1 Objetivos
SOLUBILIDAD
• Estudiar cómo varía la solubilidad en agua de un compuesto puro, con la temperatura. • Relacionar la solubilidad con el equilibrio que se establece establece entre el soluto disuelto y el soluto sin disolver en el momento de la saturación.
2 Teoría Cuando una sustancia se disuelve en otra, las partículas del soluto se distribuyen a través del solvente. Esto significa que las partículas del soluto pasan a ocupar lugares que antes eran ocupados por las moléculas del solvente. Se dice que una solución est saturada, saturada , a una determinada temperatura, cuando e!iste un equilibrio entre el soluto no disuelto y el soluto presente en la solución "figura #$.#%.
Figura 1 &reparación de una solución saturada En una solución insaturada solución insaturada no no e!iste un equilibrio debido a que la cantidad de soluto disuelto es menor que la necesaria para alcan'ar alcan'ar la saturación. saturación. En un líquido, las moléculas se encuentran muy cercanas unas a otras e interaccionan fuertemente entre sí. (a mayor o menor facilidad con la que un soluto se disuelve depende de) • (as fuer'as relativas de atracción entre las moléculas del solvente. • (as fuer'as relativas de atracción entre las moléculas del soluto. • (a fuer'a de las interacciones soluto*solvente. Cuando un sólido se disuelve en un líquido +ay difusión del sólido, las moléculas de éste quedan rodeadas y +asta cierto punto unidas a las moléculas del solvente. (a solubilidad se define como la m!ima cantidad de soluto que se disuelve en una cantidad dada de solve solvente nte,, a temp tempera eratur tura a const constan ante te,, forma formand ndo o un sistem sistema a estab estable le y en equil equilib ibrio rio.. Su valor valor numé numéric rico o corresponde a la concentración de la solución saturada y se calcula como) S " m sto - mste % ! # "#% /quellas sustancias que e!+iben fuer'as de atracción intermoleculares intermoleculares muy similares, son solubles entre sí. Este +ec+o se resume en la conocida frase) lo semejan semejante te disuelve disuelve lo semejan semejante. te. Como se e!plicó en el e!perimento anterior, los cambios en temperatura siempre cambian la solubilidad de un soluto. 0eneralmente, los sólidos son ms solubles en agua caliente que en agua fría, aunque e!isten algunas sales como el Ca"12%3 y el CaCr CaCr1 14 que que son ms solub solubles les en frío frío que que en calien caliente te.. 1tros 1tros compu compuest estos os como como el 5aCl 5aCl presentan una solubilidad que varía ligeramente con la temperatura. En los compuestos cuya solubilidad aumenta aumenta al aumentar aumentar la tempera temperatura tura el proceso proceso de disoluci disolución ón del soluto es endotérmico. endotérmico. (as sales de solubilidad solubilidad inversa liberan calor al disolverse.
3 Materiales y equio • 6517, 6Cl17, 68r, 6Cl, &b"51 7%3 • 9ubo de ensayo • 9ermómetro • &in'a para tubo
! "ro#e$i%ie&to &esar e!actamente e!actamente la cantidad de sal que se especifica en la tabla # y colocarla en un tubo de ensayo "figura 3%. /:adir el volumen inicial de agua que se especifica en la tabla # e introducir el termómetro el cual puede usars usarse e simul simultn tneam eamen ente te para para agitar agitar suave suavemen mente te la soluc solución ión ";ten ";tenga ga cuida cuidado< do<,, el termó termómet metro ro pued puede e quebrarse%.
Figura 2 =isolución del soluto en caliente Tabla 1 >asa de soluto a utili'ar en el e!perimento Soluto 6517 6Cl17 68r 6Cl &b"517%3
m (g) 4. 3. @. @. 4.
Vagua inicial (mL) 7. @. @. #. 4.
Incremento (mL) #. #. #. #. #.
Vagua final (mL) ?. ?. ?. #4. $.
