertes son los que no reaccionan químicamente.Los productos que reaccionan violentamente con el agua se almacenarán alejados de cualquier conducción de agua. Por ejemplo, los metales alcalinos como el sodio.Los productos que sean muy peligrosos como los muy tóxicos, corrosivos, muy inflamables o cancerígenos deben estar almacenados en un lugar cerrado como puede ser un armario especial de seguridad y señalizado adecuadamente.

Ejemplo

No almacenar ácidos y bases juntos, como por ejemplo, ácido sulfúrico (H₂SO₄) con hidróxido sódico (NaOH).

No almacenar sustancias inflamables con oxidantes, por ejemplo, éter etílico (C₄H₁₀O) con el hipoclorito sódico (NaClO).

El almacén no debe tener temperaturas muy altas, ni muy bajas ni cambios importantes de esta. Para ello, y dependiendo de los productos almacenados, debe existir una ventilación natural o forzada (mediante equipos o máquinas de ventilación), y además una instalación eléctrica antideflagrante, es decir, adecuada para evitar explosiones.

Importante

La manipulación de estos productos químicos, como transvasar líquidos a recipientes de menor volumen, se debe realizar en un lugar separado del almacén, por ejemplo, en una estancia designada para dicha función. Esto se debe a que existe un riesgo importante en la ejecución de estas operaciones que puede hacer que el producto químico que se manipule entre en contacto con otros almacenados.

Administrativa

Se trata de una zona administrativa que en función de las dimensiones del laboratorio podrá estar formada por despachos o salas de trabajo, salas de reuniones, aseos, archivos, biblioteca y/o sala de descanso.

En los despachos o salas de trabajo estarán todos los trabajadores que no realicen tareas en el laboratorio, o que realizándolas también efectúen trabajos de gestión administrativa (como puede ser el gerente, los administrativos, el responsable de mantenimiento, etc.).

Estas zonas estarán totalmente aisladas del laboratorio por motivos de seguridad y salud.

Actividades

18. Dibujar un croquis en un papel con las diferentes dependencias que puede tener un laboratorio de grandes dimensiones.

19. Indicar si cree que en un laboratorio el almacén de productos químicos debería estar en la zona de análisis. Razonar la respuesta.

4.2. Mobiliario de laboratorio

El mobiliario de cualquier laboratorio debe ser cómodo y funcional, y estará formado por al menos los siguientes elementos:

1 Mesas de trabajo: encima de ellas se llevarán a cabo los análisis. Por ello deben ser resistentes a los productos químicos más comunes, y fáciles de limpiar en caso de ser manchadas por cualquier sustancia.

2 Mesas de escritorio: se utilizan para planificar los trabajos, procesar los datos obtenidos y analizar los resultados.

3 Mesa antivibratoria para las balanzas.

4 Taburetes: se emplean como asiento del personal que realiza los análisis, por lo que deben ser regulables en altura para adaptarse a las diferentes circunstancias de los trabajos en el laboratorio.

5 Sillas: se utilizan para las mesas de escritorio.

6 Vitrinas: se usan para contener los materiales de uso normal del laboratorio, no siendo necesario que se encuentren bajo llave. Además pueden utilizarse también para contener los productos químicos que no sean peligrosos.

7 Armarios especiales de seguridad: se emplearán para conservar los productos químicos más peligrosos como, por ejemplo, el ácido clorhídrico (HCl) o el ácido sulfúrico (H2SO4). Estos estarán bajo llave. Se deben agrupar los productos químicos por riesgos, evitando que las sustancias incompatibles estén próximas unas de otras. Estos armarios se encuentran en la zona de análisis con envases de productos químicos de pequeño tamaño de uso habitual, y en la zona de almacenamiento de productos químicos, con envases de productos químicos de gran tamaño.

Armario especial de seguridad

1 Armarios: se emplearán para conservar y clasificar los documentos, libros, objetos que puedan romperse con facilidad, etc.

2 Estanterías: se utilizarán tanto para el almacenamiento de muestras como de productos químicos menos peligrosos. Estas se encontrarán en la zona de almacenamiento de muestras y en la zona de almacenamiento de productos químicos.

3 Vitrina de gases o campana extractora: es un mueble con un cerramiento de cristal en cuyo interior, y en su zona superior, existe una conducción o salida de aire, gases o vapores. Se utiliza para aquellas tareas de laboratorio en las que se manipulan sustancias que provocan gases o vapores en cantidades peligrosas para una persona. Esas tareas deben hacerse siempre dentro de la vitrina o campana.

Campana extractora

1 Otros: como pueden ser las griferías para la toma de agua de la red, fregaderos para la limpieza de material de laboratorio, encimeras, elementos de plástico para escurrir el material después del lavado, duchas y lavaojos de emergencias, etc.

Consejo

Es importante que todo el personal que realice trabajos en un laboratorio tenga un cuaderno de laboratorio donde se anoten todas las indicaciones necesarias y/o resultados obtenidos en las operaciones y análisis.

Actividades

20. Situar el mobiliario típico del laboratorio en el croquis con las diferentes dependencias que ha dibujado anteriormente.

21. Razonar sobre la necesidad de tener en un laboratorio una vitrina de gases o campana extractora.

5. Aparatos de un laboratorio químico

Existen diversos tipos de aparatos en un laboratorio químico, pero destacan por su uso habitual las balanzas y el material volumétrico, y de este último, las pipetas.

5.1. Pipetas y material volumétrico. Tipo y mantenimiento

Puede definirse el material volumétrico como aquel que se utiliza para medir o tomar volúmenes de líquidos.

