PREPARACIÓN DE SOLUCIONES ACUOSAS
Aguilar Montilla Ingrid (1226045)
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Álvarez Ortiz Nathalia (1227431)
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Universidad del Valle, Instituto de educación y pedagogía, Licenciatura En Educación Básica con Énfasis en Ciencias Naturales y Educación Ambiental. (3467)
Fecha de realización de la práctica: 18 de marzo de 2012 Fecha de entrega: 08 de abril de 2012
RESUMEN. El informe tiene como objetivo la realización de disoluciones acuosas de diversas concentraciones y la forma de expresar la concentración. Las disoluciones son particularmente liquidas en las cuales el disolvente, componente principal, es el agua. Tales disoluciones se llaman acuosas, el otro componente que se encuentra en menor proporción en la disolución se llama soluto. Por lo tanto lapráctica consistió en la preparación de cuatro diferentes soluciones, Primero una solución de 100 mL al 1.0% de NaCl, para ello utilizaron un Erlenmeyer y una probeta, en donde se diluye el NaCl totalmente en 99mL de agua. En segundo lugar, una solución de 50 mL de una concentración 0.20 M de NaHCO3, en este caso fue necesario realizar los cálculos correspondientes, en este utilizaron un matraz aforado, una pesa y una espátula para verter el NaHCO3. En tercera instancia prepararon una solución de 25mL de concentración 0.100 M de CusO4, se ayudaron con sulfato cúprico pentahidratado. Finalmente, utilizando el método de disolución para que a partir de la solución de CuSO4 de 0.100 M, se preparó una solución de concentración 0.020 M de CuSO4 pentahidratado. En conclusión Una solución (o disolución) es una mezcla de dos o más componentes, perfectamente homogénea ya que cada componente se mezcla íntimamente con el otro, de modo tal que pierden sus características individuales. Esto último significa que los constituyentes son indistinguibles y el conjunto se presenta en una sola fase (sólida, líquida o gas) bien definida, en la cual se debe tener cuidado en la realización de cálculos correspondientes para así obtener un resultado esperado.
INTRODUCCIÓN. Una solución tiene dos o más sustancias, un disolvente (el principal componente) y un soluto (el de menor proporción) solución = soluto+ solvente. Solución es una mezcla homogénea. A la cantidad relativa de cierta sustancia en una solución se le llama concentración, determina la rapidez con que se verifica una reacción, en algunos casos para estudiar que productos se formarían.Las disoluciones pueden ser gaseosas, liquidas aún sólidas. En la mayoría de los casos se utiliza con más frecuencia las disoluciones líquidas en las cuales el disolvente es el agua, que reciben el nombre de disoluciones acuosas.
PROCEDIMIENTO 1) Preparación de 100 mL de una solución a 1.00% de NaCl
La solución se preparó pesando 1,0 g NaCl y para ello se utilizó una balanza con precisión de ( , pesando el Erlenmeyer de 125 mL, tarando peso y luego vertiendo la sal; posteriormente se midieron 99.0 mL de H2O en una probeta; la cual fue agregada al erlenmeyer con ayuda de un embudo, se agitó hasta la disolución completa. Terminado esto es vertida al desagüe, ya que esta solución no es tóxica.
Lista de materiales y reactivos. 1 1 1 2 1 1 1 1 1 1 1 1 2 1
Erlenmeyer 125 mL Matrazvolumétrico 50 mL Embudo pequeño Vasos 50 mL Frasco lavador Probeta 100 mL Varilla de vidrio Espátula Gotero Vidrio reloj Pipeta volumétrica de 5.0 mL Jeringa Matraces volumétricos de 25 ml Escobillón Cloruro de Sodio, NaCl Bicarbonato de Sodio, NaHCO3 Sulfato de cobre, CuSO 4*5H2O
2) Preparación de 50.0 mL de una solución 0.20 M de NaHCO3 Se hallaron los gramos necesarios para preparar 50.0 mL de una solución 0.20 M. Se pesó uno vaso pequeño de 50 mL y se taró, luego se le añadieron los gramos calculados anteriormente. Posteriormente se le adicionó aproximadamente 5 mL agua y se agitó con una varilla, después con un embudo de vidrio se pasó la mezcla a un matraz de 50 mL. Se hizo una disolución y para evitar que quede algún residuo de se enjuagó 2 veces el vaso de precipitado y se adiciona al matraz. Esta disolución es adicionada a un envase que el profesor ha proporcionado.