El sistema se calienta al ba:o >aría +asta que todo el soluto se +aya disuelto. En este punto se suspende el calentamiento, se retira el tubo del ba:o y se agita suavemente con el termómetro +asta que se observe turbia la solución. En este momento la solución est saturada y su concentración corresponde a la solubilidad. /notar la temperatura. &osteriormente se a:ade cierto volumen de agua "tabla 3%, se calienta nuevamente el sistema al ba:o >aría y cuando todo el soluto se +a disuelto se suspende el calentamiento, se retira el tubo del ba:o y se agita suavemente con el termómetro +asta que se observe turbia la solución. Si es necesario usar un ba:o con +ielo. /notar de nuevo la temperatura. El proceso se repite +asta obtener un nAmero suficiente de datos para construir un grfico de solubilidad versus temperatura. Binalmente se procede de manera similar con los otros solutos.
' Datos y resulta$os Tabla 2 Solubilidad en agua de algunas sales KNO3 V% ml
&% '
S
KlO3 V% ml
&% '
S
K!r V% ml
&% '
S
"#(NO3 )$ V% ml &% '
S
S se e!presa como g sto ** g de agua y se calcula mediante la ecuación #
( Dis#usi)& y a&*lisis $e resulta$os • &ara cada temperatura, calcular la solubilidad de los solutos utili'ados e!presada como g sto ** g + $ O y calculada como S , g sto g + $ O - ** . • =ibuDar una grfica de solubilidad de cada soluto versus temperatura "graficar en la misma +oDa de papel milimetrado%. • /nali'ar la grfica obtenida. Fué conclusión se deriva de ellaG 2allar la relación matemtica entre solubilidad y temperatura para el 651 3. • Htili'ando la curva e!perimental determine qué masa de cada sal precipita si se enfría la solución desde @@ IC +asta 7 IC. • Establecer la diferencia entre solución saturada y solución so#resaturada. • Fué son aguas durasG En qué consiste el proceso de a#landamiento de dic+as aguasG (a solubilidad también puede calcularse como) S "m sto - msln % ! # "3%
+ "roble%as sugeri$os (os problemas se:alados con "% presentan un mayor nivel de dificultad. Solicite la asesoría de su &rofesor. • Calcular +asta qué temperatura debe enfriarse una solución saturada de 651 7 cuya solubilidad es de J g-# g 231 para que ésta se redu'ca +asta 7 g-# g 2 31. 9enga en cuenta sus datos e!perimentales. • =eterminar si una solución de 651 7 que contiene 4. g de soluto en #. g de agua a 4 KC est insaturada o saturada. • Se prepararon 77@ g de solución saturada de 6517 en agua a 4@ KC. Si se evaporaron @@ g de agua de la solución y al mismo tiempo la temperatura se reduDo +asta 3@ KC, qué masa de 651 7 recristali'arG
, Le#turas re#o%e&$a$as LolMe, Robert (. Camarero, la mermelada tiene sal. En) Lo ue /instein no sa#0a . Robin 8oo6. 8ogot, 33. pp. N@. Hmland, Oean 8. (as soluciones de la naturale'a. En) 1u0mica 2eneral . 9+omson. >é!ico. 3. pp. #7J. • +ttp)--PPP.sciencebyDones.com-MclQsolubility.+tm • +ttp)--PPP.c+em.lsu.edu-lucid-tutorials-solubility-Solubility.+tml • +ttp)--educ.queensu.ca-science-main-concept-c+em-c#-c#main.+tm • +ttp)--PPP.c+em.uida+o.edu-+onors-ionicsol.+tml • +ttp)--PPP.acdlabs.com-products-p+ysQc+emQlab-aqsol• +ttp)--PPP.cs.mtu.edu-gM-SolubilityQlab.+tml • +ttp)--3$.#N.347.#3@-dduanePeb-science?t+-solubilityQlab.+tm •+ttp)--edunet3.sd4#.M#3.id.us-S>2S-Staff-teac+ers-teac+er3pages-mQsan-c+em-Hnit 3$3Solutions-solutions3$3labs-Mno7QsolubilityQcurve.+tm
"-./TI/A 2 1 Objetivos • Comparar la miscibilidad de algunos solutos en varios solventes. • /nali'ar cómo incide la polaridad en la miscibilidad de una sustancia en otra.
