UNIDAD PROFESIONAL INTERDISCIPLINARIA DE INGENIERÍA Y CIENCIAS SOCIALES Y ADMINISTRATIVAS
PRÁCTICA No. 7 Soluciones
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PROFESORA: TAPIA AGUILAR GUADALUPE
UÍMICA APLICADA LA$. )IM"0 OBJETIVOS - Preparar soluciones de concentración requerida, a partir de especificaciones de reactivos de alta pureza
- Valorar una solución ácida por medio de titulación, aplicando el principio de equivalencia - Titular una solución básica a partir de la solución valorada
INTRODUCCIÓN En esta práctica se prepararan soluciones a partir de los cálculos necesarios según los datos especificados en la práctica para conocer sus propiedades y caractersticas según si es una solución básica o ácida para lo cual se generaran valoraciones a partir de titulaciones que permitan la identificación de ambas para posteriormente llevar a cabo la neutralización de ambas soluciones! "as soluciones en qumica, son mezclas #omog$neas de sustancias en iguales o distintos estados de agregación! "a concentración de una solución constituye una de sus principales caractersticas! %astantes propiedades de las soluciones dependen e&clusivamente de la concentración! 'u estudio resulta de inter$s tanto para la fsica como para la qumica! (lgunos e)emplos de soluciones son* agua salada, o&geno y nitrógeno del aire, el gas carbónico en los refrescos y todas las propiedades* color, sabor, densidad, punto de fusión y ebullición dependen de las cantidades que pongamos de las diferentes sustancias! "a sustancia presente en mayor cantidad suele recibir el nombre de solvente, y a la de menor cantidad se le llama soluto y es la sustancia disuelta! El soluto puede ser un gas, un lquido o un sólido, y el solvente puede ser tambi$n un gas, un lquido o un sólido! El agua con gas es un e)emplo de un gas +dió&ido de carbono disuelto en un lquido +agua! "as mezclas de gases, son soluciones! "as soluciones verdaderas se diferencian de las soluciones coloidales y de las suspensiones en que las partculas del soluto son de tamao molecular, y se encuentran dispersas entre las mol$culas del solvente! (lgunos metales son solubles en otros cuando están en el estado lquido y solidifican manteniendo la mezcla de átomos! 'i en esa mezcla los dos metales se pueden solidificar, entonces serán una solución sólida! El estudio de los diferentes estados de agregación de la materia se suele referir, para simplificar, a una situación de laboratorio, admiti$ndose que las sustancias consideradas son puras, es decir, están formadas por un mismo tipo de componentes elementales, ya sean átomos, mol$culas, o pares de iones! "os cambios de estado, cuando se producen, sólo afectan a su ordenación o agregación .
MARCO TEÓRICO
Solubilidad "a solubilidad es la capacidad que tiene una sustancia para disolverse en otra, la solubilidad de un soluto es la cantidad de este! (lgunos lquidos, como el agua y el alco#ol, pueden disolverse entre ellos en cualquier proporción! En una solución de azúcar en agua, puede suceder que, si se le sigue aadiendo más azúcar, se llegue a un punto en el que ya no se disolverá más, pues la solución está saturada! "a solubilidad de un compuesto en un solvente concreto y a una temperatura y presión dadas se define como la cantidad má&ima de ese compuesto que puede ser disuelta en la solución! En la mayora de las sustancias, la solubilidad aumenta al aumentar la temperatura del solvente! En el caso de sustancias como los gases o sales orgánicas de calcio, la solubilidad en un lquido aumenta a medida que disminuye la temperatura! En general, la mayor solubilidad se da en soluciones que mol$culas tienen una estructura similar a las del solvente! "a solubilidad de las sustancias vara, algunas de ellas son muy poco solubles o insolubles! "a sal de cocina, el azúcar y el vinagre son muy solubles en agua, pero el bicarbonato de sodio casi no se disuelve!