El material volumétrico, atendiendo a su definición, debe poseer marcas grabadas en el mismo para que se pueda medir el volumen del líquido que se encuentra en su interior.

Existen diversos tipos de materiales volumétricos como las pipetas, probetas, buretas y matraz aforado, siendo todos ellos de vidrio o plástico transparente, para permitir la visualización del líquido que se quiere medir sobre las marcas grabadas en el material.

Pipetas

Cuando en un laboratorio se quiere tomar un volumen conocido para pasar de un recipiente a otro, y hacerlo con gran precisión, se utiliza como material volumétrico las pipetas. Existen pipetas con diferentes capacidades, por ejemplo, de 1, 2, 5, 10, 25 ml.

Definición

Pipetas

Son recipientes de vidrio con forma alargada y con una punta inferior por donde entra y sale el líquido, y que se utilizan para medir volúmenes pequeños con gran precisión.

Tipos de pipetas

Los tipos más comunes de pipetas en un laboratorio se muestran a continuación.

Pipeta volumétrica o de enrase

Es un tubo largo y estrecho con un ensanchamiento en la zona central. Su zona superior está abierta al exterior, y además, tiene una línea de medida, aforo o enrase que sirve para indicar hasta donde se debe llenar, y por tanto, el volumen que debe alcanzar la pipeta.

Este tipo de pipeta se utiliza solamente para medir exactamente el volumen indicado en la misma, es decir, se utiliza para un único volumen, y por tanto, para una única medida.

Son más precisas que las pipetas graduadas.

Existen pipetas que miden desde 0,5 hasta 200 ml.

Este tipo de pipeta se divide en dos grupos, pipeta volumétrica simple y pipeta volumétrica doble:

1 Pipeta volumétrica o de enrase simple: su capacidad se indica desde la marca de enrase señalado en el estrechamiento superior hasta el extremo inferior de la pipeta, por donde sale el líquido. Por tanto, para llenar una pipeta de 50 ml, el líquido debe llegar hasta la marca de medida o enrase señalada en el estrechamiento superior.

Pipeta volumétrica o de enrase simple

1 Pipeta volumétrica o de enrase doble: su capacidad se indica entre las dos marcas de enrase, una en el estrechamiento superior y otra en el inferior. Por ejemplo, para una pipeta de 50 milímetros se llenaría esta hasta la marca de medida o enrase señalada en el estrechamiento superior, pero cuando se deje salir el líquido de la pipeta por su zona inferior, se parará la salida del líquido cuando haya llegado este a la marca del enrase señalada en el estrechamiento inferior. Por tanto, la medida de 50 ml está entre los dos enrases, y no hasta el extremo inferior o punta de la pipeta por donde sale el líquido como ocurre con las pipetas volumétricas o de enrase simple.

Pipeta volumétrica o de enrase doble

Pipeta graduada

Es un tubo largo y estrecho abierto en la zona superior y con una graduación o valores grabados en su pared.

Se utiliza para medir cualquier volumen igual o inferior al de su capacidad máxima, pero si este es inferior al de su capacidad máxima, siempre se debe utilizar la pipeta graduada más pequeña con la que se pueda tomar ese volumen, ya que de esa forma la medida será más precisa.

Su volumen máximo oscila entre 0,1 y 25 ml.

Su capacidad se indica en el valor grabado en su pared en la señal donde el líquido se encuentre a más altura.

Pipeta graduadas

Pipeta pasteur

Existen otros tipos de pipetas menos utilizadas como son las pipetas pasteur.

Estas son de plástico, alargadas, con una punta en la zona inferior por donde entra y sale el líquido, y en la zona superior existe un ensanchamiento quedando este cerrado al exterior.

Nota

Están graduadas en sus paredes estrechas.

Su uso es similar a un gotero. Se aprieta la zona superior antes de introducirla en un líquido para quitarle aire. A continuación se introduce la punta en el interior de un líquido, de tal forma que al dejar de apretar, automáticamente succiona este. Para soltar líquido gota a gota se vuelve a apretar en su zona superior y este sale por su punta.

Se utilizan para transvasar cantidades de líquidos muy pequeñas, gotas, de un recipiente a otro.

Pipetas pasteur

Actividades

22. Razonar la respuesta sobre la conveniencia de usar tanto pipetas volumétricas como pipetas graduadas en un laboratorio.

Manipulación de una pipeta

Para succionar un líquido con una pipeta, el primer paso es colocar la pipeta verticalmente introduciendo la punta de esta en el interior líquido y manteniéndola sumergida durante todo el llenado.

Con un aspirador de líquido o aparato de succión, como puede ser una pera de goma o un aspirador con forma de jeringa colocado en su abertura superior, se puede succionar a través de su punta el líquido con suavidad, ascendiendo este a lo largo de la pipeta.

Pera de goma y succionadores con forma de jeringa para pipetas

Cuando el líquido supere un par de centímetros la línea de medida del volumen a tomar se quitará el aparato de succión y rápidamente se colocará el dedo índice en la parte superior de la pipeta (zona abierta de la pipeta) para evitar que el líquido descienda.

Manera de colocar el dedo índice sobre una pipeta

A continuación se debe levantar un poco el dedo índice de manera que se deje salir parte del líquido hasta que la zona inferior del menisco que forma el líquido con la pipeta coincida con la línea o nivel de lectura, entonces se vuelve a colocar el dedo índice en su parte superior para evitar que siga descendiendo líquido. El nivel de lectura se tomará con la pipeta en posición vertical y el ojo de quien realiza la medida a la misma altura que el nivel de lectura.

