DATOS

 

PREPARACION DE SOLUCIONES Y DTERMINACION DE SU CONCENTRACION

https://www.youtube.com/watch?v=MdKOjS8-oNw

OBJETIVOS

 

      

Comprender el concepto de soluciones y las propiedades que las caracterizan. Preparar soluciones a partir de compuestos sólidos y líquidos y soluciones a partir de soluciones concentradas. Realizar cálculos matemáticos para determinar las concentraciones de las soluciones  preparadas. Adquirir destrezas en el manejo de los instrumentos de laboratorio requeridos para la  preparación de soluciones. soluciones.

MARCO TEORICO

 

Se denomina solución o disolución química a una mezcla homogénea de dos o más sustancias químicas puras. Una disolución puede ocurrir a nivel molecular o iónico y no constituye una reacción química. Toda solución química presenta, como mínimo, dos componentes: un soluto (el que es disuelto en el otro) y un solvente o disolvente (que disuelve al soluto). En el caso del azúcar disuelto en agua, el azúcar es el soluto y el agua es el disolvente. La formación de soluciones y mezcla s de sustancias es fundamental para el desarrollo de nuevos materiales y para el entendimiento de las fuerzas químicas que permiten a la materia combinarse. En general, toda solución química se caracteriza por:    

Soluto y solvente no pueden separarse por métodos físicos como filtración o tamizado, ya que sus partículas han constituido nuevas interacciones químicas. Poseen un soluto y un solvente (como mínimo) en alguna proporción detectable. A simple vista no pueden distinguirse sus elementos constitutivos. Únicamente pueden separarse soluto y solvente mediante métodos como la destilación, la cristalización o la cromatografía.

Las químicas pu pueden eden clasificarse de acuerdo a dos criterios; la proporción entr entree el solutosoluciones y el disolvente:    

Diluidas. Cuando la cantidad de soluto respecto al solvente es muy pequeña. Por ejemplo: 1 gramo de azúcar en 100 gramos de agua. Concentradas. Cuando la cantidad de soluto respecto al solvente es grande. Por ejemplo: 25 gramos de azúcar en 100 gramos de agua. Saturadas. Cuando el solvente no acepta ya más soluto a una determinada temperatura. Por ejemplo: 36 gramos de azúcar en 100 gramos de agua a 20 °C. Sobresaturadas. Como la saturación tiene que ver con la temperatura, si incrementamos la temperatura, se puede forzar al solvente a tomar más soluto del que ordinariamente puede, obteniendo una solución sobresaturada (saturada en exceso, digamos).

Concentración de una solución química La concentración es una magnitud que describe la proporción de soluto respecto al solvente en una disolución. Esta magnitud se expresa en dos tipos distintos de unidades: Unidades físicas. Aquellas que se expresan en relación al peso y al volumen de la solución, en forma porcentual (se multiplican por 100). Por ejemplo: %Peso/peso. Se expresa en gramos de soluto sobre gramos de solución. %Volumen/volumen. %Volumen/volum en. Se expresa en centímetros cúbicos (cc) de soluto sobre cc de solución. %Peso/volumen. Combina las dos anteriores: gramos de soluto sobre cc de solución Unidades químicas. Aquellas que se expresan en sistemas de unidades químicas

 

Molaridad (M). Se expresa en número de moles de soluto sobre un litro de solución o un kilogramo de solución.: Solución química Donde n(X) es la cantidad de moles del componente X y Vdisolución es el volumen de la disolución. La molaridad se expresa en moles/Ldisolución. Fracción molar (Xi). Se expresa en términos de moles de un componente (solvente o soluto) en relación con los moles totales de la solución, de la siguiente manera: Xsolución = moles de soluto / (moles de soluto + moles solvente) Xsolvente = moles de solvente / (moles de soluto + moles solvente) Siempre contemplando que: Xsolvente + Xsolución = 1 La fracción molar es adimensional, es decir, no se expresa en unidades de medición. Molalidad (m). Es la proporción entre el número de moles de cualquier soluto disuelto por kilogramos de disolvente. Se calcula de la siguiente manera: Solución química Donde m(X) es la molalidad de X, n(X) es el número de moles de X y masa(disolvente) es la masa de disolvente expresada en kg. Es importante aclarar que la molaridad se expresa por kg (1000g) de disolvente. Se expresa en unidades de mol/kg.