Propiedades físias de las soluio!es .uando se aade un soluto a un solvente, se alteran algunas propiedades fsicas del solvente! (l aumentar la cantidad del soluto, sube el punto de ebullición y desciende el punto de solidificación! (s, para evitar la congelación del agua utilizada en la refrigeración de los motores de los automóviles, se le aade un anticongelante +soluto! Pero cuando se aade un soluto se reba)a la presión de vapor del solvente! /tra propiedad destacable de una solución es su capacidad para e)ercer una presión osmótica! 'i separamos dos soluciones de concentraciones diferentes por una membrana semipermeable +una membrana que permite el paso de las mol$culas del solvente, pero impide el paso de las del soluto, las mol$culas del solvente pasarán de la solución menos concentrada a la solución de mayor concentración, #aciendo a esta última más diluida! Estas son algunas de las caractersticas de las soluciones* •
•
"as partculas de soluto tienen menor tamao que en las otras clases de mezclas! Presentan una sola fase, es decir, son #omog$neas!
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'i se de)an en reposo durante un tiempo, las fases no se separan ni se observa sedimentación, es decir las partculas no se depositan en el fondo del recipiente!
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'on totalmente transparentes, es decir, permiten el paso de la luz!
•
'us componentes o fases no pueden separarse por filtración
Co!e!"rai#! de u!a solui#! "a concentración de una solución lo da el número de mol$culas que tenga que tenga el soluto de una sustancia y el número de mol$culas que tiene el resto de la sustancia! E&isten distintas formas de decir la concentración de una solución, pero las dos más utilizadas son* gramos por litro +g0l y molaridad +1! "os gramos por litro indican la masa de soluto, e&presada en gramos, contenida en un determinado volumen de disolución, e&presado en litros! (s, una solución de cloruro de sodio con una concentración de 23 g0l contiene 23 g de cloruro de sodio en un litro de solución! "a molaridad se define como la cantidad de sustancia de soluto, e&presada en moles, contenida en un cierto volumen de solución, e&presado en litros, es decir* 1 4 n0V! El número de moles de soluto equivale al cociente entre la masa de soluto y la masa de un mol +masa molar de soluto! Por e)emplo, para conocer la molaridad de una solución que se #a preparado disolviendo 53 g de cloruro de sodio +6a.l #asta obtener 7 litros de solución, #ay que calcular el número de moles de 6a.l8 como la masa molar del cloruro de sodio es la suma de las masas atómicas de sus elementos, es decir, 79 : 9;,; 4 ;<,; g0mol, el número de moles será 530;<,; 4 =,7 y, por tanto, 1 4 =,7074 3,> 1 +3,> molar!
Cara"erís"ias $e!erales de las Soluio!es •
'on mezclas #omog$neas* las proporciones relativas de solutos y solvente se mantienen en cualquier cantidad que tomemos de la disolución +por pequea que sea la gota, y no se pueden separar por centrifugación ni filtración!
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"a disolución consta de dos partes* soluto y solvente!
•
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.uando el soluto se disuelve, $ste pasa a formar parte de la solución! (l disolver una sustancia, el volumen final es diferente a la suma de los volúmenes del disolvente y el soluto, debido a que los volúmenes no son aditivos!
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"a cantidad de soluto y la cantidad de disolvente se encuentran en proporciones variables entre ciertos lmites! 6ormalmente el disolvente se encuentra en mayor proporción que el soluto, aunque no siempre es as! "a proporción en que tengamos el soluto en el seno del disolvente depende del tipo de interacción que se produzca entre ellos! Esta interacción está relacionada con la solubilidad del soluto en el disolvente, es decir, tiene que ver con la cantidad de soluto que es capaz de admitir este disolvente! !
•
"as propiedades fsicas de la solución son diferentes a las del solvente puro* la adición de un soluto a un solvente aumenta su punto de ebullición y disminuye su punto de congelación!
