MANEJO DE SOLUCIONES
OBJETIVOS: • • • •
Preparar correctamente soluciones Maneo !e soluciones en el an"lisis O#tener una nue$a concentraci%n a partir !e una me&cla !e soluciones Determinar el $olumen !e una al'cuota a partir !e una soluci%n ma!re (
MATE)IALES * )EACTIVOS:
• • • • • • •
Tu#o !e ensa+o Balan&a Pipeta ,iola Cromato !e potasio Cloruro !e estroncio Cloruro !e cromo -e.a-i!rata!o
,UNDAMENTO TEO)ICO
Una soluci%n est" /orma!a por !os o mas sustancias0 !e las cuales al1una o $ari $arias as son son l'2u l'2ui! i!as as00 + otra otras s pue! pue!en en ser ser s%li! s%li!as as o 1ase 1aseos osas as(( As'0 s'0 e.is e.iste ten n soluciones !e l'2ui!o en l'2ui!o0 !e s%li!o en l'2ui!o + !e 1as en l'2ui!o( Tam#i3n son posi#les soluciones !e 1as en 1as0 !e 1as en s%li!os0 + !e s%li!os en s%li!os0 como el caso !e las l as aleaciones( En una soluci%n0 a !i/erencia !e una me&cla0 la sustancia se !isuel$e en el me!io l'2ui!o en part'culas pe2ue4'simas0 2ue no se pue!en $er( Por eso al !esaparecer una sustancia en otra0 se !ice 2ue se !isuel$e( Si se trata !e un s%li!o i%nico( Al entrar en soluci%n0 se separan separan los iones + $iaan por por el l'2ui!o( Disoluciones0 en 2u'mica0 me&clas -omo13neas !e !os o m"s sustancias( La sustancia presente en ma+or canti!a! suele reci#ir el nom#re !e disolvente, + disolvente, + a la !e menor canti!a! se le llama soluto + es la sustancia !isuelta( El soluto pue!e ser un 1as0 un l'2ui!o o un s%li!o0 + el !isol$ente pue!e ser tam#i3n un 1as0 un l'2ui!o o un s%li!o( El a1ua con 1as es un eemplo !e un 1as 5!i%.i!o
!e car#ono6 !isuelto en un l'2ui!o 5a1ua6( Las me&clas !e 1ases0 como ocurre en la atm%s/era0 son !isoluciones( Las !isoluciones $er!a!eras se !i/erencian !e las !isoluciones coloi!ales + !e las suspensiones en 2ue las partículas del soluto son de tamaño molecular, y se encuentran dispersas entre las moléculas del disolvente( O#ser$a!as a tra$3s !el microscopio0 las !isoluciones aparecen -omo13neas + el soluto no pue!e separarse por /iltraci%n( Las sales0 "ci!os + #ases se ioni&an al !isol$erse en a1ua( Cuan!o un terr%n !e a&7car se intro!uce en un $aso lleno !e a1ua0 al ca#o !e un tiempo parece0 a primera $ista0 2ue se -a !es$aneci!o sin !ear rastro !e su presencia en el l'2ui!o( Esta aparente !esaparici%n parece in!icar 2ue el /en%meno !e la !isoluci%n se pro!uce a ni$el molecular( La !isoluci%n !e un s%li!o supone la ruptura !e los enlaces !e la re! cristalina + la consi1uiente !is1re1aci%n !e sus componentes en el seno !el l'2ui!o( Para 2ue esto sea posi#le es necesario 2ue se pro!u&ca una interacci%n !e las mol3culas !el !isol$ente con las !el soluto0 2ue reci#e el nom#re 1en3rico !e solvatación. Cuan!o una sustancia s%li!a se sumer1e en un !isol$ente apropia!o0 las mol3culas 5o iones6 situa!as en la super/icie !el s%li!o son ro!ea!as por las !el !isol$ente8 este proceso lle$a consi1o la li#eraci%n !e una cierta canti!a! !e ener1'a 2ue se ce!e en parte a la re! cristalina + permite a al1unas !e sus part'culas componentes !espren!erse !e ella e incorporarse a la !isoluci%n( La repetici%n !e este proceso pro!uce0 al ca#o !e un cierto tiempo0 la !isoluci%n completa !el s%li!o( En al1unos casos0 la ener1'a li#era!a en el proceso !e sol$ataci%n no es su/iciente como para romper los enlaces en el cristal +0 a!em"s0 intercalar sus mol3culas 5o iones6 entre las !el !isol$ente0 en contra !e las /uer&as moleculares !e 