UNIVERSIDAD NACIONAL DEL ALTIPLANO FACULT FACULTAD AD DE INGENIERÍA DE MINAS
PREPARACION DE SOLUCIONES PATRON QUIMICA INSTRUMELT INSTRUM ELTAL AL DOCENTE: Quispe Lujano, A!"e#o A!"e#o PRESENTADO PRESENTADO POR: Ca"#enas Con#o"i, Luis FACULTAD: Fa$u%a# #e In&enie"'a #e Minas GRUPO: II ( )
CODIGO: *+*-.
PUNO ( PER/ .0*+
PREPARACION PREPARACION DE SOLUCIONES SO LUCIONES PATRON
I.
II.
OBEJTIVOS Realizar la preparación de soluciones patrón. Inferir sobre el concepto de soluciones y disoluciones patrón. FUNDAMENTO PREPARACIÓN DE SOLUCIONES La composición de una solución se debe medir en términos de volumen y masa, por lo tanto es indispensable conocer la cantidad de soluto disuelto por unidad de volumen o masa de disolvente, es decir su concentración. Durante cualquier trabajo experimental, el uso de soluciones se ace indispensable, por lo que es necesario conocer los procedimientos para su elaboración. !n la presente pr"ctica se realizar"n soluciones utilizando como concentración la molaridad, la normalidad y las relaciones porcentuales. 1. Solución #na solución es una mezcla omo$énea cuyas part%culas son menores a &' an$strom. !stas soluciones estas conformadas por soluto y por solvente. !l soluto es el que est" en menor proporción y por el contrario el solvente esta en mayor proporción. (odas las soluciones son ejemplos de mezclas omo$éneas. • • •
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)olución diluida es cuando la cantidad de soluto es muy peque*a. )olución concentrada es cuando la cantidad de soluto es muy $rande. )olución saturada es cuando se aumentó m"s soluto en un solvente a mayor temperatura de la normal +esto es porque cuando ya no se puede diluir, se calienta el solvente y se separan sus part%culas para aceptar m"s soluto. )olución sobresaturada es cuando tiene m"s soluto que disolvente
2. Soluto Di!ol"#nt# Las sustancias que est"n presente en la mayor cantidad se denomina disolvente, que se de-ne como la sustancia en la cual se disuelve otra. sta /ltima, que es la que disuelve en la primera, se denomina soluto. Soluto $ Di!ol"#nt# % Solución DILUCIÓN DE SOLUCIONES 0ara diluir una solución es preciso a$re$ar m"s 1 de disolvente a dica solución y éste procedimiento nos da por resultado la dilución de la solución, y por lo tanto el volumen y concentración cambian, aunque el soluto no.
SOLUBILIDAD La solubilidad de un soluto en un disolvente es la concentración que presenta una disolución saturada, o sea, que est" en equilibrio con el soluto sin disolver porque siempre abr" al$unas moléculas o iones que pasen a la disolución. Las sustancias se clasi-can en2 3 )olubles2 si su solubilidad es ',& 4 o 5. 3 0oco )olubles2 si su solubilidad se sit/a entre ',& 4 y ',''& 4 3 Insolubles2 si su solubilidad no lle$a a ',''& 4 1. F&cto'#! (u# &)#ct&n & l& !olu*ili+&+
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La temperatura2 la mayor%a de las disoluciones de sustancias sólidas son procesos endotérmicos y con un aumento de entalp%a. 6l disolver una sustancia sólida se produce la ruptura de enlaces +ener$%a reticular que casi nunca se compensa por la ener$%a de solvatación. 0or otra parte la destrucción de la estructura ordenada del sólido y la nueva disposición de las moléculas de disolvente alrededor del soluto conllevan un aumento de entrop%a. 7omo, unos valores ne$ativos de 8 y de ) positivos favorecen la espontaneidad del sistema por tanto la solubilidad de la mayor%a de sustancias aumenta con la temperatura. !n cambio en la disolución de l%quidos o $ases en l%quidos no supone la destrucción de estructuras demasiado estables ni un aumento del desorden ni en mucos casos ruptura de enlaces. La mayor%a de los $ases son m"s solubles a bajas temperaturas.