PROCEDIMIENTO.

 

 

Preparación de una solución saturara de NaCL

Para preparar la solución, medimos 250 ml de agua cristal y la colocamos en un vaso de vidrio, se le fue agregando cucharaditas de sal, hasta que ya no se disolviera más sal, “esto se observa cuando al agregar sal a la solución en preparación no se disuelven los granos agregados y aparecen unos cristales en el fondo del vaso”. Luego dejamos sedimentar solución saturada de NaCl. la solución y separamos la parte líquida de la sólida y así obtuvimos la 

Método Evaporación.

Medimos 50 ml de la solución saturada de NaCl, preparada anteriormente. Pesamos un recipiente de aluminio, este peso lo llamamos W1. Agregamos los 50 ml de solución saturada al recipiente de aluminio y volvimos a pesar todo el sistema, a este peso lo llamamos W2, y a los 50 ml de solución lo llamamos Volumen de la solución. Colocamos el recipiente de aluminio con la solución saturada de NaCl, en una estufa encendida. Dejamos evaporar toda el agua, hasta que toda la sal estuviera sin agua. Retiramos el recipiente de la estufa y lo dejamos enfriar a temperatura ambiente. Ya frio el sistema, pesamos nuevamente todo, a este peso lo llamamos W3.  

Preparación de 100 ml de una solución de HCl 0,1 N

Para preparar los 100 ml de HCl de concentración 0,1 N de HCl, medimos con una pipeta 0,82 ml de HCL del frasco que contiene la solución de ácido al 37% y lo llevamos a un matraz volumétrico de 100 ml y completamos el volumen con agua destilada, hasta el aforo, o sea, hasta los 100 ml. Así obtuvimos la solución de HCl 0,1 N.  

Preparación de 100 ml de una solución de NaOH O,1 N

Para preparar la solución de NaOH de concentración 0,1 N, pesamos 0,40 gm del reactivo que se encuentra en el frasco y lo llevamos a un matraz de 100 ml y completamos el volumen con agua destilada hasta el aforo, o sea, hasta los 100 ml. Así obtuvimos la solución de NaOH 0,1 N  

Titulación.

Colocamos un matraz cargado debajo de cada una de la buretas, se procedió a llenarlas y enrasarlas con una solución de NaOH y la otra de HCl 1N que se proporcionara. Se agregó a la bureta 10.5 ml de NaOH en el matraz. Se agrega agua destilada. Se colocó el matraz debajo de la bureta que contiene contiene el HCL y dejar caer gota a gota has hasta ta obtener el cabio de coloración.

DATOS.

 

 Primera parte: expresión

de las unidades físicas y químicas de concentración de la

solución saturada de NaCl Datos de preparación de una solución saturada de NaCl Y método de evaporación

Peso del recipiente vacío= W1 Peso del recipiente+50 ml de la solución satura= W2 Peso del recipiente+la sal ya seca = W3 Volumen de la solución= 50 ml W1= 175 g W2= 235g W3= 200g Primero hallamos la masa de la solución solución , la masa del soluto, masa del so solvente lvente y volumen de la solución en litros. Masa de la solución= W2-W1 Masa de la solucion= 235g-175g Masa de la solucion =60 g Masa del soluto=W3-W1 Masa del soluto=200g soluto=200g-175g -175g Masa del soluto=25g Masa del solvente=W2-W3 Masa del solvente=235g solvente=235g-200g -200g Masa del solvente=35g Volumen de la solución(L)=Vs solución(L)=Vsol/1000 ol/1000 Volumen de la solución=50ml/1 solución=50ml/1000 000 Volumen de la solución=0.05 L Calculamos todas las unidades de concentración de la solución saturada de NaCl expresada en unidades físicas y unidades químicas.

