INFORME N° 001-2014 A: ING. VICTOR ASCUÑA RIVERA DE: MZYG ASUNTO: INFORME DE PREPARACION DE SOLUCIONES FECHA: 25/04/14 PREPARACION DE SOLUCIONES MARCO TEORICO SOLUCIONES
Las soluciones en química, son mezclas homogéneas de sustancias en iguales o distintos estados de agregación. La concentración de una solución constituye una de sus principales características. Bastantes propiedades de las soluciones dependen exclusivamente de la concentración. Su estudio resulta de interés tanto para la física como para la química. Algunos ejemplos de soluciones son: agua salada, oxígeno 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. La 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. Al momento de preparar soluciones hay que tomar en cuenta varios aspectos, en el análisis químico son de particular importancia las "unidades" de concentración, y en particular dos de ellas: la molaridad y la normalidad. También punto de equivalencia, fracción molar, la concentración decimal, entre otros. Las soluciones químicas pueden tener cualquier estado físico. Las más comunes son las líquidas, en donde el soluto es un sólido agregado al solvente líquido. Generalmente agua en la mayoría de los ejemplos. También hay soluciones gaseosas, o de gases en líquidos, como el oxígeno en agua. Las aleaciones son un ejemplo de soluciones de sólidos en sólidos. La capacidad que tiene un soluto de disolverse en un solvente depende mucho de la temperatura y de las propiedades químicas de ambos. Por ejemplo, los solventes polares como el agua y el alcohol, están preparados para disolver a solutos iónicos como la mayoría de los compuestos inorgánicos, sales, óxidos, hidróxidos. Pero no disolverán a sustancias como el aceite. Pero este si podrá disolverse en otros solventes como los solventes orgánicos no polares.
CONCENTRACION:
La concentración es la relación que existe entre la cantidad de soluto y la cantidad de solución o de solvente. Esta relación se puede expresar de muchas formas distintas. Una de ellas se refiere a los porcentajes. Porcentaje masa en masa o peso en peso, (%m/m) :Es la cantidad en gramos de soluto
por cada 100 gramos de solución. Ej: Una solución 12% m/m tiene 12 gramos de soluto en 100 gramos de solución. Como fórmula, podemos expresar esta relación así: %m/m = x 100 Porcentaje masa en volumen (%m/v): Es la cantidad en gramos de soluto por cada
100 ml de solución. Aquí como se observa se combina el volumen y la masa. Ej: Una solución que es 8% m/v tiene 8 gramos de soluto en 100 ml de solución. Fórmula: % m/v = x 100 Porcentaje volumen en volumen (%v/v): Es la cantidad de mililitros o centímetros
cúbicos que hay en 100 mililitros o centímetros cúbicos de solución. Ej: Una solución 16% v/v tiene 16 ml de soluto por 100 ml de solución. Fórmula: % v/v = x 100 Otras formas son la Molaridad, la Normalidad y la Molalidad. Es bueno recordad antes el concepto de mol. El mol de una sustancia es el peso molecular de esa sustancia expresada en gramos. Estos datos se obtienen de la tabla periódica de los elementos. Sumando las masas de los elementos se obtiene la masa de la sustancia en cuestión. Molaridad: Es la cantidad de moles de soluto por cada litro de solución. Como fórmula:
M = n/V M = M: Molaridad. n: Número de moles de soluto. V: Volumen de solución expresado en litros.
Normalidad: Es la cantidad de equivalentes químicos de soluto por cada litro de
solución. Como fórmula: N = n eq/V N = Normalidad. n eq. : Número de equivalentes del soluto. V: Volumen de la solución en litros. Molalidad: Es la cantidad de moles de soluto por cada 1000 gramos de solvente. En
fórmula: m = n/kgs solvente m = Molalidad. n: Número de moles de soluto por Kg = 1000 gramos de solvente o 1 kg de solvente. PROBLEMAS
1. ¿Qué volumen de HCl de 32% en masa y una densidad de 1,18g/ml se necesita para preparar 2 litros de solución a una concentración de 0,5 mol/L (0,5 M)? Paso 1: Cálculo de la masa del HCl
Esto también puede ser calculado aplicando la siguiente fórmula:
Paso 2: Cálculo de la pureza del ácido
Paso 3: Calculo de la concentración del ácido
Conocida la molaridad del compuesto a partir del cual se va a preparar la solución se aplica la siguiente fórmula V1 x C1 = V2 x C2 que relaciona la concentración de cada solución con su volumen. V1: Volumen de la solución más concentrada, necesario para preparar la más diluida. V2: Volumen a preparar de solución diluida; C1: Concentración de la solución más concentrada. C2: Concentración de la solución a preparar. Paso 4: Cálculo del volumen a tomar de la solución más concentrada para preparar la solución más diluida de HCl
Para preparar la solución de HCl al 0,5 M, se colocará en un matraz aforado de 2 L la cantidad de 500 ml de agua aproximadamente y se dispensaran lentamente los 96,7 ml de la solución más concentrada, luego se colocará la cantidad de agua necesaria para enrasar hasta el aforo del matraz de 2 L.