Nivel de lectura o enrase del menisco de un líquido en un tubo capilar

Definición

Menisco

Es la superficie libre curva de un líquido en un tubo capilar, por ejemplo, la que se produce en una pipeta.

Después se vierte el volumen de líquido medido en el lugar asignado de forma lenta para evitar que el líquido pueda quedar pegado en las paredes de la pipeta. Para verter el líquido, la pipeta debe estar en posición vertical con el recipiente al que se va a transvasar un poco inclinado y la punta de la pipeta tocando la zona alta de la cara interior del recipiente pero sin rozar el líquido del recipiente.

Sabía que...

Cuando se vierte el líquido de una pipeta queda un pequeño volumen de líquido en la punta de la misma. Cuando se fabrican las pipetas se tiene en cuenta este aspecto, por lo que no se debe intentar sacar esta pequeña cantidad de volumen ni soplando ni de ninguna otra forma.

Actividades

22. Tomar un lápiz o un bolígrafo e imaginar que es una pipeta. Intentar manipularla.

23. Imaginar que se rompe la punta de una pipeta mientras está vertiendo el contenido de la misma en un vaso de precipitados. ¿Sería correcto dejar en el vaso de precipitados el volumen tomado si se trata de una pipeta de enrase simple? ¿Y si se trata de una pipeta de enrase doble? Razonar la respuesta.

Material volumétrico

En los laboratorios, además de las pipetas, existe otro material volumétrico como la probeta, la bureta o el matraz aforado.

Probeta

La probeta es un tubo normalmente transparente, de vidrio o plástico, y graduado con pequeñas subdivisiones que se utiliza para medir volúmenes con poca exactitud.

Su zona inferior se encuentra cerrada y tiene una base que se utiliza de apoyo, mientras que su zona superior se encuentra abierta y es por donde se introduce el líquido.

Normalmente se utilizan para medir volúmenes de 25 o 50 ml, aunque existen probetas de diferentes tamaños, incluso de 2.000 ml.

Probetas

Bureta

La bureta es un tubo de vidrio graduado con pequeñas subdivisiones y que en su zona inferior, que tiene forma aguda, tiene una llave de paso para controlar la salida del líquido. Con esta llave se puede controlar el volumen del líquido gota a gota, por lo que se trata de un material volumétrico muy preciso.

El líquido se introduce por la zona superior que se encuentra abierta.

Su utilización principal se produce en volumetrías, y su tamaño habitual es de 25 o 50 ml y graduadas cada 0,1 ml.

Sabía que...

La volumetría es la determinación de la cantidad de sustancia presente en una disolución mediante la utilización de un volumen exacto de otra sustancia en cantidad conocida y que reacciona con la primera. De esa forma, conociendo el volumen de la sustancia en cantidad conocida que reacciona, se puede saber la cantidad de sustancia presente en esa disolución y que se pretende determinar.

Sus medidas van desde el valor cero ml que se encuentra en la zona inferior hasta el valor máximo que se encuentra en la zona superior.

Bureta

Matraz aforado

El matraz aforado es un matraz de fondo plano y cuello muy alargado y estrecho. En el cuello tiene una marca para que, cuando el matraz esté lleno hasta esa marca, se conozca el volumen que contiene.

En los laboratorios existen matraces aforados desde 10 hasta 2.000 ml, y los más comunes son de 20, 50, 100, 250, 500 y 1.000 ml.

Su uso principal es la preparación de disoluciones con una concentración exacta y conocida.

Definición

Concentración

Es la proporción o porcentaje que hay en una disolución entre la cantidad de soluto y la cantidad de disolución.

Los tapones se deben ajustar muy bien y pueden ser de cristal, plástico o caucho.

Matraces aforados

Tipos de material volumétrico

Al igual que se ha estudiado con las pipetas, el material volumétrico se puede clasificar también en función del formato que presentan sus marcas grabadas. Existen varios grupos:

1 Material volumétrico graduado: si posee una graduación o líneas con diferentes valores o medidas de volúmenes. Pueden medir un volumen igual o inferior a su capacidad máxima. Es el caso de la bureta, la probeta y la pipeta graduada.

2 Material volumétrico aforado: si posee uno o dos aforos o marcas de enrase. Este material solo puede tomar una única medida de volumen. Es el caso de las pipetas volumétricas y el matraz aforado.

Recuerde

El material volumétrico está formado por pipetas, probetas, buretas y matraces aforados.

Pero también, tanto el material graduado como el aforado se pueden dividir en dos grupos, en función de si tienen simple o doble enrase:

1 Material volumétrico de simple enrase: si el material no tiene líquido en su interior, la medida es cero mililitros. Para este tipo de material es necesario enrasar una sola vez, y se llevará a cabo cuando el material esté lleno. Es el caso de las pipetas volumétricas de enrase simple, matraz aforado, pipetas graduadas y probetas.

2 Material volumétrico de doble enrase: el material posee una marca para los cero mililitros, y por tanto, tiene líquido en su interior en la medida de cero mililitros. Para este material es necesario enrasar dos veces, una al comienzo de la medición para llenar el material, y otra en la finalización para desalojar el líquido del material y dejarlo en el valor cero (en su marca correspondiente). Es el caso de las pipetas volumétricas de enrase doble y las buretas.

Recuerde

El material volumétrico puede ser graduado o aforado, aunque también puede ser de simple enrase o de doble enrase.

