Universidad Nacional Autónoma de México Facultad de Estudios Superiores Zaragoza
Nombres: Ramos Espinoza Jesús Miranda Cabañas Roberto Jesús
Materia: Laboratorio de ciencia básica II
Profesor: Noé Castillo Martínez Grupo: 1263 Carera: Químico Fármaco Biólogo Semestre: Segundo
Trabajo: A partir de una disolución saturada de Ca(OH)2 determinaremos experimentalmente su Kps de dicha disolución, comenzamos por realizar las respectivas disoluciones de HCl y Na2CO3 a concentraciones de 0.05M cada una, para posteriormente realizar la estandarización correspondiente del HCl con el Na2CO3, después preparamos el Ca(OH)2 esta se satura, calentamos agua a 40°C no dejamos que bajara de los 35°C y esperamos que se enfriara, para después filtrarla y realizar una toma del pH de la solución filtrada. Por ultimo de la solución filtrada tomamos alícuotas de 5mL para titular con el HCl de concentración conocida. Procedemos a realizar los cálculos correspondientes. Palabras clave.- Solubilidad, Kps, solución saturada, Temperatura, pH
Determinación del Ca(OH) Palabras clave: calorímetro, constante,Kps Pickering, titulación 2 Hipótesis: A partir de una solución saturada de Ca(OH)2, se puede realizar la determinación experimental de su Kps.
Marco teórico: La polaridad de las sustancias tiene una gran influencia sobre su capacidad de solubilidad. Hay que tener en cuenta que la solubilidad depende tanto de las características del soluto y del solvente como de la presión ambiental y de la temperatura.
Kps El valor de Kps indica la solubilidad de un compuesto iónico, es decir, cuanto menor sea su valor menos soluble será el compuesto. También es fácilmente observable que si aumentamos la concentración de uno de los componentes o iones y alcanzamos de nuevo el equilibrio, la concentración del otro ion se verá disminuida Equilibrio Químico Estado de un proceso en el cual las actividades o las concentraciones y los productos no cambian en un período de tiempo.
Equilibrio de solubilidad Es cualquier tipo de relación de equilibrio químico entre los estados sólido y disuelto de un compuesto en la saturación Solución saturada En las soluciones en que existe la mayor cantidad de soluto capaz de mantenerse disuelto, a una temperatura estable, en un solvente, se las conoce bajo el nombre de soluciones saturadas. En caso de que se agregue mayor cantidad de soluto, la mezcla superaría su capacidad de disolución. Equilibrio heterogéneo Cuando el equilibrio consta de más de una fase ya sea sólido. Líquido o gas, se dice entonces que tenemos un equilibrio heterogéneo Una solución saturada en equilibrio con soluto si disolver es un ejemplo clásico de equilibrio heterogéneo, ya que tendremos soluto sin disolver pero la disolución se encontrara en equilibrio. Cálculos estequiometricos para preparación de disoluciones HCl
0.05𝑀 = 𝑛= 𝑑=
𝑚 𝑝𝑚 𝑚 𝑣
𝑛 0.1𝑙
n =0.005mol 𝑚
0.005𝑚𝑜𝑙 = =1.18𝑔/𝑙 =
36.5𝑔/𝑚𝑜𝑙 0.1825𝑔
𝑉=
𝑉
m = 0.1825g HCl 0.1825𝑔 1.18𝑔/𝑙
V= 0.1546 l
Na2CO3 0.05𝑀 =
𝑛=
𝑚 𝑝𝑚
𝑛 0.1𝑙
n =0.005mol
0.005𝑚𝑜𝑙 =
𝑚 106𝑔/𝑚𝑜𝑙
m = 0.53g Na2CO3
Material a utilizar
Soporte universal Pinzas de doble de presión Espátula (para pesar el carbonato y el hidróxido) Perilla Anillo de hierro Termómetro Balanza analítica Potenciómetro Parrilla de calentamiento y agitación Matraces Erlenmeyer 25 mL Pipeta volumétrica 1 mL Pipeta graduada 1 mL Bureta 10 mL Matraz aforado 100 mL Papel filtro Vasos de precipitados Embudo
Procedimiento
I.