3) Preparación de 25.0 mL de una solución 0.100 M de CuSO4a partir de CuSO4*5H2O. Se pasan los 25.0 mL de CuSO 4 a moles, este resultado se pasa a moles de CuSO4*5H2O mediante una relación, donde 1 mol de CuSO4 equivale a 1 mol de CuSO 4*5H2O. Estas moles se pasan a gramos de la solución, obteniendo así la masa requerida para preparar 25.0 mL de una solución de 0.100 M de CuSO4. Luego de pesar los gramos de CuSO 4*5H2O, se vertieron en un vaso de precipitados y se agregó agua en poca proporción pero lo suficiente para diluir el soluto. Luego con ayuda de un embudo de vidrio, se trasvasó la mezcla a un matraz aforado de 25 mL para finalmente llenar con agua hasta el aforo.
4) Preparación de 25 mL de una solución a 0.020 M de CuSO4 a partir de una de 0.100 M Se utilizó la relación de disolución, donde la concentración 1 por el volumen 1 es igual a la concentración 2 por el volumen 2 (C1*V1= C2*V2). Remplazamos los datos que se nos fueron entregados en la guía en la ecuación de disolución y despejamos el valor desconocido, que en este caso es el Volumen 2; después de hallado el resultado del volumen se extrae con una pipeta de una solución de 0.100M y se vierten en un matraz de 25 mL, luego se llena con agua hasta el aforo. Esta disolución es adicionada a un envase que el profesor ha proporcionado.
RESULTADOS Y DISCUSIÓN. 1. Preparación de 100 mL de una solución 1,0% de NaCl.
M=
Wg= 0,2* 0,05L* 84= 0,84g
2. Preparación de 50 mL de una solución 0,20 M de NaHCO3
( ) ( ) ( ) 3. Preparación de 25,0 mL de una solución 0,100 M de CuSO4
W= M* V*Pm W= 0,1* 0,025* 159,6= 0,4g
( ) () ( )
( ) 4. Preparación de 25,0 mL de una solución 0,020 M de CuSO4.
C1* V1 = C2* V2
( ) ( )
El sulfato de cobre, también llamado vitriolo azul, sulfato de cúprico, piedra azul o caparrosa azul, es un compuesto químico derivado del cobre que forma cristales azules, solubles en agua (su solubilidad, a 20ªC, es 20,7g / 100 mL de agua). Su forma anhidra (CuSO4), que se puede obtener calentando suavemente el hidrato, es blanca. Siendo así se obtuvo una coloración azul debido a que el sulfato de cobre se cristaliza en presencia de agua; La cristalización es un proceso de separación de un sólido a partir de una disolución. Al incrementarse la concentración del sólido por encima del punto de saturación, el exceso de sólido se separa en forma de cristales. Este proceso se emplea en química con frecuencia para purificar una sustancia sólida siendo una operación necesaria para aquellos productos químicos salinos que se presentan comercialmente en forma de polvos o cristales pequeños y que se desean obtener en forma de cristales mayores.
RESPUESTAS A LAS PREGUNTAS 1. Discuta la influencia sobre la concentración de una solución si al prepararla en un matraz aforado: a. El menisco queda por debajo del aforo. Si al momento de preparar la solución esta queda por debajo del aforo, se puede esperar que la solución queda ligeramente más concentrada de lo que se había deseado, ya que hay una menor cantidad de solvente con la misma cantidad de soluto. b. El menisco queda por encima del aforo. Si esto ocurre al momento de preparar la solución, se tendría una concentración menor de la deseada ya que hay más solvente en la solución del que debería haber. c. Quedan burbujas de aire dentro de la solución y además, el cuello del matraz por encima del aforo queda impregnado con gotas de agua que no han bajado a la solución Si esto sucede, la concentración sería mayor que la esperada, ya que si hay agua en el matraz sin tocar la solución, hay menos solvente con la misma cantidad de soluto, además las burbujas de aire hacen que el volumen de la solución crezca y a sus vez puede ocasionar errores experimentales creyendo que el volumen medido solo es de la solución. d. El matraz queda por descuido destapado y expuesto a una fuente de calor cercana.
Si se ve afectada por una fuente de calor cercana, ya que el solvente (agua) podría evaporarse por este y así la concentración de la solución aumentaría. 2. Diseñe el procedimiento experimental para preparar 100 mL de una solución de 1 molal de NaCl. Indique los cálculos correspondientes.
Se quiere una concentración de 1 molal:
A partir de aquí se puede expresar esta concentración en gramos de NaCl sobre litros de agua:
( )() ) (
y
.
