PREPARACIÓN Y VALORACIÓN DE SOLUCIONES
PRÁCTICA N° 5
Todos estamos en contacto diario con las soluciones químicas (jugos, refrescos, café, refrescos, café, rio, mar, etc.). Y las plantas las plantas también, cuando sus raíces contactan la solución del suelo. suelo. Cuando se introduce un poquito de azúcar de azúcar dentro de un vaso lleno de agua, de agua, se observa que el azúcar desaparece sin dejar rastro de su presencia en el agua. Lo primero que se piensa es que hubo una combinación química, es química, es decir, que las dos sustancias reaccionaron químicamente, lo que significa que hubo un reacomodo entre sus átomos. Sin embargo, simplemente sucedió que ambas sustancias se combinaron físicamente y formaron una mezcla homogénea o solución. A la unión de dos o más sustancias se le conoce como combinación; estas combinaciones pueden ser de dos tipos: a. combinaciones químicas: Las combinaciones químicas se conocen como enlaces químicos; estas combinaciones consisten en la unión de dos o más sustancias, cuyos átomos o moléculas se unen entre sí mediante fuerzas llamadas enlaces químicos, y sólo mediante procedimientos mediante procedimientos químicos es posible separar tales sustancias combinadas; por ejemplo, al combinar agua (H2O) con cal viva (CaO), entonces se forma el Hidróxido de Calcio. Aquí hubo una combinación química, puesto que los átomos del agua y la cal se reacomodaron originando así el Hidróxido de Calcio. b. Combinaciones físicas: Las combinaciones físicas se conocen como mezclas, las que son de dos tipos: heterogéneas y homogéneas. En las mezclas las mezclas heterogéneas, las sustancias que se mezclan no se distribuyen uniformemente, por lo que se pueden distinguir ambas sustancias mezcladas; en las mezclas homogéneas, las sustancias mezcladas si se distribuyen uniformemente, y toda la mezcla se observa como si fuese una sola sustancia, es decir, las sustancias no se pueden distinguir una de la otra, pues han formado una sola fase(homogénea). Un ejemplo lo constituyen los perfumes, que contienen agua, alcohol y esencia, y sin embargo ninguna de las tres sustancias puede distinguirse; a este tipo de mezclas se les denomina disoluciones o simplemente soluciones.
LABORATORIO DE QUÍMICA GENERAL- FQIQ
1
PREPARACIÓN Y VALORACIÓN DE SOLUCIONES
PRÁCTICA N° 5
Aprender a determinar cualitativamente las diferentes cantidades de soluto para preparar soluciones con concentraciones en unidades físicas y químicas.
Aprender a preparar soluciones de diferentes concentraciones, desde diluidas hasta concentradas.
Estandarizar y valorar soluciones.
Aprender a medir la temperatura, presión y volumen de acuerdo a las condiciones con las cuales se trabaja en la experimentación.
LABORATORIO DE QUÍMICA GENERAL- FQIQ
2
PREPARACIÓN Y VALORACIÓN DE SOLUCIONES
PRÁCTICA N° 5
Son sistemas homogéneos de composición variable. Una solución está formada generalmente por dos componentes, un Solvente y un Soluto. Son mezclas perfectamente homogéneas de dos o más sustancias que guardan cierta afinidad. Presenta las siguientes características:
El proceso por el cual se forma la solución se conoce como disolución. Las partículas disueltas son pequeñas respecto a las suspensiones o coloides Las sustancias que forman una solución deben ser: -
Miscibles: Se disuelven en toda proporción, así como el alcohol etílico y el agua Parcialmente solubles: Se disuelven de acuerdo a la solubilidad del soluto teniendo en cuenta la temperatura: por ejemplo, la sal de mesa en agua.
Importancia de las soluciones
La materia se presenta con mayor frecuencia en la naturaleza en forma de soluciones, dentro de las cuales se llevan a cabo la gran mayoría de los procesos químicos. Muchas de estas mezclas son soluciones y todas ellas rodean a los seres vivos (agua de mar, de río, suelo, aire, sustancias comerciales, etc.), por lo que nuestra existencia depende de las mismas, en menor o mayor grado. Además, en el interior de una persona existen soluciones tales como la saliva, sangre, orina, ácidos y bases diluidos, etc. La industria genera infinidad de soluciones en forma de drogas, medicinas, desinfectantes, bebidas gaseosas, cosméticos, etc.
Partes de una solución (componentes)
Solvente: Sustancia que está en mayor proporción en una solución, y es la que disuelve al soluto. Soluto: Es la que se encuentra en menor proporción en una solución, y que es disuelta por el solvente.
