1) Introducción Las disoluciones son mezclas homogéneas, es decir presentan dos o más componentes, que se encuentran acomodados de tal manera que solo se observa una sola fase, por ejemplo una disolución de sal o de azúcar. Las mezclas homogéneas presentan un soluto y un disolvente. Las disoluciones de acuerdo a la cantidad de soluto que presentan se pueden clasificar en diluidas, saturadas y sobresaturadas. Para poder preparar una disolución diluida, saturada o sobresaturada se debe conocer la solubilidad del soluto en el disolvente, es decir la cantidad de soluto que puede disolverse en cierta cantidad de disolvente, recuerda que la solubilidad se encuentra en las hojas de seguridad de sustancias en la sección de propiedades físico-químicas. Existe una cantidad límite o cantidad máxima de soluto (masa máxima) que se disolverá en determinada cantidad de solvente que llamamos como coeficiente de solubilidad. El coeficiente de solubilidad varía de acuerdo con el soluto, la cantidad de solvente y la temperatura en la que se encuentra la solución. En cuanto a la naturaleza del soluto, substancias diferentes se disuelven en cantidades diferentes, en una misma cantidad de solvente a la misma temperatura. Una solución es una sustancia que se compone de un soluto el cual se disuelve y es el de menor cantidad en el sistema, y por el disolvente o solvente que es el componente más abundante en una solución y es el encargado de disolver al soluto. Uno de los disolventes más conocidos es el agua la que se clasifica como el
disolvente
universal
debido
a
las
propiedades
que
posee.
La concentración de las soluciones expresa la cantidad de soluto que se encuentra disuelto en una solución que puede variar debido a su concentración en: saturadas, no saturadas y sobresaturadas. La solubilidad de una sustancia respecto de un disolvente determinado es la concentración que corresponde al estado de saturación a una temperatura dada. La temperatura es este factor que solo modifica la solubilidad de solutos sólidos y gaseosos, los líquidos no sufren ninguna alternación en su solubilidad, solo hasta que sean miscibles entre sí. Los
sólidos en general un aumento de la temperatura provocara un aumento de la solubilidad aunque existen casos donde la solubilidad sufre una pequeña variación e incluso casos donde al aumentar la temperatura la solubilidad disminuye. La presión como otro factor, no produce alteración alguna en las solubilidades de sólidos y líquidos .La Naturaleza Química del soluto y el solvente tiene que ver con el tipo de unión o enlace químico que posee el soluto .La solubilidad es muy importante pues nos permite saber si dos sustancias son solubles es decir si se disuelven en un determinado disolvente. La solubilidad también nos sirve para saber si podemos preparar disoluciones, pues sabemos lo máximo que podremos disolver del soluto en el disolvente, o bien que se puede mezclar de un líquido en otro líquido. Para distinguir si una solución se encuentra sobresaturada a simple vista, se observaran dos fases: una fase homogénea, es aquella en la que sus componentes no se perciben a simple vista, ni siquiera con la ayuda del microscopio. Está formada por un soluto y un solvente. Y por una fase heterogénea, es aquella que posee una composición no uniforme en la cual se pueden distinguir a simple vista sus componentes y está formada por dos o más sustancias, físicamente distintas, distribuidas en forma desigual. Las partes de una mezcla heterogénea pueden separarse mecánicamente. Las soluciones no son compuestos, son mezclas de tipo único .Debido al grado tan alto de mezclado de las partículas de las sustancias y sus componentes de una solución, no se pueden separar fácilmente. La concentración de una disolución (o de una solución) se refiere al peso o volumen del soluto presente en una cantidad especificada de disolvente o de solución.
2) Problema Determinar experimentalmente la relación cuantitativa de la masa máxima de una sustancia que puede disolverse en diferentes volúmenes de disolvente.
3) Objetivos 3.1) Objetivo general Determinar experimentalmente la relación cuantitativa de la masa máxima de una sustancia sólida que se disuelve en diferentes volúmenes de disolvente.
3.1) Objetivos particulares a) Definir el concepto de solubilidad. b) Diferenciar los conceptos solubilidad y disolver. c) Analizar los factores que modifican la cantidad de la masa máxima de soluto que se disuelve en un volumen de disolvente. d) Analizar las diferentes formas de expresar dimensionalmente la solubilidad de las sustancias para electrolitos fuertes y débiles.