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4omento Dipolar2 4ayor solubilidad cuanto m"s parecido sea el momento dipolar del soluto y del disolvente. 7onstante Dieléctrica del Disolvente2 de acuerdo con la ley de 7ouland las fuerzas de atracción entre dos iones son m"s débiles cuanto mayor sea la constante dieléctrica.
2. P'o+ucto +# l& Solu*ili+&+ Incluso en las sustancias m"s insolubles ay siempre una peque*a proporción de part%culas que pasan a la disolución. !sto se puede indicar en un campo iónico como un equilibrio entre la forma sólida y los iones en disolución. !ste equilibrio est" desplazado claramente acia la forma iónica no disociada. 6 la constante de equilibrio se la denota constante del producto de solubilidad o también producto de solubilidad 7uanto menor sea el producto de solubilidad menor solubilidad tendr" la sustancia.
AN,LISIS VOLUM-TRICO 1. #n#'&li+&+#! !o*'# Volu/0t'ic& !n el an"lisis volumétrico se aprovecan reacciones cuantitativas que se veri-can entre la sustancia por determinar y un reactivo cuya concentración se conoce exactamente9 del volumen empleado de este /ltimo para la realización de la reacción precisamente asta su punto -nal, se calcula la cantidad de la sustancia que se pretende valorar. Las reacciones que se aplican al an"lisis volumétrico deben ser conocidas con exactitud, 0ara as% poder relacionar el peso de las substancias reaccionantes con el peso de los productos de la reacción, pues aun cuando en este tipo de an"lisis lo inmediato es la medición de vol/menes, directamente est"n relacionados éstos con el peso de substancias a que son equivalentes.
2. Conc#to! Anli!i! Volu/0t'ico La valoración o titulación es un método corriente de an"lisis qu%mico cuantitativo en el laboratorio, que se utiliza para determinar la
concentración desconocida de un reactivo conocido. Debido a que las medidas de volumen jue$an un papel fundamental en las titulaciones, se le conoce también como an"lisis volumétrico. #n reactivo llamado :valorante: o :titulador:, de volumen y concentración conocida +una solución est"ndar o solución patrón. !ste sistema anal%tico, debido a que sus c"lculos se basan en los vol/menes de soluciones requeridos en cada reacción, recibe el nombre de 6n"lisis ;olumétrico o ;olumetr%a, y su importancia, tanto desde el punto de vista puramente cient%-co como de sus aplicaciones, sobrepasa a la de los otros cap%tulos del an"lisis. La exactitud de estos métodos, cuando son aplicados inteli$entemente y conducidos con destreza, es comparable a la de los mejores.
3. Li/it&cion#! +# lo! /0to+o! "olu/0t'ico! La reacción debe ser de-nida y siempre la misma dentro de las variaciones normales de las condiciones anal%ticas.
SOLUCIONES VALORADAS Las soluciones empleadas en volumetr%a y cuya concentración debe ser conocida con tanto mayor exactitud cu"nto mejores resultados anal%ticas se desee obtener, reciben el nombre de )oluciones ;aloradas o )oluciones (ituladas, su concentración est" referida, por re$la $eneral, al :peso equivalente:, :$amo equivalente: o simplemente :equivalente:, la cantidad en $ramos de la sustancia, que corresponde a un "tomo $ramo de idro$eno. #na solución que contiene por litro el peso equivalente $ramo de cualquier compuesto o elemento recibe la desi$nación de solución :normal:. )e da el nombre de :normalidad: de una solución a la relación que existe entre el peso de sustancia activa contenido en un litro de esa solución, y el peso de la misma sustancia contenido en un litro de solución exactamente normal, ósea en su peso equivalente. )i la cantidad de sustancia contenida en un litro de la solución es mayor que la correspondiente al equivalente, la solución ser" medio normal, tercio normal, cuarto normal, etc. !n este sistema la concentración de las soluciones est" dada directamente en $ramos por mililitro, de la sustancia que contiene o de cualquiera otra a la que sea equivalente, de tal manera que el n/mero de mililitros empleados en una titilación da directamente la cantidad de sustancia que
se cuentan9 en otros casos se re$ula el peso de la muestra con relación a la concentración de la solución de tal manera que el volumen de ésta indique, sin m"s calculo. !n las soluciones antes citadas la cantidad de soluto por mililitro, o su equivalente en otra sustancia, recibe el nombre de :titulo:9 a esta solución se le llama :emp%rica:.