SOLUCIÓN = SOLUTO + SOLVENTE
LABORATORIO DE QUÍMICA GENERAL- FQIQ
3
PREPARACIÓN Y VALORACIÓN DE SOLUCIONES
PRÁCTICA N° 5
Tipos de soluciones (concentraciones de las soluciones) a. Solución diluida o insaturada: Es aquella solución en la cual hay una mínima cantidad disuelta en el solvente. b. Solución saturada: Es aquella que contiene la máxima cantidad de soluto que el solvente puede diluir o deshacer, por lo tanto, cualquier cantidad de soluto que se añada no se disolverá; la solución sigue teniendo menos soluto y más solvente. c. Solución concentrada: Es aquella cuya cantidad de soluto es mayor que la del solvente.
Es la cantidad de soluto presente en una cantidad dada de solvente o de solución. Las unidades de concentración nos indican la cantidad de soluto (y de solvente) que contiene una solución. Por lo general, las soluciones a estudiar son acuosas, es decir, tienen como solvente el agua. Las concentraciones de las soluciones se pueden expresar en: Unidades físicas y químicas.
a. Unidades físicas: Porcentaje de peso en peso en peso.- Se refiere a las partes en peso de un componente o soluto por 100 partes en peso de la solución (%p/p) Porcentaje de volumen en volumen.- Expresa las unidades de volumen de soluto disuelto en una muestra de 100 unidades de volumen de solución. No tiene unidades, el soluto se expresa en las mismas unidades que la solución.(%V) Porcentaje de masa en volumen.- Expresa los gramos de soluto en 100ml de solución (%m/V).
LABORATORIO DE QUÍMICA GENERAL- FQIQ
4
PREPARACIÓN Y VALORACIÓN DE SOLUCIONES
PRÁCTICA N° 5
b. Unidades químicas: Fracción molar (X).- también conocido como tanto por uno molar. Es la relación del número de moles de soluto respecto al número de moles totales de la solución.
=
t
Molaridad (M): Indica el número de moles de soluto disuelto en un litro de solución.
=
() (L)
Normalidad (N): Nos indica el número de equivalente- gramo de soluto por litro de solución.
=
#−(−) ()
Molalidad (m): Nos indica el número de moles de soluto por kilogramo de solvente en una solución.
=
() ()
Equivalente gramo: Es el peso de un mol (expresado en gramos) dividida entre la carga iónica (valencia) de la sustancia. Ejemplos: a. Eq-g H2SO4 b. Eq-g Ca(OH)2 c. Eq-g CaCO3
98g/2 = 49 g 74g/2 = 37 g 100g/2= 50 g
LABORATORIO DE QUÍMICA GENERAL- FQIQ
5
PREPARACIÓN Y VALORACIÓN DE SOLUCIONES
PRÁCTICA N° 5
DETALLES EXPERIMENTALES PREPARACIÓN Y VALORACIÓN DE SOLUCIONES 1. Materiales: Balanza. Fiolas. Matraces de enlenmeyer. Pipeta. Propita. Baguetas. Balanza. Piceta. Bureta. Vasos de precipitación. Soporte universal de pinzas. 2. Reactivos: Hidróxido de sodio (NaOH). Cloruro de sodio (NaCl(ac))). Ácido clorhídrico (HCl). Carbonato de sodio (Na2CO3). 3. Indicadores: Fenolftaleína. Anaranjado de metilo. 4. Detalles: A. Solución de NaCl al 10% en peso (p/v) a) Comenzamos tarando un vaso de precipitación en la balanza y luego le echamos NaCl, hasta que la balanza indique un 1g. b) Después llenamos el vaso de precipitación con 9 ml de agua destilada. c) Luego lo agitamos con la bagueta hasta disolverlo y esta solución viene a ser el 10% en peso.
B. Solución de NaCl al 10% de peso en volumen (p/v) a) Nuevamente taramos otro vaso de precipitación y echamos NaCl, hasta que la balanza indique 1g. b) Luego llenamos el vaso de precipitación con 50 ml de agua destilada y esta solución la agitamos. c) Después pasamos la solución a una fiola y en está comenzamos a agregarle agua destilada con ayuda de la pipeta y propipeta hasta 100ml y luego lo agitamos hasta que sea homogénea. d) Terminado esto podemos lavar los vasos de precipitación con agua destilada, para usarlos en las siguientes soluciones.
LABORATORIO DE QUÍMICA GENERAL- FQIQ
6
PRÁCTICA N° 5
PREPARACIÓN Y VALORACIÓN DE SOLUCIONES
C. 100 ml de una solución de NaOH 0,1M aproximadamente a) Taramos un vaso de precipitación en la balanza, pesando 0,43g. de NaOH, luego lo disolvemos con 20ml de agua destilada agitándolo con la bagueta. b) Luego esta solución lo vaciamos a otra fiola y lo llenamos con agua destilada hasta obtener un volumen de 100 ml y lo agitamos hasta sea homogénea. c) Luego guardamos esta solución. Comenzamos a calcular su molaridad: Molaridad =
=
n(moles) V
0,43 400,1
=
()
= 0,1075
D. Solución de HCl 0,1N aproximadamente a) Con los datos establecidos comenzamos a calcular el volumen de HCl : D= 1,18 g/ml 37,25%
=
W Dx%W
100 =
0,3725 1,18x 37,25
= 0,83
b) Luego agregamos esos 0,83 ml de HCl en una fiola con 50 ml de agua destilada. c) Seguimos agregando agua destilada en la fiola hasta llenar 100 ml. d) Después se utiliza la pipeta y la propipeta para trasladar la solución a una bureta de 50 ml, pero antes se lava la bureta con un poco de la solución. e) Dejamos a un lado la solución contenida en la bureta.