Actividades

25. Indicar para cada material volumétrico si es graduado o aforado, o si tienen simple o doble enrase.

Aplicación práctica

Imagine que trabaja en un laboratorio químico y le piden que tome 50 y 17 ml de ácido clorhídrico (HCl) para mezclarlo con agua (H2O) y así preparar dos disoluciones de HCl con H2O. Indique qué material volumétrico debe utilizar para tomar el HCl. Razone la respuesta.

SOLUCIÓN

Para tomar 50 ml se debe hacer con una pipeta volumétrica o de enrase de 50 ml. Es necesario utilizar una pipeta porque es el material volumétrico más preciso para tomar volúmenes de líquidos. Se utiliza el tipo volumétrico o de enrase porque son más exactas que las graduadas, y para 50 ml existen pipetas volumétricas. Se puede emplear tanto la de simple enrase como la de doble enrase.

La toma de 17 ml se realizará con una pipeta graduada. Se utiliza el tipo graduado y no el volumétrico porque no existe ninguna pipeta volumétrica de 17 ml. Se debe coger una pipeta graduada de 20 ml (que es la pipeta graduada más pequeña) con la que se tomarán 17 ml.

Mantenimiento

La principal actuación de mantenimiento sobre las pipetas y el material volumétrico es la adecuada limpieza después de su uso, debido a que un material sucio puede generar que en una analítica se obtenga un resultado erróneo.

Por tanto, después de ser utilizado o terminar la sesión de trabajo diaria en el laboratorio, se deben limpiar las pipetas y el material volumétrico antes de guardarlo.

Aunque se puede llevar a cabo en una máquina, la limpieza normalmente se realiza a mano.

La forma de realizar el lavado manual del material es la siguiente:

1 Lavar el material volumétrico con agua y jabón frotando muy bien tanto en el interior como en el exterior con un cepillo o escobilla especial de limpieza para evitar el rallado del material de vidrio. Las pipetas y algunos otros materiales, si es complicado su acceso con la escobilla, se pueden sumergir en un recipiente con agua y jabón.Escobilla de limpieza

2 A continuación se enjuaga con agua del grifo.

3 Si el material no se queda limpio del todo y quedan adheridas gotas a sus paredes interiores se deberá limpiar con una mezcla crómica. Esta mezcla es muy corrosiva y se debe tener mucho cuidado para evitar su contacto con la piel y la ropa. Parte de esta mezcla se añade en el interior del material a limpiar y se mueve procurando que resbale por toda la pared interior del mismo. A continuación se devuelve la mezcla crómica a su recipiente ya que se puede utilizar repetidas veces. En caso de las pipetas se puede succionar la mezcla crómica, por ejemplo, con una pera de goma. Existen otros productos que realizan la misma función que la mezcla crómica. Sabía que...: la mezcla crómica consiste en tomar 20 gramos de dicromato sódico (K2Cr2O7) y disolverlo en 15 ml de agua. Seguidamente se añade lenta y cuidadosamente 400 ml de ácido sulfúrico (H2SO4).

4 A continuación se enjuaga con agua del grifo.

5 Enjuagar de nuevo el interior del material volumétrico con agua destilada o desionizada. Esta etapa es la más importante. Se debe tomar un determinado volumen de agua destilada o desionizada y verter en el interior del material. A continuación se agita el material de manera que el agua pueda mojar toda la superficie interior de este. Seguidamente el agua se desecha. Esta operación se debe repetir varias veces.

6 Por último, el material se seca dejándolo escurrir boca abajo, por ejemplo, en un escurridor de plástico.

Después del lavado y secado del material es muy importante colocarlo en su vitrina dejándolo todo correctamente almacenado y ordenado.

Cuando sea necesario material volumétrico seco después de ser limpiado, se debe enjuagar, por ejemplo, con acetona ya que así el proceso de secado del material es mucho más rápido.

Importante

Nunca se debe poner a secar dentro de una estufa ningún material volumétrico.

Actividades

26. Considerar si es solo suficiente la limpieza del material volumétrico con agua y jabón. Razonar la respuesta.

Aplicación práctica

Imagine que trabaja en un laboratorio químico y le piden que limpie una probeta y una pipeta, siendo ambas necesarias con carácter urgente. ¿Cómo debe llevarse a cabo la limpieza?

SOLUCIÓN

La probeta debe seguir los siguientes pasos para su limpieza:

1 Lavarla con agua y jabón frotando con una escobilla de limpieza especial tanto por la cara interior como por la exterior.

2 Enjuagarla con agua del grifo.

3 Si no ha quedado limpia y tiene gotitas en sus paredes interiores se deberán añadir unos mililitros de una mezcla crómica en el interior de la probeta con la que se debe tener mucho cuidado porque es muy corrosiva.

4 Mover mediante giros la probeta para que la mezcla crómica resbale por toda la pared interior de la probeta.

5 Devolver la mezcla crómica a su envase de almacenamiento para que se pueda reutilizar en el futuro.

6 Enjuagar la probeta con agua del grifo.

7 Introducir agua destilada o desionizada en el interior de la probeta para enjuagarla y realizar movimientos similares a los utilizados con la mezcla crómica, para que el agua resbale por toda la pared interior de la probeta.

8 Desechar el agua destilada o desionizada y repetir esta última operación dos veces más.

9 Enjuagar de la misma forma con acetona el interior de la probeta para que se seque antes ya que se quiere utilizar urgentemente.

La pipeta debe seguir los siguientes pasos para su limpieza:

1 Sumergir la pipeta en un recipiente con agua y jabón, de manera que pueda entrar el agua con jabón por la parte superior de la pipeta.

