LabsLand es la red global de laboratorios reales a través de Internet. Los estudiantes (de colegios, universidades y plataformas online) pueden acceder a laboratorios reales a través de Internet, usando su portatil, tablet o teléfono.

Los laboratorios pueden ser en tiempo real (Arduino, FPGAs...) ubicados en diferentes universidades en todo el mundo. En algunos campos (Física, Biología, Química), los laboratoriso son Laboratorios Diferidos, en los que la universidad ha grabado todas las potenciales combinaciones de lo que se puede hacer en el laboratorio (en algunos casos, varios miles de grabaciones) y ponerlo disponible en modo interactivo.

En todos los casos, el laboratorio es real (no simulado), y disponible a través de la Web (no necesitas obtener ningún hardware, gestionar envíos, etc.).

Comprueba cómo funciona un uso típico en el siguiente vídeo:

Este laboratorio permite llevar a cabo una valoración ácido-base usando o bien la técnica potenciométrica o la técnica colorimétrica. 

En el primer caso, tendrás acceso a un sensor de pH digital que podrás utilizar para determinar cuándo se ha neutrailzado la disolución desconocida (utilizando por tanto la técnica potenciométrica).

En el segundo caso, utilizarás la variación en el color debido al indicador de fenolftaleína para determinar cuándo se ha neutralizado la disolución desconocida (utilizando por tanto la técnica colorimétrica).

Resumen

Realiza una titulación ácido-base para determinar la concentración de una solución desconocida de ácido clorhídrico utilizando un titulante de hidróxido de sodio. Este laboratorio pone énfasis en mediciones visuales que tratan con el menisco de la bureta y soporta dos configuraciones diferentes.

La primera es para un enfoque potenciométrico: tendrás acceso a un sensor de pH digital y puedes usarlo para determinar cuándo la solución desconocida ha sido neutralizada.

La segunda es para un enfoque colorimétrico: puedes confiar en el cambio de color debido a la presencia de un indicador de fenolftaleína, sin tener disponible un sensor de pH digital.

 

Titulación Ácido-Base

Las titulaciones son un método volumétrico que se basa en medir la cantidad de un reactivo de concentración conocida (conocido como estándar primario) que es consumido por una muestra de concentración desconocida, conocida como analito.

La titulación se lleva a cabo añadiendo el titulante al analito mediante una bureta, con el fin de obtener una sustancia químicamente equivalente entre el titulante y el analito. Esto se conoce como el "punto de equivalencia" y es un valor teórico que no puede determinarse experimentalmente.

La estimación experimental de este punto se obtiene a través de una aproximación conocida como "punto final". Esto se determina mediante un cambio físico. En ese caso, el cambio de color de la solución se logra después de añadir una sustancia indicadora: una sustancia que cambia de color en ciertos rangos de pH.

Para la titulación ácido-base utilizamos un indicador de fenolftaleína que se vuelve de un rosa claro después de un pH de alrededor de 8.4, que es un valor muy cercano al punto de equivalencia en las titulaciones ácido-base más comunes.

Alternativamente, en la configuración potenciométrica, se puede usar un sensor de pH digital para determinar el “punto de equivalencia”.

 

Enfoque Colorimétrico vs Potenciométrico

El enfoque colorimétrico se basa en el cambio de color proporcionado por el indicador de fenolftaleína. El enfoque potenciométrico se basa en cambio en el aumento del pH medido por el sensor digital. En esta versión del laboratorio hay dos configuraciones diferentes disponibles, una para cada enfoque. En la configuración colorimétrica los estudiantes quizás no vean el sensor de pH digital.

Diferencias con los otros laboratorios de titulación En esta versión del laboratorio (Titulación Ácido-Base II) puedes realizar la titulación ácido-base para una solución desconocida de ácido clorhídrico. En otras versiones del laboratorio puedes realizar la titulación ácido-base para una solución de ácido cítrico (Titulación Ácido-Base I) y ácido acético (Titulación Ácido-Base II).

Tanto esta versión del laboratorio (Titulación Ácido-Base III) como la Titulación Ácido-Base II hacen énfasis en mediciones visuales de la bureta, incluyendo la lectura adecuada del menisco en la bureta. La otra versión del laboratorio (ver Titulación Ácido-Base I) no hace énfasis en esto y se centra en los cálculos.