E. 100 ml de una solución estándar de Na2CO3 a) En un vaso de tarado en la balanza comenzamos a pesar el Na2CO3 hasta que la balanza indique 0,53g. b) Lo disolvemos con 50 ml de agua destilada y lo agitamos con la bagueta. c) También lo trasladamos la solución a la fiola de 100 ml y luego le agregamos 35 ml de agua y echamos otros 15 ml de agua destilada al vaso de precipitación para así enjuagarlo y ver que no quede un poco de solución. LABORATORIO DE QUÍMICA GENERAL- FQIQ
7
PRÁCTICA N° 5
PREPARACIÓN Y VALORACIÓN DE SOLUCIONES
d) Y también estos 15ml lo vaciamos a la fiola para así completar 100 ml y agitamos para homogenizar. e) Procedemos a calcular la normalidad: N=
=
() ( )
( ) =
=
0,53 530,1
Masa molecular θ
=
106 2
= 0,1
= 53
F. Estandarización de la solución de HCl aproximadamente 0,1 N con la solución Na2CO3. I. Prueba: a) De la preparación obtenida en D – e), puesta en la bureta. b) Sacamos 10 ml de la solución E-d y lo vaciamos a un matraz de Erlenmeyer y se le echa 3 gotas de un indicador de anaranjado de metilo, obteniendo un color amarillento. c) Ponemos el matraz debajo de la bureta que está sujeta por un soporte de pinzas. d) Dejando caer gota a gota la solución de HCl puesta en la bureta de 50 ml. e) Esto se hará hasta que el color de la solución pase de amarillo a un rosado claro. f) El volumen total del ácido puesta en la bureta fue de 50 ml y al final notamos queda en la bureta un volumen de 41,4 ml. g) Optando que se el volumen desalojado fue de 8,6 ml. II.
Prueba: a) Igualmente se echan 10 ml de la solución de Na2CO3 en el matraz de Erlenmeyer. b) Procedemos a echarle 3 gotas del indicador de anaranjado de metilo. c) Después vaciamos gota a gota el acido de la bureta y hasta que el color pase de amarillo a rosado. d) Y al final notamos que el volumen de acido fue 11,7 ml. e) Sacamos un promedio de la prueba I y II. Promedio (volúmenes) = (8,6 + 11,7)/2 = 10,15 ml. f) Entonces pasamos a calcular la normalidad del HCl. LABORATORIO DE QUÍMICA GENERAL- FQIQ
8
PRÁCTICA N° 5
PREPARACIÓN Y VALORACIÓN DE SOLUCIONES
() () = N(Na2CO3) x V(Na2CO3) () 10,15 = 0,1 10
N(HCl) = 0,098
G. Valoración de la solución de NaOH aproximadamente 0,1 M con la solución de HCl. a) Ahora se saca 10 ml de la solución C-c, y se la llega a colocar en el matraz de Erlenmeyer. b) Se añade 3 gotas del indicador esta vez es fenolftaleína, reaccionando hasta formar un color morado. c) Finalmente el matraz se pone debajo de la bureta y este ácido comienza a caer gota a gota, hasta un volumen determinado, pues la solución del matraz deberá volverse incoloro. d) Se obtiene que el volumen desalojado es 10,9 ml, llegando así a calcular también la normalidad. e) Siendo la normalidad: () () = N(NaOH) x V(Na2OH)
0,098 x 10,9 ml = N(NaOH) x 10 ml N(NaOH) = 0, 1068.
Reactivos
Masa
Volumen
Eq - g
molaridad
normalidad
HCl
0,83 g
0,83 ml
36,5
0,098
0,098
Na2CO3.
0,53 g
0,1 L
53
0,1
0,1
NaOH
0,43 g
0,1 L
40
0,1068
0,1068
LABORATORIO DE QUÍMICA GENERAL- FQIQ
9
PREPARACIÓN Y VALORACIÓN DE SOLUCIONES
Química General – Petrucci 8va Edición
Química General – Raymond Chang
Química preuniversitaria – Wilfredo Florentino La Torre; Editorial Moshera
Química General – L. Brown, Lemay, Bursten,Woodwardpág.
Química General – Frederick R. Longo pág.
PRÁCTICA N° 5
LABORATORIO DE QUÍMICA GENERAL- FQIQ
1 0