2 Enjuagarla con agua del grifo, dejando que pueda entrar el agua por la zona superior de la pipeta.

3 Si no ha quedado limpia y tiene gotitas en sus paredes interiores se debe succionar la mezcla crómica con una pera de goma, hasta llegar a la zona más alta posible de la pipeta, pero sin alcanzar la pera, ya que la puede estropear. De esa manera habrá contactado la mezcla crómica con toda la pared interior de la pipeta.

4 Devolver la mezcla crómica a su envase de almacenamiento para que se pueda reutilizar en el futuro.

5 Enjuagarla de nuevo con agua del grifo, dejando que pueda entrar el agua por la zona superior de la pipeta.

6 Verter agua destilada o desionizada en el interior de un vaso de precipitados, y succionar esta, por ejemplo, con una pera de goma, hasta llegar a la zona más alta posible de la pipeta. De esa manera el agua resbala por toda la pared interior de la pipeta.

7 Desechar el agua destilada o desionizada y repetir esta última operación dos veces más.

8 Enjuagar de la misma forma con acetona el interior de la pipeta, es decir, succionando el líquido hasta llegar lo más alto posible y sin tocar la pera de goma.

5.2. Balanzas. Tipo de balanzas. Mantenimiento. Condiciones para efectuar una pesada

En un laboratorio, una de las operaciones que más se realizan es pesar una sustancia. Para medir o pesar la masa de una sustancia o un cuerpo se utiliza la balanza.

Definición

Balanza

Es un instrumento utilizado para medir la masa de un cuerpo o una sustancia comparándolo con otros cuerpos con masas definidas.

Tipos de balanzas

En un laboratorio pueden existir dos grandes tipos de balanzas en función del sistema de funcionamiento y de su diseño. Estos son las balanzas electrónicas y las mecánicas.

Balanzas electrónicas

Son las más utilizadas con mucha diferencia debido a su mayor precisión y fiabilidad.

La pesada se puede realizar de manera cómoda y rápida.

Tienen un microprocesador que recibe una señal que se genera en el platillo cuando se pesa una sustancia y que transforma en dígitos numéricos que se pueden leer en su pantalla digital.

Pueden comunicarse y enviar datos a ordenadores o impresoras.

Las balanzas electrónicas se dividen en función del objeto de la pesada en balanza granataria y balanza analítica.

Balanzas granatarias

Se utilizan cuando se necesita un peso aproximado proporcionando pesadas con valores de uno o dos decimales de gramo, según el modelo.

Son poco precisas.

Balanza electrónica granataria

Balanzas analíticas

Son balanzas muy precisas y se utilizan cuando se necesita un peso muy aproximado proporcionando pesadas con valores de cuatro o cinco decimales de gramo, según el modelo, aunque normalmente son cuatro.

Son las más habituales en un laboratorio, y se emplean para cualquier pesada que no requiera una masa grande.

Balanza electrónica analítica

Recuerde

Las balanzas granatarias pueden proporcionar valores de pesado de uno o dos decimales de gramo, mientras que las balanzas analíticas lo hacen de cuatro o cinco decimales de gramo.

Balanzas mecánicas

Son aquellas que tienen un mecanismo mecánico y no electrónico.

Aunque son sencillas de manejar, solo se utilizan para pesadas de precisión baja y prácticamente han desaparecido de los laboratorios.

Las balanzas mecánicas, en función del número de platos, se clasifican en balanzas monoplato y en balanzas de dos platos.

Balanza monoplato

Son las que utilizan un solo plato, como, por ejemplo la balanza de pesa deslizante.

En la balanza de pesa deslizante se coloca la sustancia en el platillo y a continuación se deslizan por la escala graduada las pesas que tiene incorporada la balanza. La situación de las pesas en la escala indicará la medida cuando se obtenga la posición de equilibrio.

Balanza mecánica monoplato de pesa deslizabte

Balanzas de dos platos

En estas balanzas se coloca en uno de los platillos la sustancia a pesar, y en el otro se van colocando pequeñas pesas hasta que queden nivelados los dos platillos. De esa manera se consigue obtener la masa de la sustancia.

Balanza mecánica de dos platos

Actividades

27. Investigar en internet en diferentes empresas proveedoras de balanzas de laboratorio cuáles son los tipos de balanzas más comercializadas y cuáles son sus características.

Aplicación práctica

Imagine que trabaja en un laboratorio químico y le piden que pese en la balanza electrónica 5,57 g de cloruro sódico (NaCl) para añadir al agua, ya que es necesario preparar una disolución de NaCl en agua (H2O). La pesada debe ser muy precisa porque esta disolución se va a utilizar para realizar un análisis muy importante y que requiere de mucha exactitud. Si utiliza una balanza granataria, ¿estará realizando la operación de pesado correctamente? ¿Es mejor utilizar otro tipo de balanza? Razone la respuesta. Si se utiliza una balanza con valores de cuatro decimales de gramo, ¿cuál será el peso que debe marcar en la balanza electrónica?

SOLUCIÓN

No, no se estará realizando la pesada correctamente debido a que para realizar pesadas de precisión es necesario utilizar balanzas analíticas.

Sí, es mejor utilizar una balanza analítica con valores de cuatro o cinco decimales de gramos, ya que las granatarias solo tienen uno o dos decimales, y por tanto, son menos precisas.

Si se utiliza una balanza analítica con cuatro decimales de gramos el peso que debe marcar la balanza electrónica es 5,5700. Si no indica este peso la pesada no será correcta.

