Practica N° 6 Producto de solubilidad del Hidróxido de Calcio
Resumen. A partir de una disolución de Ca(OH) 2 saturada determinaremos su constante de producto de solubilidad experimentalmente, se saturara la disolución a una temperatura constante calentado el agua en este caso a 40°C, procurando que no baje de los 35°C; se le agregara el Ca(OH) 2 hasta que la solución se sature. Se titulara nuestra disolución saturada con una disolución de HCl que se encontrara a una concentración de 0.05M, esta solución se tendrá que estandarizar con Na 2CO3 que se encontrara a una concentración de 0.05M. Al titular se tendrá que medir el pH para al último poder calcular la Kps junto con los valores de la titulación. Introducción. Para poder determinar la Kps del Ca(OH) 2 experimentalmente primero necesitamos saber algunos conceptos. Algunos factores que afectan la constante del producto de solubilidad de una sustancia son: la temperatura: la mayoría de las disoluciones de sustancias solidas son procesos endotérmicos; como unos valores negativos de H y de S positivos favorecen la espontaneidad del sistema por tanto la solubilidad de la mayoría de sustancias aumenta con la temperatura. En cambio en la disolución de líquidos o gases en líquidos no supone la destrucción de estructuras demasiado estables ni un aumento del desorden ni en muchos casos ruptura de enlaces. La mayoría de los gases son más solubles a bajas temperaturas. Momento Dipolar. Mayor solubilidad cuanto más parecido sea el momento dipolar del soluto y del disolvente. Tamaño del Ion y densidad de Carga. Si el tamaño de los iones positivo y negativo es muy diferente los iones mayores estarán más próximos. La repulsión desestabilizará la red cristalina y se facilitara la disolución. La densidad de carga representa la carga del ión dividido por su volumen. Cuanto mayor sea la densidad de carga, más intensas serán las atracciones eléctricas y más difícil la disolución. Solubilidad. Es una medida de la capacidad de una sustancia que tiene para disolverse en otra, en algunas condiciones la solubilidad puede pasarse y generar una solución sobresaturada; el método preferido para hacer que el soluto se disuelva es calentando la muestra. En la solubilidad influye mucho el carácter polar y no polar ya que, debido a este carácter la sustancia será más o menos soluble. Determinación del problema ¿Podremos calcular la Kps del Ca(OH)2 experimentalmente con una solución saturada de Ca(OH)2? Objetivo. Determinar experimentalmente la Kps de Ca(OH) 2 a temperatura constante empleando la disolución saturada de Ca(OH)2 efectuando una titulación con HCl a 0.05M
Hipótesis. Si tenemos una solución saturada de Ca(OH) 2 podemos determinar su solubilidad asi como un valor experimental de Kps Variables. Dependientes. Kps experimental Independientes. Solubilidad del Ca(OH)2, Kps teórico, pH de la solución saturada Constante. Temperatura Material.