SISTEMAS DE ANOTACIÓN DE LAS SOLUCIONES 0ara el sistema normal de soluciones valoradas se usan dos formas de anotación9 una de ellas, la m"s anti$ua, indica la solución normal por =>&, es decir, por una fracción en la que el numerador = representa el peso el peso equivalente de la sustancia y el denominador & indica que en un litro de la solución ay el peso equivalente de la misma9 las soluciones m"s diluidas que la normal, también se representan por fracciones, como =>?, que es una solución medio normal, porque en un litro sólo se encuentra la mitad del peso equivalente9 =>@ tercio normal9 =>A, cuarto normal, =>B, quinto normal, etc.9 las soluciones m"s concentradas que la normal, pues un litro contiene dos veces el peso equivalente9 @=, triple normal etc. !n este tipo de anotación se acostumbra indicar, junto a la normalidad expresada como antes se dice, el :factor: volumétrico que sirve para convertir los mililitros de esa solución, que en la mayor%a de los casos sólo se aproxima a la normalidad indicada, en mililitros exactos de esa misma normalidad, as% por ejemplo, ?' ml de una solución =>?, factor C '.?&B, en realidad equivalen a ?'E'.?&B C &F.A@' ml, exactamente =>?.
PROCEDIMIENTO PARA EL AN,LISIS VOLUM-TRICO #na titulación o valoración comienza con un vaso de precipitados o matraz !rlenmeyer conteniendo un volumen preciso del reactivo a analizar y una peque*a cantidad de indicador, colocado debajo de una bureta que contiene la disolución est"ndar. 7ontrolando cuidadosamente la cantidad a*adida, es posible detectar el punto en el que el indicador cambia de color. )i el indicador a sido ele$ido correctamente, este deber%a ser también el punto de neutralización de los dos reactivos. Leyendo en la escala de la bureta sabremos con precisión el volumen de disolución a*adida. 7omo la concentración de la disolución est"ndar y el volumen a*adido son conocidos, podemos calcular el n/mero de moles de esa sustancia +ya que 4olaridad C moles > volumen. Lue$o, a partir de la ecuación qu%mica que representa el proceso que tiene lu$ar, podremos calcular el n/mero de moles de la sustancia a analizar presentes en la muestra. Ginalmente, dividiendo el n/mero de moles de reactivo por su volumen, conoceremos la concentración buscada. VALORACIÓN DE O4IDO DE REDUCCIÓN !stas valoraciones est"n basadas en una reacción de redox entre un a$ente oxidante y un a$ente reductor. !l a$ente oxidante +o el a$ente reductor se a*ade en la bureta previamente lavada con el mismo a$ente oxidante. !l reductor +o el a$ente oxidante se a*ade en el matraz erlenmeyer, previamente lavado con a$ua destilada. 7omo en una valoración "cido3base, la solución est"ndar es la que se coloca a menudo en el matraz, y la solución cuya concentración debe ser determinada se coloca en la bureta. !l procedimiento para realizar las valoraciones redox es similar al requerido para realizar las valoraciones "cido3base.