Mantenimiento

A las balanzas se les debe realizar un mantenimiento periódico por parte del usuario, y que consiste en:

1 Limpiar escrupulosamente y con mucho cuidado el platillo de la balanza después de cada uso, eliminando cualquier posible resto que haya podido quedar en el mismo. Además, diariamente se debe limpiar el platillo de polvo o suciedad. La limpieza se puede realizar, por ejemplo, con un trozo de tela limpia que puede estar humedecida con agua destilada o con un pincel de pelo suave. Si hay que limpiar una mancha se puede utilizar, con la tela limpia, un detergente suave.

2 Si el platillo se encuentra en una cámara de pesaje, esta se debe limpiar periódicamente interna y externamente verificando que está libre de polvo. Además se debe comprobar el buen funcionamiento del mecanismo de la puerta de acceso a la cámara de pesaje.

3 Calibrar la balanza anualmente y verificar su correcto funcionamiento diariamente.

4 Todos los años se deben desensamblar y limpiar los componentes internos de las balanzas mecánicas tal y como defina el fabricante en el manual de instrucciones de uso y mantenimiento, o contratar a una empresa especializada para realizar dicha actuación.

Definición

Calibración

Determinar el valor correcto de la lectura de un instrumento comparándolo con un estándar o un patrón.

Verificación

Determinar mediante pruebas que el instrumento cumple con las especificaciones establecidas.

Condiciones para efectuar una pesada

Las condiciones para realizar una pesada en una balanza son las siguientes:

1 La balanza debe estar situada en una mesa de pesada especial que aísle de las posibles vibraciones que se produzcan en las inmediaciones. La mesa debe estar perfectamente nivelada y también la balanza. La mejor opción es que la mesa antivibratoria de pesada se encuentre situada en una sala donde solo se realicen pesadas, es decir, en una sala de pesadas.

Mesa antivibratoria para balanzas

1 La mesa, y por tanto la balanza, deben estar situadas en una zona protegida de la humedad, luz solar, calor, polvo, vibraciones y ruidos. No debe encontrarse, por ejemplo, en zonas de paso ni en las direcciones de salida del chorro del aire acondicionado o del climatizador, ni en las inmediaciones de radiadores o calefactores, ni aparatos o equipos que produzcan vibraciones o campos magnéticos.

2 No se debe colocar nunca directamente sobre el platillo la sustancia a pesar, y, para ello se utilizará un portamuestra que puede ser, por ejemplo, un vidrio de reloj donde se colocará la sustancia a pesar.

3 Colocar y retirar el portamuestra del platillo con suavidad.

4 Primero se situará el portamuestra vacío en el platillo lo más centrado posible, y a continuación se tara este, es decir, se anula su peso presionando el botón correspondiente y colocándose así en cero el valor de la lectura.

5 Después se coloca sobre el portamuestra, lo más centrado posible, la sustancia a pesar, estando el portamuestra en la balanza.

Vidrio de reloj con una sustancia sólida

1 Cuando se utilicen balanzas analíticas que tienen el compartimiento cerrado, este se cerrará cuando se haya colocado el portamuestra para tararlo, y cuando se eche la sustancia a pesar, para obtener el valor de su masa.

2 Se deben seguir las instrucciones que indique el fabricante en su manual de instrucciones, uso y mantenimiento.

Actividades

28. Indicar qué condiciones o situaciones pueden ser perjudiciales para el pesado en una balanza de laboratorio.

6. Materiales de laboratorio

En los laboratorios existe una amplia variedad de materiales y reactivos con diferentes utilidades que se deben conocer para desempeñar adecuadamente la actividad.

6.1. Tipos de materiales de laboratorio

En un laboratorio se pueden clasificar los materiales dependiendo de su función. Los distintos tipos se muestran a continuación.

Materiales para medir volúmenes

Son los materiales volumétricos ya conocidos, es decir, la pipeta, la probeta, la bureta y el matraz aforado.

Se utilizan para medir volúmenes.

Son de vidrio o plástico transparente, y están graduados o aforados.

Materiales en los que se combinan sustancias

Se utilizan para mezclar sustancias y están fabricados normalmente en vidrio resistente debido a los cambios bruscos de temperatura y/o la acción de los reactivos químicos.

Estos materiales son los tubo de ensayo, el matraz y el vaso de precipitado, entre otros.

Tubo de ensayo

Es un tubo de vidrio o plástico de diferentes tamaños, con un lado abierto (aunque se puede tapar con un tapón) y el otro lado cerrado y con forma redondeada.

Se utiliza para disolver, calentar e incluso hacer reaccionar todo tipo de sustancias en pequeñas cantidades, ya que tiene un tamaño relativamente pequeño.

Tubos de ensayo tapados con tapones

Matraz

Es un recipiente de vidrio con forma esférica, fondo plano o redondeado y con cuello estrecho.

Se utiliza para contener y mezclar todo tipo de sustancias.

Matraz de fondo plano

Matraz erlenmeyer

Es un matraz de vidrio con forma de cono, fondo plano, cuello corto y su boca puede ser ancha o estrecha.

Se utiliza para calentar líquidos o para preparar soluciones.

Existen diversos tamaños y pueden tener graduación o no.

Matraz erlenmeyer

Definición

Disolución

Es la mezcla de dos o más sustancias que no reaccionan entre sí.

Soluto

Es la sustancia que está presente en menor proporción en una disolución.

Disolvente

Es la sustancia que está presente en mayor proporción en una disolución y en la que está disuelta el soluto. El disolvente más importante es el agua.