3ste( Para 2ue la ener1'a !e sol$ataci%n tome un $alor consi!era#le es necesario 2ue las interacciones entre las mol3culas !el soluto + entre las !el !isol$ente sean !e la misma naturale&a( S%lo as' el /en%meno !e la sol$ataci%n es lo su/icientemente importante como para !ar lu1ar por s' solo a la !isoluci%n !el cristal( Ello e.plica el $ieo a/orismo !e 2ue 9lo semeante !isuel$e a lo semeante( Los !isol$entes apolares como el a1ua son apropia!os para solutos polares como los s%li!os i%nicos o los s%li!os /orma!os por mol3culas con una cierta polari!a! el3ctrica( Por su parte0 los !isol$entes apolares0 como el #enceno 5C;<;60 !isuel$en las sustancias apolares como las 1rasas( Junto con los factores de tipo energético, como los consi!era!os -asta a-ora0 2ue lle$an a un sistema s%li!o=l'2ui!o a alcan&ar un esta!o !e menor ener1'a potencial0 otros /actores !eterminan el 2ue la !isoluci%n se pro!u&ca o no !e /orma espont"nea( Esta a/irmaci%n
est" respal!a!a por !os tipos !e /en%menos: en primer lu1ar la e.istencia !e procesos !e !isoluci%n 2ue implican una a#sorci%n mo!era!a !e ener1'a !el me!io0 lo cual in!ica 2ue el sistema e$oluciona -acia esta!os !e ma+or ener1'a interna8 en se1un!o lu1ar sustancias apolares como el tetracloruro !e car#ono 5CCl>60 aun2ue poco0 se lle1an a !isol$er en !isol$entes polares como el a1ua( Los procesos /'sico?2u'micos est"n in/lui!os0 a!em"s0 por el factor desorden, !e mo!o 2ue tien!en a e$olucionar en el senti!o en el 2ue 3ste aumenta( La !isoluci%n0 sea !e s%li!o en l'2ui!o0 sea !e l'2ui!o en l'2ui!o0 aumenta el !esor!en molecular + por ello est" /a$oreci!a( Contrariamente0 la !e 1ases en l'2ui!os0 est" !i/iculta!a por el aumento !el or!en 2ue conlle$an( Del #alance /inal entre los e/ectos !e am#os /actores0 el !e ener1'a + el !e !esor!en0 !epen!e el 2ue la !isoluci%n sea o no posi#le( En 2u'mica0 la concentración !e una !isoluci%n es la proporci%n o relaci%n 2ue -a+ entre la canti!a! !e soluto + la canti!a! !e !isol$ente0 !on!e el soluto es la sustancia 2ue se !isuel$e0 el !isol$ente la sustancia 2ue !isuel$e al soluto0 + la !isoluci%n es el resulta!o !e la me&cla -omo13nea !e las !os anteriores( A menor proporci%n !e soluto !isuelto en el !isol$ente0 menos concentra!a est" la !isoluci%n0 + a ma+or proporci%n m"s concentra!a es 3sta( Ca!a sustancia tiene una solu#ili!a! para un !isol$ente !etermina!o( La solu#ili!a! es la canti!a! m".ima !e soluto 2ue pue!e mantenerse !isuelto en una !isoluci%n0 + !epen!e !e con!iciones como la temperatura0 presi%n0 + otras sustancias !isueltas o en suspensi%n( Cuan!o se alcan&a la m".ima canti!a! !e soluto en una !isoluci%n se !ice 2ue la !isoluci%n est" satura!a0 + +a no se a!mitir" m"s soluto !isuelto en ella( Si a1re1amos un poco !e sal com7n a un $aso !e a1ua0 por eemplo0 + la a1itamos con una cuc-arita0 la sal se !isol$er"( Si continuamos a1re1an!o sal0 -a#r" ca!a $e& m"s concentraci%n !e 3sta -asta 2ue el a1ua +a no pue!a !isol$er m"s sal por muc-o 2ue la a1itemos( Entonces0 la !isoluci%n estar" satura!a0 + la sal 2ue le a1re1uemos0 en $e& !e !isol$erse se precipitar" al /on!o !el $aso( Si calentamos el a1ua0 3sta po!r" !isol$er m"s sal 5aumentar" la solu#ili!a! !e la sal en el a1ua60 + si la en/riamos0 el a1ua ten!r" menos capaci!a! para retener !isuelta la sal0 + el e.ceso se precipitar"(