Soporte universal Pinzas dobles de presión Espátula Perilla Anillo de hierro
Instrumentos:
Termómetro Balanza analítica Potenciómetro Parrilla de agitación Parrilla de calentamiento
Material volumétrico: Matraces Erlenmeyer 25 mL Pipeta volumétrica 1 mL Pipeta graduada 1 mL Bureta 10 mL Material de cristal:
Matraz aforado 10 mL y 50 mL Pesa filtro Vasos de precipitados Embudo tallo corte y estriado
Equipo:
Estufa
Sustancias: Ácido Clorhídrico HCl Carbonato de Sodio Na2CO3 Hidróxido de Calcio Ca(OH)2
Fenolftaleína C20H14O4 Anaranjado de metilo C14H14N3NaO3S Procedimiento. Se prepararan disoluciones a 0.05M del HCl y c, en donde al hacer los cálculos se necesitaran 0.21095mL de HCl para 50 mL y 0.053g de Na 2CO3 para 10 mL Para hacer la disolución de Ca(OH)2 se pondrán a calentar 50 mL de agua midiéndole la temperatura; cuando este llegue a 40°C se dejara de calentar y se le empezara a echar el Ca(OH) 2 agitando constantemente, cuando el agua se empiece a poner turbia se le dejara de echar. Se estandarizara el HCl con Na 2CO3; usando como indicador anaranjado de metilo. Con ayuda de un soporte universal y las pinzas dobles de presión se colocara la bureta de 10 mL, llenándola con la disolución de Na2CO3; con ayuda de una pipeta volumétrica de 1 mL se harán alícuotas (4) en los matraces Erlenmeyer de HCl en disolución a cada alícuota se le agregara una gota de Anaranjado de Metilo. Debajo de la bureta se colocara la parrilla de agitación y entre estos dos se colocara una alícuota, dentro de la alícuota se pondrá el agitador magnético; se empezara a dejar caer el contenido de la bureta lentamente mientras el agitador da vueltas, cuando el contenido del matraz cambie de color ya no se dejara caer el contenido de la bureta y se medirá el volumen que se gasto de la disolución de Na2CO3, este paso se repetirá cuatro veces. La disolución de Ca(OH)2 saturada se filtrara con ayuda de un embudo que se colocara en una anillo de hierro que estará atorado al soporte universal, un papel filtro y un vaso de precipitado. Se doblara el papel filtro a modo que se acomode en el embudo, debajo del embudo deberá estar el vaso de precipitado; se echara la disolución poco a poco en el embudo y con una varilla de vidrio se agitara para que caiga más rápido el filtrado. Ya filtrada la disolución se medirá el pH de este. Antes de usar el potenciómetro se calibrara este, con las sustancias buffer. Ya calibrado se medirá el pH; a esta disolución se le tomaran alícuotas de 1mL, al final serán 4 alícuotas. Cada alícuota se titulara con la disolución de HCl, se llenara la bureta de 10mL y esta se sostendrá con unas pinzas dobles de presión y el soporte universal, debajo de la bureta se colocara la parrilla de agitación, en cada alícuota agregaremos 1 gota de el indicador, en este caso se usara la fenolftaleína; se echara el agitador magnético y se empezara a dejar caer lentamente el contenido de la bureta, cuando este cambie de color la caída del contenido se detendrá. Se medirá el volumen que gasto en cada alícuota y se procederá a hacer los cálculos. Resultados. De la estandarización se obtuvo: alícuotas 1 2 3 4
En donde. M1V1=M2V2
mL gastados 0.8mL 0.9mL 0.8mL 1mL
M 1V 1 = M2; así: V2
( 0.05 M ) ( 1mL ) =0.0571 M (0.875 mL)
De la titulación se obtuvo: Alícuotas 1 2 3 4
M 1V 1 = M2; así: V2
mL gastados 0.9 0.8 0.8 0.8
( 0.05 M ) ( 1mL ) =0.0606 M (0.825 mL)
Ca+ 2OH-
Ca(OH)2
Kps=Ca+2OH-2 Ca+= s
OH-=2s
Kps=Ca+ OH-2 Kps= (s)(2s)2 Kps= 4s3
teniendo que el Kps=5.5x10-6
5.5x10-6=4s3 Para la solubilidad: 4s3= 5.5x10-6
s3=
5.5 x 10−6 =1.375 x 10−6 4
s=
√3 1.375 x 10−6=0.0111199
Si el pH=11.71 por lo tanto; pOH+ pH=14 pOH= 14-pH pOH= 2.29
mol litro