Vaso de precipitado

Es un recipiente normalmente de vidrio o plástico con forma cilíndrica y diversos tamaños.

Se utiliza para preparar, disolver e incluso calentar todo tipo de sustancias.

Vaso de precipitado

Balón de destilación

Es un matraz con otra conducción de salida de menor diámetro en su cuello.

Se utiliza para destilar líquidos, es decir, separar líquidos mediante un calentamiento.

Se hacen salir los vapores generados por el calentamiento a través de la salida lateral en dirección hacia el refrigerante.

Balón de destilación

Actividades

29. Identificar cuáles son los materiales en los que se combinan sustancias.

30. Dibujar la forma de cada uno de estos materiales.

Materiales de soporte y sujeción

Son los materiales que se emplean para soportar o sujetar otro material necesario para realizar análisis y/o pruebas en un laboratorio.

Los materiales más utilizados son:

1 Gradilla: se emplea para apoyar los tubos de ensayo.

Gradilla

1 Soporte universal: se utiliza para soportar diversos materiales del laboratorio.

2 Pinza para balón: sujeta el matraz de balón y se anexa a un soporte universal.

3 Nuez: se emplea para sujetar sobre un soporte universal una pinza de balón, un aro metálico u otros soportes similares.

4 Pinza o tenaza para crisol: sujeta crisoles.

5 Aro metálico: se usa como soporte para otros materiales y se anexa a un soporte universal.

6 Tela de asbesto o rejilla: sirve para colocar encima de ella recipientes que se van a calentar, por ejemplo, con una llama de mechero.

7 Trípode: se utiliza para colocar encima diferentes materiales a soportar, como por ejemplo, la tela de asbesto.

8 Triángulo: sostiene un crisol cuando es sometido a la llama de un mechero.

Material de laboratorio de soporte y sujeción

1 Pinza de madera: se utiliza para sujetar los tubos de ensayo.

Pinza de madera

Actividades

31. Identificar cinco materiales de soporte y sujeción.

32. Dibujar la forma de cada uno de estos materiales.

Otros materiales del laboratorio

Son materiales encontrados también con frecuencia en el trabajo de un laboratorio. Los materiales más utilizados son:

1 Frasco lavador: es un recipiente, normalmente de plástico, con un tubo fino y un tapón roscado que tiene en su interior agua desionizada o destilada que se utiliza en el laboratorio. Solo debe abrirse para rellenarse y nunca debe contener otro líquido que no sea este.

Frasco lavador

1 Mechero bunsen: se emplea para generar calor mediante la combustión del gas que recibe a través de una manguera.

Mechero bunsen

1 Matraz kitasato: se utiliza para realizar la filtración a vacío, y también se puede usar para la destilación.

Matraz kitasato

1 Condensador: sirve para condensar los vapores procedentes de la destilación de los líquidos.

2 Embudo: realiza el transvase de un líquido de un recipiente a otro con boca estrecha sin que se produzca el derrame del líquido. Nota: también se utiliza en la operación de filtración, colocando sobre su superficie un papel de filtro.

3 Embudo de separación: se emplea para separar dos componentes inmiscibles, es decir, que no se puedan mezclar. Se caracteriza porque en la zona inferior tiene una llave para controlar la salida de uno de los dos componentes. Esto se lleva a cabo mediante decantación.

4 Embudo buchner: se emplea para llevar a cabo la operación de filtración, colocando sobre su superficie un papel de filtro.

5 Varilla de vidrio: se usa habitualmente para agitar líquidos y así facilitar la de mezcla de sustancias.

6 Termómetro: sirve para medir temperaturas.

7 Mortero con mazo: se utiliza para moler o machar cualquier sustancia sólida y así reducir su tamaño. También se emplea para mezclar diferentes sustancias.

8 Crisol: contiene sustancias a muy altas temperaturas, concretamente sirve para calcinar sustancias y fundir sólidos.

Material de laboratorio variado

1 Papel de filtro: se utiliza para filtrar cuando se coloca sobre un embudo.

Papel de filtro

1 Escobilla: sirve para limpiar el material de laboratorio.

2 Aspirador de pipeta: se utiliza para tomar o succionar una cantidad de líquido con la pipeta. Normalmente se usan las peras de goma o succionadores con forma de jeringa. Se emplea cuando el líquido a pipetear es tóxico o peligroso, por ejemplo, un ácido.

3 Vidrio de reloj: se usa habitualmente para el transporte y pesado de pequeñas cantidades de sólidos.

4 Papel de pH: se utiliza para medir el pH, es decir, saber cuál es la acidez de una solución. Para valores de pH menores de siete, un líquido es ácido, y para valores mayores de siete es básico.

Papel de pH

1 Cristalizador: sirve para evaporar líquidos.

2 Espátula o cucharilla: se emplea para manipular una pequeña porción de una sustancia sólida, por ejemplo, tomarla del envase donde se encuentra guardada y depositarla en un vidrio de reloj para su pesado.

3 Cápsula de porcelana: se utiliza para contener una sustancia sólida que se quiere calentar o fundir, y también para contener una sustancia líquida que se quiere evaporar.

Actividades

33. Investigar si los proveedores de materiales de laboratorio comercializan los materiales que se han estudiado. Revisar las características que tienen.

34. Dibujar la forma que tiene un embudo, un embudo buchner y un embudo de separación.

6.2. Sistemas de clasificación y ordenación de materiales y reactivos

En cualquier laboratorio deben estar clasificados y ordenados todos los materiales y reactivos.