•
'us propiedades fsicas dependen de su concentración* ?isolución @.l =7 mol0"8 densidad 4 =,=< g0cmA ?isolución @.l > mol0"8 densidad 4 =,=3 g0cmA
Clasifiai#! de las soluio!es P%R SU ESTADO SÓ&IDAS
POR SU CONCENTRACION Solui#! No Sa"urada' es aquella en donde la fase dispersa y la dispersante no están en equilibrio a una temperatura dada8 es decir, ellas pueden admitir más soluto #asta alcanzar su grado de saturación! E)* a 3 B. =33 g de agua disuelven 95,; 6a.l, es decir, a la temperatura dada, una disolución que contengan 73g 6a.l en =33g de agua, es no saturada!
&I(UIDAS
Solui#! Sa"urada' en estas disoluciones #ay un equilibrio entre la fase dispersa y el medio dispersante, ya que a la temperatura que se tome en consideración, el solvente no es capaz de disolver más soluto! E) una disolución acuosa saturada de 6a.l es aquella que contiene 95,; disueltos en =33 g de agua 3 B.!
$ASEOSAS
Solui#! Sobre Sa"urada' representan un tipo de disolución inestable, presenta disuelto soluto que el permitido para temperatura dada! Para preparar este tipo de disoluciones se agrega soluto en e&ceso, a elevada temperatura y se enfra lentamente! 'on inestables, al aadir un cristal muy pequeo del soluto, el e&ceso e&istente precipita!
E(UIPO MATERIAL
MATRA; AFORADO M&%'&, E'len(e?e'
VASO DE PRECIPITADOS
IMÁGEN
USO Se u%ili,&'on <&'&
n ? n e l& soluci>n &ci& ? @3sic&. Se us> <&'&
$URETA
EM$UDO
SOPORTE
Se e( <&'& <&'&
PIN;AS PARA $URETA
Sos%u-ie'on l&s @u'e%&s <&'& un& @uen& %i%ul&ci>n.
$ALAN;A
Con ell& se "./0 9'&(os e N&O En 8l se coloc& los 9'&(os e N&O
VIDRIO DE RELO
PIPETA
Se %o(> l& c&n%i& neces&'i& e 3cio
NOMBRE
FORMU LA
REACTIVOS QUÍMICOS CARACTERÍSTICAS QUÍMICAS
Es un gas incoloro de olor picante, corrosivo,
)CIDO C&OR*+DRICO
HIDRÓXIDO DE SODIO
*C&
NaOH
fumante al &i'e a consecuencia de su avidez por el agua y formación de un #idrato! 'u disolución saturada a 3B. tiene una concentración de 95C y una densidad es de =,=D g0cm 9
Solu@ili & en &9u& *
=== g0=33 m" +73 . 0 =9!
MEDIDAS DE SEGURIDAD 'u ingestión puede producir gastritis, quemaduras, gastritis #emorrágica, edema, nec rosis! 'i se in#ala puede producir irritación, y corrosión del tracto respiratorio, bronquitis crónica! 'i toca la piel puede producir quemaduras, úlceras, irritación! Evitar la ingestión ya que causa problemas gastrointestinales! 6o ponerlo en la piel causa ulceras graves! En caso de incendio pueden formarse vapores tó&icos de 6/&, '/&!
ANARANJAD O DE METILO
FENOFTALEÍ NA
C14H14 N3NaO 3S
< 1 9l Solu@ili&# " 9l en &9u& & "/HC
Protección respiratoria* En caso de formarse polvo, usar equipo respiratorio adecuado! Protección de las manos* Fsar guantes apropiados !
Es un compuesto qumico orgánico que se
6o deben tomarla nios menores de dos aos! Puede
obtiene por reacción del Benol +.>@;/@ y el &n=+'io
B%3lico +. @ / en presencia <
2
9
C,-*./O/
de 3cio
sulB'ico !
ocurrir idiosincrasia al fármaco! (demás es una sustancia cancergena!