2. ¿cómo preparar 100 ml de ácido clorhídrico a 0.1 N a partir de una solución de 37 % en P y una D: 1.19 gr/ml? 1mol de HCl=1Eqg de HCl=36.5gr. con reglas de 3: 1Eqg------> 36.5gr. 0.1-------->x=3.65gr. Hay 37gr de HCl----------> por cada 100gr de solución Para tener 3.65------------->X= 9.865gr de solución. Si 1.19gr miden----------->1ml 9.865gr-------->X=8.29ml o por formula: d=m/v v=m/d v=9.865/1.19=8.29ml Vsolucion=Vsoluto+Vsolvente Solvente=Vsolucion-Vsoluto Vsolvente=100-8.29=91.71ml
3. Preparación de una solución de ácido sulfúrico (h2so4 ) 0.1n
El H2SO4 es un acido diprotico fuerte que a condiciones ambientales es liquido, en consecuencia para preparar una solucion valorada hay que partir del acido concentrado "tipo reactivo", a la que se denomina "solucion original", o sea la que viene de fabrica que tiene las especificaciones tales como % de pureza, densidad y las impurezas.
Cálculos preliminares:
Pero como el acido sulfúrico con que contamos es comercial y no es puro: Tenemos una pureza de 90 % 100 ml impuro H2SO4 _____ 90 ml puro X _____ 2.66 ml de H2SO4 X = 2.95 ml (impuro) Tomar 2.95 ml de H2SO4 (c) y diluir hasta 1000 ml aprox. (0.1N)
4. Cómo preparar una solución de 50 mL de HCl 1M El HCl tiene una una masa atómica de 36.5 uma (1 del Hidrógeno + 35.5 del cloro). 36.5 uma (o gramos) es a 1 litro de disolución, y como debe ser a 50 mL de disolución, se hace la siguiente operación: X = (36.5 g x 50 mL)/1000 mL
X son los gramos que se necesitan para preparar la disolución de HCL al 1 M. La solución a la ecuación es 1.825.
Por lo tanto , es necesario 1.825 gramos de HCL para preparar una solución de 50 mL al 1M.
Como el HCl es un gas, el cloruro de hidrogeno se vende diluido, en cada mL de disolución (con una masa de 1.196 g) hay 38.9% del compuesto, entonces; Si 1 mL tiene una masa de 1.196 g y el 38.9% es HCl y lo demás es agua, entonces en 1 mL de disolución hay 0.4652 g HCl.
Como se necesitan 1.825 g de HCl para la solución de 50mL al 1M, es necesario 3.923 mL del HCl comercial para obtener los gramos de acido clohidrico. En conclusión, se necesitan 3.923 mL de HCl comercial y 46.077 mL de agua para tu solución de 50 mL a la 1 M
5. Determine como preparar 1L de ácido sulfúrico (H2SO4) 0,1 M a partir de una solución de H2SO4 97%P/V? Peso del SO4H2 = 98 g = 1mol
1M---98g/l 0.1M--X una solución 0,1 M tendrá: 0,1*98/1 = 9,8 g/l
El SO4H2 concentrado tiene 97 g en 100 ml
97 gr------100ml 9.8 g-------X 9,8 g estarán en: 9,8*100/97 = 10,1 ml
Diluyes 10,1 ml a 1.000 l en un matraz aforado y tienes la solución 0,1 M
Como el SO4H2 tiene 2 H la solución 0,1 Molar será 0,2 Normal
pH = log de 1/[H]+ = log de 1/0,2 = 0,699
6. Como se prepara una disolución al 20%de ácido sulfúrico?tengo el ácido en forma liquida con un 96% de pureza Supon que vas apreparar 100 mL de solución. Si el ácido sulfúrico estuviera al 100 %, utilizarías 20 g en 80 g de agua. Pero como el ácido está al 96 %, entonces: 20 g : 100 % X g : 96 % X = (20 g * 100 %) / 96 % X = 20.83 g Por tanto, para preparar una solución al 20 % (W/W) de ácido sulfúrico (96 %): 20.83 g ácido sulfurico al 96 % + 79.17 g de agua