Además, en estas versiones puedes elegir entre dos configuraciones diferentes: una para el enfoque potenciométrico y otra para el enfoque colorimétrico. La configuración para el enfoque colorimétrico no muestra el sensor de pH. En otra versión del laboratorio (ver Titulación Ácido-Base I) hay una única configuración y el sensor siempre se muestra.

El laboratorio remoto de titulación ácido-base permite trabajar una valoración volumétrica con equipo real. Los estudiantes observan el proceso, interpretan los cambios de la muestra y relacionan las medidas con la concentración de la disolución.

Qué se comprueba

La actividad ayuda a estudiar el punto de equivalencia, la neutralización ácido-base y el uso de datos experimentales en análisis químico.

Uso en clase

Es útil para prácticas de química sobre volumetría, cálculo de concentraciones, interpretación de curvas y discusión de resultados.

Interpretación del resultado

El punto final observado y el punto de equivalencia no tienen por qué coincidir exactamente. La lección de LabsLand Teach ayuda a interpretar esta diferencia. Su modelo 1:1 expresa acidez titulable o equivalente; para calcular la concentración molecular de ácido cítrico hay que tener en cuenta que su neutralización completa requiere tres moles de NaOH por mol de ácido.

Este laboratorio remoto permite comprobar la Ley de Boyle con un equipo real. Los estudiantes modifican el volumen de un gas, observan cómo cambia la presión y trabajan con datos experimentales obtenidos desde el navegador.

Qué se comprueba

La actividad muestra la relación inversa entre presión y volumen cuando la temperatura y la cantidad de gas se mantienen constantes.

Uso en clase

Encaja en prácticas de física y química sobre leyes de los gases, representación de datos, ajuste de curvas y discusión de resultados experimentales.

La acidificación del suelo puede ocurrir debido a varios procesos que promueven la disminución del pH. Estos procesos ocurren de forma natural o por acción del ser humano. Las principales fuentes de la acidificación de los suelos están asociadas a los iones hidrógeno (H+) y iones aluminio (Al+3) en la disolución del suelo. La acidez intercambiable se determina con el uso de disoluciones de sales neutras como el cloruro de potasio (KCl). Los iones ácidos (aluminio e hidronio) que se encuentran retenidos en la fracción coloidal del suelo, que en presencia de un ión desplazante (K+), hace es estos ingresen a la disolución de suelo. Posteriormente, se titula dicha disolución con una disolución de hidróxido de sodio de concentración exacta hasta alcanzar el punto final de la reacción de neutralización usando fenolftaleína como indicador.

Este laboratorio remoto permite comprobar la Ley de Gay-Lussac mediante medidas reales de presión y temperatura. Los estudiantes observan el comportamiento de un gas cuando el volumen y la cantidad de gas se mantienen constantes.

Qué se comprueba

La práctica muestra la relación entre la presión y la temperatura de un gas y facilita trabajar con tablas, gráficas y conclusiones experimentales.

Uso en clase

Encaja en actividades de física y química sobre leyes de los gases, análisis de datos y comparación entre modelos teóricos y medidas reales.

Comprueba la cantidad de particulas emitidas por difrerentes materiales radioactivos y que son captadas por un contador Geiger real. Modifica la distancia entre la muestra y el contador, así como el tiempo de exposición. También puedes poner un material absorbente entre la muestra y el contador y ver el efecto que tiene sobre las medidas.

Este laboratorio diferido se basa en una práctica experimental sobre espectroscopía de rayos X utilizando un aparato marca LEYBOLD que se encuentra instalado en un laboratorio de Instrumentación Radiológica del Edificio de Física Médica Aplicada de la Universidad Nacional de Costa Rica.

El montaje consiste en un tubo de rayos X con ánodo de oro (Au), junto a un detector de centelleo configurado con un preamplificador y una digitalizadora que permiten procesar información de las mediciones que realiza el detector a través de un software.

El ensayo busca caracterizar el haz de la fuente de radiación mediante el cálculo experimental del espectro del haz de rayos X producido en el tubo, además de generar nociones básicas sobre instrumentación radiológica y como la variación de sus parámetros se aprovecha en aplicaciones industriales y médicas.