2 Teoría Solu#io&es Hna solución es una me'cla +omogénea de dos o ms sustancias que se dispersan como moléculas en ve' de permanecer como agregados de regular tama:o. (a formación de una solución generalmente implica desprendimiento o absorción de calor. En las soluciones binarias sólo se tienen dos componentes) el soluto y el solvente, siendo generalmente este Altimo la sustancia que se encuentra en maor cantidad. Cuando una sustancia se disuelve en otra, las partículas del soluto se distribuyen a través del solvente. Esto significa que el soluto ocupa lugares que originalmente correspondían a las moléculas del solvente. En un líquido, las moléculas se encuentran empaquetadas e interaccionan fuertemente unas con otras, de modo que la menor o mayor facilidad con la cual una molécula de soluto reempla'a a una del solvente, depende de) • (as fuer'as relativas de atracción entre moléculas del solvente • (as fuer'as relativas de atracción entre moléculas del soluto • (a fuer'a de las interacciones entre moléculas soluto*solvente (as sustancias que muestran fuer'as atractivas intermoleculares similares tienen la tendencia a ser solubles entre sí. Este +ec+o se resume en la conocida regla) Tlo semeDante disuelve lo semeDanteU. (a solubilidad de un soluto depende, por lo tanto, de varios factores) • 0aturalea $e los #o%o&e&tes E!perimentalmente se +a observado que mientras ms semeDantes sean los compuestos en su estructura y propiedades, ms fcilmente forman soluciones. =ic+a semeDan'a se observa en la estructura, la polaridad y la facilidad de formar puentes de +idrógeno. • Te%eratura (os cambios en temperatura siempre cambian la solubilidad de un soluto. 0eneralmente, los sólidos son ms solubles en agua caliente que en agua fría, aunque e!isten algunas sales como el Ca"12% 3 y el CaCr14 que son ms solubles en frío que en caliente. 1tros compuestos como el 5aCl presentan una solubilidad que varía ligeramente con la temperatura. En los compuestos cuya solubilidad aumenta al aumentar la temperatura el proceso de disolución del soluto es endotérmico. (as sales de solubilidad inversa liberan calor al disolverse. • "resi)& (os cambios de presión son fundamentales en la determinación de la solubilidad de un gas en un líquido. 0eneralmente al aumentar la presión aumenta la solubilidad, mientras que la solubilidad de un sólido o un líquido es prcticamente independiente de la presión.
3 Materiales y equio • 2e!ano, etanol, acetona, etilén glicol, glicerol, yodo, agua destilada Precauciones: el +e!ano, el etanol y la acetona son tó!icos e inflamables. El etilén glicol es tó!ico si se ingiere o in+ala. El yodo puede causar quemaduras y manc+as. • Colorante para alimentos • &robeta • Esptula • 9apones de cauc+o • 9ubos de ensayo • Vidrio de reloD
! "ro#e$i%ie&to !1 Solubili$a$ $el yo$o e& agua4 eta&ol4 5e6a&o y a#eto&a 9omar 3 m( de cada uno de los solventes "agua, etanol, +e!ano, acetona% y adicionarlos, por separado, a un tubo de ensayo. Htili'ando una esptula, a:adir $os peque:os cristales de yodo "W 3% a cada uno de los tubos, colocar un tapón y agitar vigorosamente "figura #%. /note sus observaciones acerca del color de la solución resultante y la solubilidad del yodo en cada uno de los solventes Xestable'ca una escala de a @*.
Figura 1 Solubilidad del yodo en diferentes solventes !2 Solubili$a$ $e 5e6a&o e& agua4 eta&ol4 etil7& gli#ol y gli#erol 9omar 3 m( de cada uno de los solventes "agua, etanol, etilén glicol, glicerol% y adicionarlos, por separado, a un tubo de ensayo. /:adir a cada tubo una gota de colorante y +omogeni'ar. /dicionar 3 m( de +e!ano a cada uno de los tubos, colocar un tapón y agitar vigorosamente "figura 3%. /notar el nAmero de capas que se forman) la formación de una sola fase indica que ambos líquidos son solubles entre sí, la formación de dos capas indica que ambos líquidos son insolubles. "En aquel tubo donde el +e!ano es insoluble, éste se ubicar en la parte superior%.