Preparación de reactivos
En este caso se preparó un volumen de cien mililitros de agua destilada para realizar las disoluciones de ácido clorhídrico y carbonato de sodio, así como la disolución de Ca(OH)2 primero se hicieron los cálculos para después continuar con el método. Preparación de solución de Hidróxido de calcio Método de preparación de solución saturada de Ca(OH)2
Primero con la ayuda de una parrilla de calentamiento, calentamos 50 mL agua hasta llegar a 40°C, procurando tener temperatura constante y que no baje de 35°C. Seguimos por adicionar Ca(OH)2 al agua, agregar hasta que el agua comience a ser turbia, cuando tengamos un poco de soluto sin disolver tendremos nuestra disolución saturada. Dejamos que nuestra disolución se enfrié Después con el soporte universal, anillo de hierro y embudo pasaremos a filtrar la disolución, para así separar el soluto de nuestra disolución. Con el potenciómetro tomar el pH de la disolución previamente filtrada
Preparación de solución de ácido Clorhídrico Método de preparación de HCl
Trabajando en la campana de extracción se colocaron una pileta graduada de diez mililitros, el frasco de reactivo concentrado y un matraz de aforo de cien mililitros Se colocó una pequeña cantidad de agua destilada en el matraz de aforo (esto con el fin de evitar una reacción muy violenta por contacto del ácido con el agua) Con la pipeta graduada de diez mililitros se tomó la cantidad de ácido Clorhídrico requerida y se colocó en el matraz aforado de cien mililitros Poco a poco fue llenado el matraz hasta la marca de aforo y se dejó reposar por diez minutos con el matraz cerrado en la campana de extracción Se almaceno en un frasco previamente etiquetado con volumen suficiente para guardar el reactivo.
Método de preparación de Na2CO3
Comenzamos por pesar el Na2CO3 0.53g en la balanza analítica Disolvemos en un vaso deprecipitado el Na2CO3 para así después llevarlo al matraz aforado Poco a poco fue llenado el matraz hasta la marca de aforo
Se almaceno en un frasco previamente etiquetado con volumen suficiente para guardar el reactivo.
Estandarización del Ácido clorhídrico Siendo el ácido clorhídrico un patrón secundario dentro de la práctica, ya que posteriormente se utilizara para titular el Ca(OH)2 es necesario estandarizarlo, para esto se utilizó el Na2CO3 el cual es un patrón primario. Método de estandarización del HCl Se montó nuestro equipo para hacer la estandarización, soporte universal, pinzas doble presión, parrilla de agitación, Utilizando una pipeta graduada se llenó una bureta de 10 ml con la dilución de Na2CO3 Colocando el matraz Erlenmeyer en una parrilla de agitación se agregaron 3 gotas de Anaranjado de metilo como indicador, y se introdujo un agitador magnético Se procedió a titular el HCl hasta observar el viraje de color en el medio Método de valoración de hidróxido de Calcio Montamos nuestro equipo para la valoración del hidróxido del calcio, soporte universal, pinzas doble presión, parrilla de agitación, Colocamos en nuestra bureta de 10 mL la dilución de HCl previamente estandarizado Colocamos el matraz Erlenmeyer con alícuotas de 5 Ml del hidróxido previamente filtrado. Agregamos 3 gotas de fenolftaleína y se le introdujo el agitador magnético a nuestro matraz Procedemos a realizar la titulación del hidróxido de calcio hasta observar el viraje de color en el medio.