Fenómeno El fenómeno no se encuentra clarificado en el problema pero se puede describir en las variables que son la masa máxima y el volumen de disolvente. La interacción entre un soluto y un solvente (disolución).
4) Variables 4.1) Variables experimentales Nombre Masa máxima
Simbología Mmax
Unidades g
Volumen de disolvente
Vdis
mL
4.2) Asignación metodológica de las variables
Variable Dependiente: masa máxima del soluto Variable Independiente: volumen del disolvente
5) Hipótesis La masa máxima de la sustancia que se disuelve es directamente proporcional al volumen del disolvente Relación funcional
Mmax=f (Vdis) Proporcionalidad
M [=]g
Mmax= f(Vdis)
Mmax α Vdis Mmax= kVdis K=
V [ =]ml
6) Método Sujeto de estudio Sustancia sólida:
bicarbonato de sodio (NaHCO3), es un compuesto sólido cristalino de color blanco muy soluble en agua, con un ligero sabor alcalino parecido al del carbonato de sodio, Se puede encontrar como mineral en la naturaleza o se puede producir artificialmente. El bicarbonato de sodio se usa principalmente en la repostería, donde reacciona con otros componentes para liberar CO2, que ayuda a la masa a elevarse, dándole sabor y volumen.
Aparatos Balanza granataria----- precisión (+/- 1gr)----masa Probeta graduada------precisión (+/- 1ml)----volumen
Material 4 vaso de precipitados 250 ml---precisión (+/- 25ml) Agua (H2O) Piseta
Papel encerado Agitadores Jeringa Espátula
6.1) Procedimiento experimental 1.- Se nivela la balanza granataria, se colocan las pesas en cero. 2.- Se lava el material de laboratorio con agua destilada y se continúa pesando el papel encerado junto con el Bicarbonato de sodio (NaHCO3). 3.- Mediremos sistemáticamente en intervalos de 10 ml en 10 ml el volumen del disolvente. 4.- Para comenzar el experimento se colocan 10 ml de agua en la probeta graduada de 100 ml, los cuales son trasvasados a un vaso de precipitados.(Fig. 1) 5.- Después con ayuda de la balanza granataria se miden 0.5g del soluto para comenzar, (Fig 2) posteriormente se agregan al disolvente previamente trasvasado y se comienza a disolver con un agitador, (Fig.3) hasta que la mezcla quede totalmente homogénea; si se observa que el soluto se ha disuelto en su totalidad se procede a agregar más del mismo pero ahora en una cantidad menor. 6.- Se observa el comportamiento de la disolución hasta que la mezcla se torne heterogénea y se note que los cristales del soluto ya no se disuelven, se registra la masa máxima. (Fig.4) 5.- Posteriormente se trabajara con 20 ml de agua, se comenzará a trabajar para este nuevo volumen, la masa máxima del volumen anterior y se agregará soluto hasta ver con cuanto se satura la disolución. Este mismo proceso se hará con los siguientes volúmenes hasta obtener una población de datos de 10.
Fig.1 trasvasar de la probeta al vaso de precipitados
Fig.2 pesar en la balanza el bicarbonato
Fig.3 agitación de la disolución
Fig.4 se observa la concentración d ela disolución
7) Resultados
# de datos
Volumen del disolvente Vdis[=] mL
Masa máxima Mmax[=] g
1 2 . . . 10
Tabla de observaciones Análisis estadístico básico Análisis de regresión lineal
8) Análisis y Discusión
Tabular
Fenomenológico
Estadístico
Grafico
9) Referencias 1) Ander Paul y Anthony J. Sonnessa. (1979). Principios de Química. Introducción a los conceptos teóricos, Limusa, México. 2) Chang Raymond. (2008). Química General, 4ed, Mc Graw Hill, México. 3) Daub G. William y Seese S. William (1989). Química, 5ed, PrenticeHall, México. 4) García Pelayo Ramón y Gross.(1990) Enciclopedia Metódica Larousse, Larousse, México 5) Kenneth W. Whitten, Kenneth D. Gailey, (1985).Química General, Interamericana, México. 6) Morris Hein, (1993) Química; Editorial Iberoamericana, Estados unidos de Norteamérica. 7) Ramírez Regalado Víctor M.(2005) Química, Publicaciones Cultura, México 8) Thornton Morrison Robert, Neilson Boyd Robert. (1976) Química Orgánica, Fondo educativo Interamericano, E.U.A.
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