DESARRO&&O E0PERIMENTA& =!- Preparación de la solución ácida a .alcular la cantidad en volumen de @.l comercial necesario para preparar =33 m" de solución 3,; 6! "a concentración del ácido clor#drico es de 95,;C masa y su densidad es de =,=5 g0m" b .olocar el volumen de ácido concentrado en un matraz aforado de =33 m" utilizando bureta graduada en decimas c (gregar con cuidado agua destilada d (gregar al matraz agua destilada #asta que la parte inferior del menisco toque la marca +aforo e Tapar el matraz y agitar la solución para #omogenizar
7!- Preparación de la solución básica a .alcular la cantidad de 6a/@ necesaria para preparar =33 m" de solución 3,; 1 a partir del reactivo de alta pureza b Pesar en la balanza granataria la cantidad de 6a/@, utilizando un vidrio de relo) c (gregar agua #asta el agoto, teniendo cuidado de lavar bien el embudo y el vidrio para no de)ar residuo de 6a/@ sin disolver d Tapar el matraz y agitar la solución para #omogenizar
9!- Valoración de la solución ácida a Pesar dos muestras de 3,= g de 6a 7./9 +an#idro b .olocar cada muestra de 6a 7./9 en cada matraz Erlenmeyer
c (gregar 73 completamente
m"
de
agua
destilada,
diluyendo
d (gregar tres gotas de anaran)ado de metilo como indicador e Titular cada muestra +con la solución de @.l preparada en el punto = contenida en la bureta #asta obtener el cambio de coloración de amarillo a canela8 anotando los volúmenes obtenidos, utilizando el promedio
2!- Valoración de la solución básica a .olocar 73 m" de la solución de 6a/@ preparada en dos matraces Erlenmeyer b (gregar tres gotas de fenolftalena como indicador a cada uno c Titular cada solución básica con el @.l contenido en la bureta, #asta obtener el vire de ro)o purpura a incoloro, anotando los datos y utilizando el promedio de $stos
C)&CU&OS @.l @7/ @.l 9>!;C 3!; 6 G 4 =!=5 gml : V7 3!; 1 V= 4 H&I V9 4 3!= " 1= 4 +3!9>;+=!=5 gml+mol9>!; g+=333ml" 4 ==!5 1 1=V= : 17V7 4 19V9 Procedemos a calcular el volumen de ácido clor#drico! V= 4 19 V91=4 +3!; 1 +3!= "==!5 142!75 & =3-9 " V @.l 4 2!75 ml! Procedemos a calcular la masa de 6a/@! 6a/@ 3!;1 y V 4 3!= " 1 4 n6a/@V n6a/@ 4 +3!; mol"+3!=" 4 3!3; mol m6a/@ 4 nP1 4 +3!3; mol+23 gmol m6a/@ 4 7g
7g ----------D5!= C J--------------=33C J 4 7!3> g! de 6a/@! (#ora procedemos a calcular la 6ormalidad de las soluciones, las cuales quedan de la siguiente manera* 6 @.l 4m 6a7 .39 +V @.l+PE 6a7 .39 6 @.l 4 3!9 6a7 .39+D!99&=3-9"+;9geq43!>3>> eq" 6 6a/@ 4 +6 @.l+V @.lV 6a/@ 6 6a/@ 4 +!>3>> 6+3!3732 " 3!373 "43!>=<5 6 Fna vez terminado los cálculos e&perimentales, procedemos a calcular los errores que obtuvimos en el e&perimento, los cuales son* CError 4 K V! teórico-V! e&perimentalV! teórico & =33 L CError [email protected] 4 K 3!; 6 - 3!>3>> 63!; 6 L J =3347=!97 C CError +6a/@ 4 K 3!; 6 - 3!>=<5 63!; 6 L J =33479!52 C
CONC&USIÓN En la práctica de soluciones podemos concluir que con el desarrollo e&perimental de la práctica nos pudimos percatar de que la concentración de una solución depende directamente de los factores de molaridad y normalidad, las cuales son propiedades que determinan las caractersticas de una solución,con lo cual se puede saber que tan básicas o ácidas pueden ser estas soluciones! .on lo anterior se puede llegar a la conclusión de que es muy importante tener presente el conocimiento de las e&presiones que nos ayudan a conocer lagunas de las caractersticas básicas de una solución, con las cuales se pueden calcular soluciones de diferentes grados de concentración! (demás el estudio de las soluciones posee una gran importancia, ya que se puede decir que es la base de la qumica industrial! Fna gran economa o p$rdida en la industria, la representa el correcto estudio y mane)o de los reactivos de una solución, dado que al optimizar estos, depende el a#orro o el desperdicio de los mismos!