pOH=-logOH- OH= 10-2.29= 5.12861384x10-3 Para obtener la concentración de Calcio la concentración de OH se dividirá entre dos. Por lo tanto; Ca+=2.56430692x10-3 Si se tiene que: Kps= Ca2+OH-2; entonces sustituimos: Kps= 2.56430692x10-325.12861384x10-32 Kps= 1.348962x10-7 Análisis de resultados. Al comparar los resultados con el valor teórico vemos que la Kps salió diferente; los factores que influyeron pueden haber sido muchos, como el potenciómetro o tal vez nuestra disolución saturada, la mejor forma de saturarla hubiera sido a partir del valor de su solubilidad y agregándole el doble del valor para poder así obtener una disolución a 0.05M. Conclusión. Para poder obtener valores más exactos se tendría que ser muy exactos con las cantidades que se requieren para hacer disoluciones y que las sustancias que usemos sean un poco más puras. Seguir los pasos correctos para realizar este experimento nos puede acercar un poco más al valor teórico siempre y cuando se utilice el material adecuado y se hagan los cálculos necesarios y correctamente
Propiedades de los reactivos. Carbonato de sodio. Es un polvo blanco inodoro. Punto de Fusión: 851 °C Peso Molecular: 106 g/mol Estabilidad: Es estable siempre y cuando no se lo junte con metales alcalinotérreos, aluminio, compuestos orgánicos nitrogenados, óxidos no metálicos, ácido sulfúrico concentrado, óxidos del fósforo. Densidad: 2540 kg/m3; 2,54 g/cm3 Punto de ebullición: 1873 K (-271,277 °C) Riesgos: Por ingestión causa irritación y en la piel puede causar quemaduras graves. Su solubilidad en agua es de 10.9g por cada 100g de agua.
Ácido clorhídrico. Disolución acuosa del hidruro de cloro, se presenta como un líquido incoloro o amarrillo pálido, con carácter de acido fuerte y muy corrosivo. Es soluble tanto en agua como en varios disolventes orgánicos. Ataca la mayor parte de los metales, excepto el mercurio y los metales nobles. Desprende vapores de hidruro de cloro irritantes y corrosivos, que aumentan al elevarse la temperatura. Es un producto industrial de máxima importancia; se usa en minería para reducir minerales, como acidificante y en la producción de un gran número de compuestos como fertilizantes, colorantes, fibras sintéticas, etc. Hidróxido de Calcio.
Cconocido como cal muerta y/o cal apagada, es un hidróxido cáustico con la fórmula Ca(OH)2. Es un cristal incoloro o polvo blanco, obtenido al reaccionar óxido de calcio con agua. Puede también precipitarse mezclando una solución de cloruro de calcio con una de hidróxido de sodio. Si se calienta a 512 °C[,] el hidróxido de calcio se descompone en óxido de calcio y agua. La solución de hidróxido de calcio en agua es una base fuerte que reacciona violentamente con ácidos y ataca varios metales. Se enturbia en presencia de dióxido de carbono por la precipitación de carbonato de calcio. Anaranjado de metilo. Naranja de metilo es un colorante azoderivado, con cambio de color de rojo a naranja-amarillo entre pH 3,1 y 4,4. El nombre del compuesto químico del indicador es sal sódica de ácido sulfúrico de 4-Dimetilaminoazobenceno. Se empezó a usar como indicador químico en 1878. La fórmula molecular de esta sal sódica es C 14H14N3NaO3S y su peso molecular es de 327,34 g/mol.[1] Fenolftaleína. La fenolftaleína es un compuesto químico orgánico que se obtiene por reacción del fenol (C6H5OH) y el anhídrido ftálico (C8H4O3), en presencia de ácido sulfúrico. Es un líquido blanco o incoloro; sus cristales son incoloros y es insoluble en hexano sólido. Tiene un punto de fusión de 4° C. En química se utiliza como indicador de pH que en soluciones ácidas permanece incoloro, pero en presencia de bases se torna color rosa. En química se utiliza en análisis de laboratorio, investigación y química fina. En análisis químico se usa como indicador de valoraciones ácido-base, siendo su punto de viraje alrededor del valor de pH, realizando la transición cromática de incoloro a rosado. El reactivo se prepara al 1% p/v en alcohol de 90° y tiene duración indefinida.