La mayor%a de las veces se utiliza un el potenciómetro o un indicador redox para determinar el punto -nal de la valoración. 0or ejemplo, cuando uno de los componentes de la valoración es el a$ente oxidante dicromato de potasio, el cambio de color de la solución de naranja a verde no es de-nido y se utiliza un indicador como la difenilamina. !l an"lisis de vinos para determinar su contenido de dióxido de azufre requiere el empleo de yodo como un a$ente oxidante. !n este caso, se utiliza almidón como indicador9 un complejo de almidón3yodo azul se forma en el momento en que un exceso de yodo est" presente, se*alando as% el punto -nal de la valoración. 0or otro lado, al$unas valoraciones redox no requieren un indicador, debido al color intenso de al$uno de los componentes. 0or ejemplo, en una valoración donde est" presente el a$ente oxidante perman$anato de potasio, un color rosado que persiste se*ala el punto -nal de la valoración, y por lo tanto no se requiere nin$/n indicador particular.
III.
PRCEDIMIENTO E4PERIMENTAL
MATERIALES
CANTID AD
Huretas de B'ml
?
;asos de precipitados de &B'ml
?
4atraz
?
IMAEN
0iseta
?
Giola
?
6$itadores de vidrio con $endarme &
REACTIVOS
FORMU LA
8idróxido de )odio
=a<8
6$ua Destilada B''ml
8?<
IMAEN
cido )ulf/rico
8?)
E5UIPOS
CANTID IMAEN AD
Halanza di$ital con presión de '.''&$
&
PROCEDIMIENTO E6#'i/#nto 1. 0reparación de solución 8?)mol C &mol correspondiente +¿
b 6ora dividimos el peso molecular
? eq>mol de
¿
H 2 que tiene el
8?)
#n equivalente de 8?)
2 g / mol
C A.'A $>eq3$ 8 ?)
c Determinar la masa de 8?)
W →W =VxNxEg. g Eg . g x V
W = 0.1 L x W
=
0.4904
0.1 Eg . g
L
x 49.04
g Eg. g
g
d 6notar datos del frasco del reactivo 0eso espec%-co C &.FA $>mol 65 + 97
7oncentración 7 C
2
=96
e Relación de la concentración con la densidad +0 96 100
=0.96 → 0.96 x 1.84 =1..76 g / mol
f Determinar el volumen a medir
0.4904 g m W V = →V = → V = =0.279 L P P 1.76 g / mol
E6#'i/#nto 2. 0reparación de &''ml de una solución aproximada de '.&= de =a<8 exento de carbonato. a 8allar la masa de idróxido de sodio para preparar &''ml de solución '.& = b =a<8 tipo reactivo tiene 1 de pureza c 8allar la masa impura real para disolver a &'ml 40 g → 100 ml → 1 N
X → 10 ml → 0. 1 N
X =4 g de NaOH
7oncentración de idróxido de sodio preparada al 1 4 g → 99
X → 100 X
=
4.04 g
La cantidad necesaria para compensar la concentración A.'A$.
IV.
OBSERVACIONES 7 7 7
V.
Galta mejor implementación de los laboratorios. !l Laboratorio est" en un estado deplorable. )eria de mayor utilidad que los alumnos puedan realizar las soluciones con material propio y en $rupos.
CONCLUCIONES 7 7
VI.
≠ al &1 que falta para la
)e realizó el c"lculo necesario para la preparación de soluciones patrón con $ran efectividad y se obtuvo las cantidades deseadas. )e lo$ró inferir sobre el concepto de preparación de soluciones patrón.
BIBLIORAFIA 3 7an$, Raymond +?''?. Ju%mica. K edición. 4c MraN 8ill. 3 Ootz , Pon 79 (reicel, 0aul 4. +?''B. QJu%mica y reactividad qu%mica. S edición. 7en$a$e Learnin$. 3 !xperimentos de Ju%mica 7l"sica +Q(e Royal )ociety of 7emistry. ?''?. (ed Lister. !ditorial )%ntesis. Hiblioteca de Ju%micas. & !dición. 3 Mómez 4., 4atesanz 6.I., )"ncez, 6. y )ouza 0. ?''B. Laboratorio de Ju%mica. ? !dicion. !d. #64, ?''B 3 0etrucci R.8., 8aNood T.). ?''@. Ju%mica $eneral. F edición. 0rentice 8all 3 0ro$rama3Muión de 0r"cticas de Ju%mica. 4ercedes 4art%n y otros. &A. !ditorial 8espérides. & !dición.