Esquema de estandarización del HCl
Se montó nuestro sistema previamente para la estandarización, soporte universal, pinzas de doble presión bureta de 10mL, abajo nuestra parrilla de agitación con los matraces respectivamente En nuestra bureta tenemos nuestra dilución de Na2CO3 Y en nuestro matraz Erlenmeyer tenemos el HCl Colocando el indicador anaranjado de metilo Vaciamos nuestro Na2CO3 hasta observar el viraje
Esquema de la titulación del Ca(OH)2
Se montó nuestro sistema previamente para la estandarización, soporte universal, pinzas de doble presión bureta de 10mL, abajo nuestra parrilla de agitación con los matraces respectivamente
En nuestra bureta tenemos la dilución de HCl En los matraces Erlenmeyer tenemos nuestra alícuota del hidróxido de calcio, este previamente filtrado Colocamos nuestro indicador fenolftaleína Proseguimos con la titulación del hidróxido, realizando asi hasta el viraje Tomamos nota del gasto y realizamos los cálculos correspondientes
Resultados
Estandarizacion del HCl con Na2CO3 # Muestra
mL HCl mL Na2CO3 (Alicuota) (Gasto) 1 mL 0.8 mL 1 mL 0.9 mL 1 mL 0.8 mL
1 2 3 *a continuación se muestra el método para determinar la M HCl
M* HCl 0.0571 M 0.0555 M 0.0571 M
Ocupamos M1V1=M2V2 𝑀1𝑉1 (0.05𝑀)(1𝑚𝐿) = 𝑀2 = = 0.0571𝑀 𝑉2
𝑀2 = 𝑀2 =
(0.8𝑚𝐿)
(0.05𝑀)(1𝑚𝐿) (0.9𝑚𝐿) (0.05𝑀)(1𝑚𝐿) (0.8𝑚𝐿)
= 0.0555𝑀 = 0.0571𝑀
Titulación del Ca(OH)2 con HCl #Matraz
mL de Ca(OH)2 (alícuota) 5mL 5mL 5mL
1 2 3
mL HCl Consumidos (gasto)
8.5 8.5 9
Ocupamos M1V1=M2V2 𝑀1𝑉1 (0.05𝑀)(5𝑚𝐿) = 𝑀2 = = 0.0294𝑀 𝑉2
𝑀2 =
(8.5𝑚𝐿)
(0.05𝑀)(5𝑚𝐿) (8.5𝑚𝐿)
= 0.0294𝑀
M Ca(OH)2 0.0294 0.0294 0.0277
𝑀2 =
(0.05𝑀)(5𝑚𝐿) (9𝑚𝐿)
= 0.0277𝑀
Determinación de
´´ S´´
[Ca+ ] 2 [OH- ]
Ca(OH)2
[Ca+ ] = s [OH- ] = 2s Kps= (S)(2S)2 Kps= 4S3 Tenemos que el Kps del Ca(OH)2 es de 5.5x10-6
Entonces tenemos que 5.5x10-6 = 4S3 Para solubilidad s Despejamos 4s3 = 5.5x10-6
3
S = S= 3
5.5𝑥10−6 4
= 1.375x10-6
√1.375𝑋10−6 = 0.111199
𝑚𝑜𝑙 𝐿
Calculo Kps
Si el pH del hidróxido fue 11.66 pOH + pH = 14 pOH = 14 – 11.66 pOH = 2.34 pOH= -log[OH- ]
OH = 10-2.34 = 4.5708X10-3 Para obtener la concentración de [Ca+ ], la concentración de OH se divide entre dos
[Ca+ ] = 2.2854x10-3 Si se tiene que : Kps = [Ca+] [OH-]2 Sustituimos Kps = [2.2854x10-3 ] [4.5708x10-3 ]2 Kps =4.7738x10-8
Análisis de datos: De acuerdo a los cálculos efectuados mediante la experimentación, el Kps resulto de 4.7738x10-8 , de acuerdo al valor teórico el Kps del hidróxido es de 5.5x10-6, lo cual tenemos un valor más pequeño al esperado, esta variación dentro de los resultados experimentales se pudieron haber dado por errores sistemáticos tanto aleatorios, así como también por algún factor respecto al hidróxido de calcio durante el proceso de preparación del mismo, asi como la calibración del potenciómetro.
Conclusión. Se logro realizar la determinación experimental del Kps del hidróxido de calcio, obteniendo resultados un tanto diferentes al valor teorico, debido a errores sistemáticos dentro de la realización practica Para poder obtener valores más exactos se tendría que ser muy exactos con las cantidades que serequieren para hacer disoluciones y que las sustancias que usemos sean un poco más puras. Seguirlos pasos correctos para realizar este experimento nos puede acercar un poco más al valor teóricosiempre y cuando se utilice el material adecuado y se hagan los cálculos necesarios ycorrectamente. Propiedades de los reactivos.