La concentraci%n !e una !isoluci%n pue!e e.presarse en t3rminos cualitati$os o en t3rminos cuantitati$os( Los t3rminos cualitati$os o emp'ricos aparecen cuan!o se usan e.presiones como0 por eemplo0 la limona!a est" @mu+ !ilui!a@ o @mu+ concentra!a@( Los
t3rminos cuantitati$os
son
cuan!o la concentraci%n
se e.presa
cient'/icamente !e una manera num3rica mu+ e.acta + precisa( Al1unas !e estas /ormas cuantitati$as !e me!ir la concentraci%n son los porcentaes !el soluto 5como los usa!os en la intro!ucci%n60 la molari!a!0 la molali!a!0 + partes por mill%n0 entre otras( Estas /ormas cuantitati$as son las usa!as tanto en la in!ustria para la ela#oraci%n !e pro!uctos como tam#i3n en la in$esti1aci%n cient'/ica( Concentración en términos cualitativos La concentraci%n !e las !isoluciones en t3rminos cualitati$os0 tam#i3n llama!os emp'ricos0 no toma en cuenta cuantitati$amente 5num3ricamente6 la canti!a! e.acta !e soluto + !isol$ente presentes0 + !epen!ien!o !e su proporci%n la concentraci%n se clasi/ica como si1ue: Diluida o concentrada A menu!o en el len1uae in/ormal0 no t3cnico0 la concentraci%n se !escri#e !e una manera cualitati$a0 con el uso !e a!eti$os como @!ilui!o@ o @!3#il@ para las !isoluciones
!e
concentraci%n
relati$amente
#aa0
+
!e
otros
como
@concentra!o@ o @/uerte@ para las !isoluciones !e concentraci%n relati$amente alta( En una me&cla0 esos t3rminos relacionan la canti!a! !e una sustancia con la intensi!a! o#ser$a#le !e los e/ectos o propie!a!es0 como el color 0 sa#or 0 olor 0 $iscosi!a!0 con!ucti$i!a! el3ctrica0 etc0 causa!os por esa sustancia( Por eemplo0 la concentraci%n !e un ca/3 pue!e !eterminarse por la intensi!a! !e su color + sa#or0 la !e una limona!a por su sa#or + olor0 la !el a1ua a&ucara!a por su sa#or( Una re1la pr"ctica es 2ue cuanto m"s concentra!a es una !isoluci%n crom"tica0 1eneralmente m"s intensamente colorea!a est"(
Depen!ien!o !e la proporci%n !e soluto con respecto al !isol$ente0 una !isoluci%n pue!e estar !ilui!a o concentra!a: •
Disolución diluida: Es a2uella en !on!e la canti!a! !e soluto est" en
una pe2ue4a proporci%n en un $olumen !etermina!o( •
Disolución concentrada: Es la 2ue tiene una canti!a! consi!era#le !e
soluto en un $olumen !etermina!o( Las soluciones satura!as + so#resatura!as son altamente concentra!as( Insaturada, saturada o sobresaturada La concentraci%n !e una !isoluci%n pue!e clasi/icarse0 en t3rminos !e la solu#ili!a!( Depen!ien!o !e si el soluto est" !isuelto en el !isol$ente en la m".ima canti!a! posi#le0 o menor0 o ma+or a esta canti!a!0 para una temperatura + presi%n !a!os: •
Disolución insaturada: Es la !isoluci%n 2ue tiene una menor canti!a!
!e soluto 2ue el m".imo 2ue pu!iera contener a una temperatura + presi%n !etermina!as( •
Disolución saturada: Es la 2ue tiene la m".ima canti!a! !e soluto 2ue
pue!e contener a una temperatura + presi%n !etermina!as( Una $e& 2ue la !isoluci%n est" satura!a 3sta no !isuel$e m"s soluto( En ellas e.iste un e2uili#rio entre el soluto + el !isol$ente( •
Disolución sobresaturada: Es la 2ue contiene un e.ceso !e soluto a
una temperatura + presi%n !etermina!as 5tiene m"s soluto 2ue el m".imo permiti!o en una !isoluci%n satura!a6( Cuan!o se calienta una !isoluci%n satura!a0 se le pue!e !isol$er una ma+or canti!a! !e soluto( Si esta !isoluci%n se en/r'a lentamente0 pue!e mantener !isuelto este soluto en e.ceso si no se le pertur#a( Sin em#ar1o0 la !isoluci%n so#resatura!a es inesta#le0 + con cual2uier pertur#aci%n0 como por eemplo0 un mo$imiento #rusco0 o 1olpes sua$es en el recipiente 2ue la contiene0 el soluto en e.ceso inme!iatamente se precipitar"0 2ue!an!o entonces como una soluci%n satura!a(
