La química de banco es el tipo que se realiza de la manera más tradicional: el científico mezcla y maneja los productos químicos directamente, sin emplear ninguno de los dispositivos de alta tecnología o enfoques teóricos que pueden estar asociados con los aspectos más avanzados de la disciplina. Básicamente, se trata de experimentos y demostraciones que se pueden realizar con unos pocos productos químicos; algunos tubos de ensayo, matraces y vasos de precipitados; y un mechero Bunsen. La imagen estereotipada de un científico con una bata de laboratorio blanca vertiendo productos químicos de un tubo de ensayo a otro es un ejemplo perfecto de química de laboratorio. La “química húmeda” se utiliza a veces como sinónimo de esta actividad; sin embargo, es un término de la industria con una definición mucho más flexible y también puede referirse al uso de equipo de alta tecnología que generalmente no se encuentra en un banco de trabajo de laboratorio.
Técnicas
El término «química de banco» abarca muchas técnicas científicas diferentes que se emplean en un laboratorio. Una regla general es que si se trata de un método que se puede practicar fácilmente en un banco de trabajo sin que una computadora realice la mayoría de los cálculos y análisis, entonces es una técnica de química de banco. Los métodos analíticos incluyen titulación, análisis gravimétrico, pruebas de llama y pruebas de perlas de bórax. También se pueden preparar muestras de elementos o compuestos en el banco de trabajo. La experimentación, o simplemente mezclar cosas para ver qué sucede, es a menudo una actividad de banco, y muchos descubrimientos importantes continúan haciéndose de esta manera.
Métodos analíticos
Gran parte de la química se trata de análisis: investigar una muestra de material para determinar qué elementos o compuestos contiene. Si bien hay instrumentos, como espectrómetros, que se pueden usar para realizar análisis detallados, también hay una amplia variedad de pruebas de banco sencillas que se pueden hacer simplemente mezclando una o dos sustancias, o calentando algo en una llama Bunsen. Estos procedimientos pueden estar pasados de moda, pero no requieren equipos costosos y pueden enseñar mucho a los estudiantes sobre química. En el pasado, han dado lugar a avances importantes, como el descubrimiento de nuevos elementos.
La titulación, a veces llamada análisis volumétrico, es un método que se utiliza para establecer la concentración de un compuesto disuelto. Por ejemplo, si un químico desea saber cuánto ácido clorhídrico está presente en una solución en agua, puede agregar una solución alcalina, como hidróxido de sodio, de concentración conocida hasta que la solución resultante sea neutra. Entonces es posible calcular la concentración de ácido clorhídrico a partir del volumen de solución de hidróxido de sodio utilizado.
El análisis gravimétrico se basa en la masa en lugar del volumen, e implica pesar el compuesto o elemento de interés, después de aislarlo de una muestra. Por ejemplo, para averiguar la cantidad de un metal presente en un mineral, un químico puede primero disolver el mineral en un ácido y luego agregar una base que reacciona con el metal para formar un compuesto que no es soluble. Esto saldrá de la solución como un polvo fino conocido como precipitado, que luego se puede filtrar y pesar. Entonces es posible, conociendo los pesos atómicos del metal y los otros elementos en el compuesto precipitado, determinar cuánto metal estaba presente en el mineral.
Una prueba de llama se basa en los colores producidos cuando ciertos metales se calientan fuertemente en una llama Bunsen. Por ejemplo, el bario dará verde, estroncio, rojo y cesio, azul. La prueba se realiza normalmente mediante un hilo de platino con un pequeño bucle en el extremo, que se utiliza para recoger una pequeña cantidad de muestra e introducirla en la llama.
Otra forma de detectar metales es la prueba de perlas de bórax. Nuevamente, usando un bucle de alambre de platino, se derrite una pequeña cantidad de bórax (tetraborato de sodio) en una llama Bunsen y luego se usa para recoger una pequeña cantidad de la muestra. Esta mezcla luego se derrite en la llama nuevamente para formar una pequeña cuenta redonda. Los metales presentes en la muestra producirán perlas de diferentes colores. El color también depende de la parte de la llama en la que se calienta la perla, y la perla puede cambiar de color a medida que se enfría. A partir de los colores producidos, a menudo es posible identificar qué metal está presente.
Preparación de muestras de productos químicos
Los métodos de banco también pueden usarse para preparar o purificar muestras de sustancias químicas particulares. La destilación es una técnica común. Una mezcla de líquidos con diferentes puntos de ebullición, por ejemplo, agua y etanol, se puede separar colocándola en un matraz conectado a un condensador o en una retorta y calentándolo a una temperatura superior al punto de ebullición de uno, pero por debajo el punto de ebullición del otro. El líquido con el punto de ebullición más bajo se vaporiza y se puede condensar y recolectar.
La precipitación es otro método que se puede utilizar para preparar una sustancia química insoluble en agua. Una muestra pura de carbonato de calcio (CaCO3), por ejemplo, se puede preparar mezclando una solución de un compuesto de calcio soluble, como cloruro de calcio (CaCl2), con una solución de carbonato soluble, como carbonato de sodio (Na2CO3), en un vaso de precipitados. El carbonato de calcio forma un precipitado en el fondo del vaso de precipitados. El otro producto de la reacción, el cloruro de sodio (NaCl), que es soluble, podría obtenerse evaporando el líquido restante. Este método se puede utilizar para preparar muchos compuestos diferentes.
El Banco
La química de banco recibe su nombre del banco de trabajo de laboratorio tradicional. Se encuentran en laboratorios industriales y académicos, y casi todos los que aprenden las ciencias naturales trabajarán en uno de estos bancos en algún momento. Por lo general, son resistentes a las manchas, al calor y a la corrosión, de modo que los derrames químicos y los experimentos fallidos no causen daños importantes, y pueden estar equipados con salidas de gas a las que se puede conectar un mechero Bunsen. Algunos bancos de trabajo también están rodeados por sistemas de ventilación conocidos como campanas de extracción para proteger a los usuarios de los gases tóxicos que pueden liberarse durante ciertas reacciones químicas.