CUESTIONARIO =!- ?efinir los siguientes conceptos* 1olaridad +1* es el número del P1 en gramos de soluto por litro de solución 1olalidad +m* es el número de moles de % disueltos en un Mg! +=333gr de ( m b 4 n b 0 +N a 0 =333 4 moles % 0 Mg ( 6ormalidad +6* es el número de equivalentes gramo de soluto contenido en el litro de solución Cpeso!- Es la fracción que #ay de las sustancias en la solución o reacción Cmol!- Es la fracción en moles que #ay de las sustancias en la solución 7!- H.uál es el significado de los siguientes t$rminosI Parte alcuota* es una muestra de volumen conocido de la solución a tratar! Valoración* es un estudio para conocer la concentración de la solución! Ondicador* permiten conocer el intervalo que #ay en la distribución o aumento en los +@: y +/@ - 'olución ácida* es una solución en la cual #ay una deficiencia de +@: y un e&ceso de iones +/@ - en la solución! 'olución básica* Punto equivalente* 9!- ?eterminar 1, 6, m Cmol del @.l concentrado original! ?atos* V 4 3!= " G 4 =!=5 gr0 ml 95!; C masa [email protected] 4 9> gr 0ml 1asa 4 V 4 +==53g0" +3!=" 4 ==5 gr =33C Q ==5 gr =33 C -==5 gr 95!; C J >7!; CQ J J 4 29!<5 gr J 4 59!=7 gr de agua n 4 m 0 P1 4 29!<5 gr 0 9> gr0mol 4 =!7= mol 1 4 n 0 V 4 =!7= mol 0 3!= " 4 =7!=< mol0" 6 4 1 R 4 +=7!=< mol0" += 4 =7!=< normales 1olalidad 4 moles de soluto 0 Mg de agua 14 =!7== mol 0gr C masa 4 +m soluto 0 m total =33 4 +29!<5; gr 0 ==5 gr +=33 4 95!; C soluto C masa 4 +m agua 0 m total =33 4 +59!=7; gr 0 ==5 gr +=33 4 >7!; C agua n total 4 1 total 0 P1 4 ==5 gr 0 9> gr0mol 4 9!7; mol
C mol 4 n 0 n totales +=33 4 +=! 7= mol 0 9!7; mol +=334 95!79 C soluto n total 4 1 total 0 P1 4 59!=7; gr 0 =< gr0mol 4 2!3> mol C mol 4 n 0 n totales +=33 4 +2!3 mol 0 9!7; mol +=33 4 =7!; C agua 2!- ?etermine el volumen de @.l concentrado que fue necesario para la preparación de =33 ml de la solución 3!; 6 de @.l! m 4 n P1 4 +3!3; +9>!; 4 =!<7; gr 95!; C - =!<7; gr =33 C Q J J 4 2!<>gr V 4 m 0G 4 2!<> gr 0 =!=5 gr0ml V 4 2!=; ml ;!- ?etermine la masa de 6a/@ que se requirió para preparar =33 ml de la solución 3!;1 de 6a/@! 14n0v n 4 v 4 +3!=3 +3!; 4 3!3; moles m 4 n P1 4 +3!3; +23 m 4 7gr 3!; 6 1 4 3!; 0 = 4 3!; 1