Concentración en términos cuantitativos e!itar Para usos cient'/icos o t3cnicos0 una apreciaci%n cualitati$a !e la concentraci%n casi nunca es su/iciente0 por lo tanto las me!i!as cuantitati$as son necesarias para !escri#ir la concentraci%n( A !i/erencia !e las concentraciones e.presa!as !e una manera cualitati$a o emp'rica0 las concentraciones e.presa!as en t3rminos cuantitati$os o $alorati$os toman en cuenta !e una manera mu+ precisa las proporciones entre las canti!a!es !e soluto + !isol$ente 2ue se est"n utili&an!o en una !isoluci%n( Este tipo !e clasi/icaci%n !e las concentraciones es mu+ utili&a!a en la in!ustria0 los proce!imientos 2u'micos0 en la /armacia0 la ciencia0 etc0 +a 2ue en to!os ellos es necesario me!iciones mu+ precisas !e las concentraciones !e los pro!uctos(
Porcentae masa?masa 5 m=m6 Porcentae $olumen?$olumen 5 V=V6 Porcentae masa?$olumen 5 m=V6 Molari!a! Molali!a! ,ormali!a! Normali!a! ,racci%n molar En concentraciones mu+ pe2ue4as: Partes por mill%n 5PPM6 Partes por #ill%n 5PPB6 • •
•
Partes por trill%n 5PPT6
Otras: • •
Densi!a! Nom#res propios
Porcentae masa?masa 5 m=m6 e!itar Se !e/ine como la masa !e soluto 5sustancia 2ue se !isuel$e6 por ca!a uni!a!es !e masa !e la !isoluci%n:
Por eemplo0 si se !isuel$en F 1 !e a&7car en G 1 !e a1ua0 el porcentae en masa ser": F=5GHF6. F o0 para !istin1uirlo !e otros porcentaes0 F m=m 5en in1l3s0 =6( Porcentae $olumen?$olumen 5 V=V6 E.presa el $olumen !e soluto por ca!a cien uni!a!es !e $olumen !e la soluci%n( Se suele usar para me&clas l'2ui!as o 1aseosas0 en las 2ue el $olumen es un par"metro importante a tener en cuenta( Es !ecir0 el porcentae 2ue representa el soluto en el $olumen total !e la !isoluci%n( Suele e.presarse simpli/ica!amente como 9% v/v(
Concentraci%n en masa 5 m=V6 Se pue!en usar tam#i3n las mismas uni!a!es 2ue para me!ir la !ensi!a! aun2ue no con$iene com#inar am#os conceptos( La !ensi!a! !e la me&cla es la masa !e la !isoluci%n !i$i!i!a por el $olumen !e 3sta0 mientras 2ue la concentraci%n en !ic-as uni!a!es es la masa !e soluto !i$i!i!a por el $olumen
!e la !isoluci%n( Se suelen usar 1ramos por litro 51=L6 + a $eces se e.presa como 9% m/v( C"lculos con porcentaes masa?masa + $olumen?$olumen Para c"lculos con los porcentaes masa?masa + $olumen?$olumen !e#emos manear !os conceptos: (
La suma !e la masa !el soluto m"s la masa !el !isol$ente es i1ual a la
masa !e la !isoluci%n( Disoluci%n soluto H !isol$ente F(
Se usa la re1la !e tres para calcular !i/erentes proporciones(
Disoluci%n soluto H !isol$ente
Cuan!o tra#aamos con masa?masa + $olumen?$olumen -a+ una relaci%n sencilla entre la !isoluci%n0 el soluto + el !isol$ente0 + !a!os !os !e estos $alores0 se pue!e calcular el tercero( La !isoluci%n es la suma !el soluto m"s el !isol$ente: •
Disolución = soluto + disolvente
* !espean!o0 •
soluto Disoluci%n ? !isol$ente
•
!isol$ente Disoluci%n ? soluto
Esto es $"li!o para cuan!o tra#aamos con masas0 o $ol7menes en los casos !e porcentae masa?masa + porcentae $olumen?$olumen !"#I$CI$& ' a6 Preparar ml !e soluci%n KFCrO> FN #6 Preparar soluci%n ml !e KFCrO> (N
c6 Preparar ml !e soluci%n 0M !e KFCrO> me&clan!o la soluci%n anterior (olución: "#
"# )
¿ eq
N
0F =
V
w PE v
¿ eq
N
V
w PE
N =
v
W
0F
W
97
97
*, =
0 ,1
0 ,1
-allan!o la solu#ili!a!
;1
l
;1
l
01
F1
.