Figura 2 Solubilidad del +e!ano en diferentes solventes >e'clar, en otro tubo de ensayo, 3 m( de +e!ano con 3 m( de acetona. /note sus observaciones. 0uardar los tubos y su contenido para el siguiente apartado.
!3 89e#to $e la a$i#i)& $e eta&ol
/:adir 3 m( de etanol a cada uno de los tubos utili'ados en la actividad inmediatamente anterior, e6#eto al que ya contiene etanol. 9apar cada tubo con un tapón y agitar vigorosamente. >edir la altura de la capa inferior y la altura de la capa superior. "En aquel tubo donde el +e!ano es insoluble, éste se ubicar en la parte superior%.
' Datos y resulta$os "ro#e$i%ie&to !1 : Solubili$a$ $el yo$o Tabla 1 Solubilidad del yodo en varios solventes 4gua 5 I $ Solubilidad
Color
/tanol 5I $ Solubilida d
+e6ano 5I $ Solubilidad
Color
Color
4cetona 5I $ Solubilidad Color
"ro#e$i%ie&to !2 : Solubili$a$ $e varios solutos líqui$os e& 5e6a&o Tabla 2 Solubilidad de diversos líquidos en +e!ano 2e!ano agua 5Amero capas
de
Y
2e!ano etanol
Y
2e!ano etilénglicol
Y
2e!ano glicerol
Y
2e!ano acetona
Y
"ro#e$i%ie&to 1(!3 : 89e#to $e la a$i#i)& $e eta&ol Tabla 3 /dición de etanol a me'clas de líquido*+e!ano +e6ano 5 7
No. de ca8as (al 8rinci8io)
No. de (al final)
ca8as 4ltura de la ca8a 4ltura de la ca8a inferior (mm) su8erior (mm)
/gua Etilén glicol 0licerol /cetona
( Dis#usi)& y a&*lisis $e resulta$os
• 9eniendo en cuenta que el +e!ano, la acetona y el yodo son &o polares, y que el agua, el etanol, el etilén glicol y el glicerol son polares, estn de acuerdo los resultados e!perimentales con la información teóricaG E!plicar. • Fué efecto tiene la adición de etanol a las me'clas de los diversos solventesG E!plicar los resultados en términos de las atracciones intermoleculares
+ "regu&tas $e #o&sulta • Cuando se tienen dos solventes inmiscibles y se a:ade un soluto, qué es el llamado coeficiente de re8artoG • Soluble y miscible son términos sinónimosG E!plicar. • Cómo es, comparativamente, la solubilidad de sólidos iónicos y sólidos covalentes en aguaG • Cul sustancia de cada uno de los siguientes pares esperaría que fuera ms soluble en +e!anoG a. C27C1C27 C27C112 b. C32@Cl C32@12 c. C271C27 C27C2312 d. 21"C23%J12 C27"C23%J12 e. C27C23C27 C271C27 • Cul sustancia de cada uno de los siguientes pares esperaría que fuera ms soluble en aguaG a. C27"C23%JC112 C27C112 b. C27Cl C2712 c. C271C27 C27C2312 d. 21"C23%J12 C27"C23%J12 e. C27C23C27 C271C27 • Como regla general, los líquidos parcialmente miscibles llegan a ser ms solubles entre sí cuando se aumenta la temperatura. E!plicar por qué esto es así.
, Le#turas re#o%e&$a$as LolMe, Robert (. /plicar frío o calor. En) Lo ue /instein no sa#0a . Robin 8oo6. 8ogot, 33. pp. #7@ • +ttp)--#3N.N7.?4.##@-C+emistry-=oC+em-=oC+emJ4.+tml • +ttp)--PPP.c+em.lsu.edu-lucid-tutorials-solubility-Solubility.+tml • +ttp)--educ.queensu.ca-science-main-concept-c+em-c#-c#main.+tm • +ttp)--PPP.c+em.uida+o.edu-+onors-ionicsol.+tml • +ttp)--PPP.acdlabs.com-products-p+ysQc+emQlab-aqsol• +ttp)--dPb.unl.edu-C+emistry->icroScale->Scale3@.+tml • +ttp)--PPP.princeton.edu-teac+er-tsm-scienceaction-mi!tures.+tm