Clasificación y ordenación de materiales

Los materiales se pueden clasificar y ordenar en función de la sustancia de la que estén fabricados.

Materiales de vidrio

Son aquellos que tienen una elevada resistencia química frente al agua, a los ácidos y a las bases.

En los laboratorios solo se utilizan aquellos que tienen una elevada resistencia mecánica y son capaces de soportar temperaturas relativamente altas y cambios de temperatura (aunque no siempre son aptos para soportar cambios muy bruscos de presión ni de temperatura).

Nota

Es el material más abundante, y para evitar roturas suele ubicarse sobre superficies de madera.

Se ordenan por su forma y capacidad, es decir, se colocan juntos todos los vasos de precipitados, matraces, probetas, etc., y para cada uno de estos materiales se sitúan más próximos, normalmente en filas, los que tienen el mismo tamaño.

En los cajones o vitrinas donde se pueden encontrar se colocan etiquetas con el nombre de los materiales que hay en su interior por orden alfabético y con sus capacidades.

Existen diversos materiales de vidrio como las pipetas, matraces, vasos de precipitado, erlenmeyer, cristalizador, etc.

Cristalizador

Materiales de plástico

Son aquellos que tienen una elevada resistencia a la rotura, pero por el contrario, se pueden deteriorar por el ataque de ácidos o bases fuertes, e incluso por disolventes orgánicos.

Su clasificación y ordenación es igual que para los materiales de cristal, según el criterio de forma y capacidad.

Existen diversos materiales de plástico como las probetas, frascos lavadores, pipetas pasteur, etc.

Materiales de porcelana

Son aquellos que se utilizan para soportar muy altas temperaturas. No son tan utilizados como el cristal o el plástico.

Su clasificación y ordenación es igual que para los materiales de cristal, según el criterio de forma y capacidad.

Existen diversos materiales de porcelana como crisoles, embudos buchner, cápsulas, etc.

Cápsula de porcelana

Materiales metálicos

Los materiales metálicos son normalmente de hierro, acero o sus aleaciones.

Deben almacenarse separados del vidrio y la porcelana debido a que su mayor resistencia puede provocar la rotura de estos.

También se clasifican y ordenan por material de laboratorio correspondiente, es decir, las pinzas con las pinzas y las espátulas con las espátulas.

Existen diversos materiales de metales como los soportes, trípodes, pinzas, cucharillas, espátulas, etc.

Cucharilla espátula

Otros

Se encuentran también otros materiales como el corcho, utilizado en los tapones, la madera, empleada en gradillas o soportes de pie para tubos, el teflón, en mangueras o las llaves de bureta o el asbesto, utilizado en las rejillas.

También se clasifican y ordenan por el material de laboratorio correspondiente, por ejemplo, las gradillas con las gradillas.

Actividades

35. Identificar al menos dos materiales de laboratorio por cada material de fabricación. Por ejemplo, para el vidrio: un vaso de precipitados y una pipeta.

Clasificación y ordenación de reactivos

Por otro lado, como ya se sabe, en un laboratorio existen productos y reactivos químicos.

Definición

Reactivo químico

Sustancia que interacciona con otra en una reacción química para generar otras sustancias totalmente diferentes denominadas productos o productos de la reacción.

Algunos reactivos químicos se deben manipular con cuidado por su peligrosidad, y por ello, después de su utilización se tienen que guardar en un armario especial de seguridad.

Los reactivos químicos, al igual que los productos químicos, se pueden clasificar y ordenar en función de su naturaleza en reactivos inorgánicos y orgánicos.

Reactivos inorgánicos

Son productos químicos inorgánicos.

Su clasificación y ordenación se lleva a cabo en función de sus diferentes grupos, de forma que estén siempre separados unos de otros.

Los diferentes grupos se muestran a continuación.

Ácidos

Son reactivos inorgánicos en estado líquido con pH bajo, menor de siete, y normalmente muy corrosivos.

Se colocan por orden alfabético de su no metal, es decir, en el ácido sulfúrico (H₂SO₄), la letra para el orden alfabético es la S del azufre.

Bases

Son reactivos inorgánicos en estado sólido con pH alto, mayor de siete, y que se disuelven muy bien en agua.

Se colocan por orden alfabético de su metal, es decir, en el hidróxido de sodio (NaOH), la letra para el orden alfabético es la N del sodio.

Sales

Es el producto de la mezcla de un ácido con una base, por ejemplo, el cloruro sódico (NaCl) es la mezcla de ácido clorhídrico (HCl) con hidróxido sódico (NaOH).

Se colocan por orden alfabético de su metal, es decir, en el cloruro sódico (NaCl), la letra para el orden alfabético es la N del sodio.

Disoluciones preparadas

Son mezclas de reactivos inorgánicos, normalmente con agua, que se preparan para ser utilizadas en cualquier momento.

No se colocan de ninguna forma especial.

Reactivos orgánicos

Son productos químicos orgánicos que se suelen ordenar en dos grupos fundamentalmente: los indicadores y los disolventes debido a que son los reactivos orgánicos más numerosos en un laboratorio.

Definición

Indicador

Sustancia que al añadirla a otra o a una mezcla de otras sustancias provoca un cambio químico apreciable, y que consiste normalmente en una variación de color.

Estos y el resto de reactivos que no se encuentran incluidos en alguno de estos dos grupos se pueden clasificar según el tipo de compuesto orgánico, es decir, si es un alcohol, una amina, una amida, un ácido, un aldehído, etc.

Actividades

36. Realizar un esquema de los tipos de reactivos químicos que existen.