0l
(>;l
Pero se reali&o en una /iola mu+ 1ran!e por lo 2ue se comet'a un mar1en !e error ma+or + se tu$o 2ue -acer un nue$o c"lculo para -allar la nue$a concentraci%n(
"# :
M
w PM v
"# )
M
19,39
M
194
O , 1025
w PM v 2 ,91
M
194 0,0508
--$D. -.( .-01$(
C$ H CFVF CV 05V6H 0F5VF6 0506 05V6H0F50 Q $6 0
V H VF V O0OF H VF 0O
C.1$2#I.(:
Determinar la masa !e la soluci%n para po!er pre!ecir la solu#ili!a!(
Determinar la solu#ili!a! para po!er o#ser$ar si la soluci%n es satura!a0 so#resatura!a o insatura!a + as' $eri/icar si po!emos reali&ar la soluci%n(
Determinar la canti!a! !e $olumen 2ue se necesita !e ca!a soluci%n para lo1rar una correcta soluci%n /inal(
Al utili&ar una /iola mu+ 1ran!e para una soluci%n se comete un mar1en !e error 2ue altera la concentraci%n !e las soluciones anteriores0 as' mismo ocurri% con los $ol7menes es por eso 2ue se tu$o 2ue reali&ar un nue$o c"lculo(
!"#I$CI $& 3:
Preparar ml !e SrClF cu+a concentraci%n Fppm !e cl?soluci%n ma!re
−¿
20 mg 1000
¿
x 100 ml =2 mgCl
4ramos de cloro
volumen de alícuota
G1 SrclF
1Cl?
C V CF$F
m1 SrClF
F1 Cl?
F V F0
=
Comentarios:
No se e$alu% la solu#ili!a! !e la soluci%n es por eso 2ue al /inal al reali&ar el e.perimento o#tu$imos una soluci%n so#resatura!a(
El $olumen -alla!o /ue en +a 2ue como se !io anteriormente no se e$alu% la solu#ili!a!(
!"#I1$2. $& : )eacti$o CrO(;
Cr
3 +¿
1000 ¿
. ml 0m1(;
3 +¿ ¿ Cr
Calcular los 1ramos Crcl(;
01
01 X=
La masa es mu+ pe2ue4a por lo tanto se le multiplica por un /actor -asta lle1ar a los cuatro !ecimales0 por2ue es lo 2ue pue!e me!ir la #alan&a !el la#oratorio(
M 0F 0,0512
V/ 0F;
100
V/ 0
F 0
0
!e error: 0,01 0.5
Por % F
0G 0F
0
!e error 0,01
F
0.8
. 0G
Se toma el $olumen !e F0 +a 2ue el error 2ue se comete es menor
C.1$2#I.(:
O#tu$imos la masa !e la al'cuota para as' po!er !eterminar el $olumen !e la soluci%n ma!re0 como la masa 2ue se o#tu$o /ue mu+ pe2ue4a se tu$o 2ue multiplicar por un /actor -asta o#tener la masa con cuatro !ecimales 2ue se permite me!ir en la #alan&a(
De#emos !eterminar el ma+or $olumen !e la soluci%n para as' lo1rar el $olumen !e la al'cuota0 + tener menor error +a 2ue a ma+or $olumen ten!remos menor error(
!"#I$CI $& 5: )eacti$o: R>
[ fe ( CN ) 6 ]
1 sto
(
ml !e soluci%n
ml 15 gsto 100 ml sol
$(alicuota F0F
COMENTARIOS :
El porcentae !e error 2ue nos !an como !ato nos a+u!ara a encontrar el peso !el soluto 2ue se utili&ara en la al'cuota(
El peso o#teni!o en la al'cuota nos permitir" encontrar el $olumen !e esta(
C.$C-0(I.$(
Lle1ar
a o#tener la nue$a concentraci%n a partir !e !os soluciones
tenien!o en cuenta la concentraci%n + $olumen !e las soluciones anteriores(
La masa o#teni!a para la solu#ili!a! !e#e tener cuatro !ecimales para po!er reali&ar la soluci%n +a 2ue es lo 2ue permite me!ir la #alan&a(
La soluci%n ma!re 2ue se $a a o#tener a partir !e la al'cuota !e#e tener el ma+or $olumen posi#le para as' tener menor porcentae !e error(
#C.1$DCI.$(
No !e#emos pipetear con la #oca +a 2ue en ella se encuentra muc-os microor1anismos + pue!en reaccionar con al17n componente !e la soluci%n + alterarla(
Utili&ar los instrumentos a!ecua!os 5/iola6 para e$itar un error m".imo(
Tener cui!a!o con la muestra a tratar0 para as' e$itar p3r!i!as + no alterar la muestra resultante(
)I)-I.4#6I
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