5!- ?etermine la normalidad e&acta de la solución básica que titulo* 6 4 1 R 4 +=7!=< mol0" += 6 4 =7!=< normales
b calcular el volumen de @7'/2 concentrado de densidad =!=Dgr0ml y D9C en peso que se necesita para preparar ;33 ml de solución 96! m 4 v 4 +==D3gr0" +3!; " 4 ;D; gr =33C - ;3; gr =33C ;D; gr D9C Q J 5 C Q J J 4 ;;9!9; gr de soluto J 4 2=!>; gr de agua 6 4 m 0P1 4 ;;9!9; gr de soluto 0 D< gr0mol 6 4 ;!>2 moles de soluto 1= 4 n 0 V 4 ;!>2 mol 0 3!; " 4 ==!7D mol0" 17 4 6 0 z 4 96 0 7 4 =!; mol 0" V= 4 V7 17 0 1= 4 +3!; " +=!; mol0" 0 +==!7D mol0" 4 3!3>32" V7 4 V Q V = 4 3!; Q 3!3>>2 4 3!299> " n 4 1 V 4 +=!; mol0" +3!;" 4 3!5; mol m 4 n P1 4 +3!5; mol +D>!2= ml de @7'/2 c .alcular el volumen de @.l concentrado con densidad =!=D gr 0ml y 97 C Q J J 4 <=9D!> gr de soluto J 4 =97<3!2 gr de agua n 4 m 0P1 4 <=9D!> gr de soluto 0 9> gr0mol 4 77>!= moles soluto 1= 4 n 0 V 4 77>!= moles soluto 0 =< " 4 =7!;> mol0" 17 4 6 0 z 4 3!3376 0 = 43!337 mol 0 " d ?eterminarel volumen de @6/9 diluido con densidad =!== g0m" y =DC peso de @6/9 que puede prepararse diluyendo con agua a partir de ;3 m" de acido concentrado con densidad =!27 g0m" y >9 g0mol 4 =!=9 mol 14 nsoluto0vsolucion4 =!=9mol0 3!=322=" 4 =3!<7 mol0"
msolvente4mtotal- msoluto4 =32!2= g Q 5= g 4 99!2= g molalidad4 nsoluto0msolvente4 =!=9 mol03!3992= Mg 4 99!< mol0Mg (cido diluido G4m0v m4 v4 =!== g0m" +=32!2=m" 4 ==;!D g Cm4+msoluto0mtotal & =33 mtotal4 +=33msoluto0Cm4 +=33==;!Dg0=DC4 >=3 g n4m0P1 4 5=g0>9 g0mol 4 =!=9 mol 14 nsoluto0vsolucion4 =!=9mol0 3!>=" 4 =!<; mol0" msolvente4mtotal- msoluto4 >=3 g Q 5= g 4 ;9Dg molalidad4 nsoluto0msolvente4 =!=9 mol03!;9D Mg 4 7!= mol0Mg P(S( ?ETES1O6(S E" V/"F1E6 1=V=417V7 V=4 17V701= 4 =3!<7 mol0" +3!=322="0 =!<; mol0" 4 3!>=35 "
BIB&IO$RA1+A Seid! Sobert . y '#erNood, T#omas U! umica 7 Editorial 'antillana 1$&ico!=DD5! %! '!, ?(6OE" '.@(F1! umica Weneral! =ra! Edición Ed! 1c WS(X @O"", =D53! Pag! D, =5, =99, =77! YSE?ESO.U "/6W/! umica Weneral! =ra! ed! 1$&ico Ed! 1c WS(X @O"", =Dta! edición Ed! 1c WraN @ill, =D