En una balanza calibrada ±0.01 g, se pesan 5.70 g de NaCl, luego en un vaso de precipitados se mezcla un poco de agua (aproximadamente 50 mL) con la masa pesada de NaCl hasta disolución completa, luego con ayuda de un embudo se trasvasa la mezcla a un matraz volumétrico aforado de 100 mL, se enjuaga el matraz dos veces y se llena con agua hasta el aforo. 3. Se dispone de tres recipientes cada uno con 100 mL de solución acuosa del soluto A (peso molecular 60 g/mol). La concentración del primer recipiente es de 10 % p/p, la del segundo recipiente es 8% p/v y la del tercer recipiente es 12% v/v. Si la densidad de la solución al 10% p/p es de 1.11 g/mL y la del soluto A es de 0.84 g/mL determine cuál de las tres soluciones tiene mayor cantidad de soluto A en gramos.
Entonces
Ahora como el volumen requerido es 100 mL que son equivalentes a 0.1 L se tiene:
( ) Ahora, teniendo en cuenta que la densidad del NaCl es de 2.17 g/mL, se tiene entonces que 5.85 gramos ocupan un volumen de 2.69 mL, así al combinarlo con los 100 mL de agua se obtendrían 102.3 mL de solución. Entonces se hace lo siguiente:
( )
Gramos de soluto A en la solución 1: La concentración de la solución 1 es
La densidad de esta solución es 11.1 g/mL y hay 100 mL de solución. Si se multiplica la densidad por el volumen de solución se obtiene la masa de la solución presente, ya con esto podemos calcular la masa de soluto presente en los 100 mL de solución:
( ) Gramos de soluto A en la solución 2 La concentración es
Como hay 100 mL de solución en el recipiente, entonces hay 8 g de soluto A. Gramos de soluto A en la solución 3 La concentración es
Por tanto como son 100 mL de solución en el recipiente, hay 12 mL de soluto en él. Si multiplicamos por la densidad del soluto A obtenemos los gramos presentes en la solución:
Por tanto la solución que tiene más cantidad de soluto A es la número 1.
4. En química se puede demostrar fácilmente que la elemental suma de 1+1 no es 2. Al mezclar 1 mL de agua con 1 mL de etanol puro el resultado final no es de 2 mL de solución diluida de alcohol, sino menor a este. Explique claramente porque sucede esto. La razón son los enlaces de hidrógeno producidos al momento de la disolución. Cuando el agua y el etanol entran en
contacto, la parte OH del alcohol se atrae muy fuertemente con los H+ del agua, formando enlaces de hidrógeno más fuertes que en otras soluciones. Esto hace que el volumen ocupado por el agua y el etanol juntos sea menor que el esperado, ya que los enlaces son tan fuertes que las moléculas se estrechan más de lo normal, disminuyendo el volumen ocupado.
CONCLUSIONES Una solución (o disolución) es una mezcla de dos o más componentes, perfectamente homogénea ya que cada componente se mezcla íntimamente con el otro, de modo tal que pierden sus características individuales. Esto último significa que los constituyentes son indistinguibles y el conjunto se presenta en una sola fase (sólida, líquida o gas) bien definida. Una solución que contiene agua como solvente se llama solución acuosa. Si se analiza una muestra de alguna solución puede apreciarse que en cualquier parte de ella su composición es constante. Entonces, reiterando, llamaremos solución o disolución a las mezclas homogéneas que se encuentran en fase líquida. Es decir, las mezclas homogéneas que se presentan en fase sólida, como las aleaciones (acero, bronce, latón) o las que se hallan en fase gaseosa (aire, humo, etc.) no se les conoce como disoluciones. Las mezclas de gases, tales como la atmósfera, a veces también se consideran como soluciones. Las soluciones son distintas de los coloides y de las suspensiones en que las partículas del soluto son de tamaño molecular y están dispersas uniformemente entre las moléculas del solvente.
La concentración de una solución relaciona la cantidad de soluto en una solución o la cantidad de soluto respecto al solvente. Por lo general, el estado en el que se encuentra una solución es el mismo que en el que se encuentra el solvente. Una concentración en donde se utiliza la molaridad como medida tiene la desventaja de que cambia con la temperatura. Los instrumentos de medida empleados para la preparación de la solución deben ser muy precisos si se quiere tener una concentración exacta. BIBLIOGRAFÍA Raymond Chang, Química General, Sexta edición, McGraw-Hill, 1999, página 134. Julio Cesar Poveda Vargas, Química 1, Edición Actualizada, Educar Editores LTDA, 1984, páginas 162 a 166.