%P / P

 

%

 P   Psoluto ∗100 =  P  Psolucion

%

 P 25 g = ∗100  P 60 g

%

 P

=0.416

 P %P /V  %

 P   Psoluto  = ∗100 V   Psolucion

%

 P   25 g  = ∗100 V  50 ml

%

 P  =0.5 V 

Densidad

 ρ =

m v

 ρ =

  25 g 50 ml

=0.5

Formalidad del NaCl

 F =

 

¿ PFG

volumen volum en dela solucion solucion  

58.443 g

 Formalidad del NaCl = 0.05 L de solucion =1168.86 Molaridad del Na+, Molaridad del Cl-

 Molaridad = n Na= n Na=

  moles moles de soluto soluto volumendesolucion

masa dela masa de la sustan sustancia cia masa molecular molecular   25 g 22.98 g / mol

=1 mol

 

molaridad Na =

n Cl =

  25 g 35.453 g

1 mol 50 ml

=0,02

= 0.7 mol

mol morida mor idad d Cl = 0.7 mol  = 0.014 50 ml Molalidad de la solución satura de NaCl

molalidad =

molesdel soluto kg del solven solvente te

  25 g

n NaCl NaCl=

=0.43 mol

58.443 g

mol molaridad NaCl =

0.43 mol

=12.2

0.035 Normalidad del NaCl

 N =

¿ Eq −g so solu luto to  L solucion

¿ Eg− g =

  Masa masa equivalente equivalente

 Masa equivalente=

 M  58.443  = =29.2 θ 2

g 0.85 ¿ Eq− g = 25 29.2 =  N =

0.85 0.05

=17

Fracción molar del soluto (NaCl)

 Fracciónmolar  Fracción molar = n H   2 2O=

  molessoluto molessoluto + solvente

  35 g 18 g / mol

=1.9 mol

 

 Fracciónmolar  Fracción molar =

  0.43 0.43 + 1.9

=0.18

fracción molar del solvente (H2O).

 Fracciónmolar  Fracción molar =  Fracciónmolar  Fracción molar =  

  molessolvente molessoluto + mole solvente solvente   1.9 0.43 + 1.9

=0.81

Segunda parte: titulación son las concentraciones de las soluciones de HCl y NaOH

Preparación de 100 ml de una solucion de hcl 0,1 N

 Nº eq− gr HCl =V x N  ¿ 0,100 eq − gr / ¿ x 0,1 < ¿  Nº eq− gr HCl =0,01 eq − gr HCl

Para convertir eq-gr en gramos utilizamos la siguiente expresión,  Nº gm HCl = Nº eq − grHCLx 1   PEG gmHCl HCl HCl x ¿ 0,01 eq − gr HCl

 36,5 gm HCl

1 ea −g HCl HCl  Nº gm HCl =0,365 gmHCl ( 100% )

Estos gramos de HCl como provienen de un cálculo estequiométrica son de 100% de  pureza El frasco del reactivo HCl viene a una concentración del 37%, por lo tanto, debemos convertir los gramos de HCl puros a gramos de HCL al 37%, con la siguiente expresión: gmHCl ( 37 % )= gmHCl ( 100% )/ 0,37 ¿ 0,365 / 0,37

gmHCl ( 37 % )=0,9865 gmHCl

Debido a que el frasco contiene es una solución líquida de densidad 21,19 g/ml, debemos convertir los gm de HCl en ml de HCl, con la siguiente expresión:  Nº ml HCl ( 37 % )=0,9865 g HClx

  1 ml 1 , 19 g

 Nº ml HCl ( 37 % )=0 , 83 ml

Preparación de 100 ml de una solucion de NOH a 0.1 N

 Nº eq− gr NaOH =V x N  ¿ 0,100 eq − gr / ¿ x 0,1 < ¿

 

 Nº eq− gr NaOH = 0,01 eq − gr NaOH 

Para convertir eq-gr en gramos utilizamos la siguiente expresión,   gm NaOH  NaOH  1 PEG NaOH   40,0 gm NaOH  NaOH  NaOH x ¿ 0,01 eq − gr NaOH NaOH  1 ea − g NaOH   Nº gm NaOH =0,40 gm NaOH ( 100% )

 Nº gm NaOH = Nº eq − gr NaOH NaOH x

Datos de las titulaciones A) Titu Titulac lación ión de la solu solució ción n de de N NaOH aOH prep prepar arada ada con con u una na ssolu oluci ción ón de de HC HCll d dee concentración conocida

Ma = concentración molar de la solución acida o patrón, de concentración conocida, cuyo valor es de 0,1055 M Va = volumen de la solución acida o patrón = 20 ml Mb = concentración molar la solución básica de(1) NaOH preparada, de concentración desconocida. Se calcula condeayuda de la expresión Vb = volumen de la solución básica, lo que se gastó para hacer la titulación = 20,5 ml B) Titu Titulac lación ión de la la soluc solución ión de HCl HCl p pre repa parad rada a con con la soluc solución ión de NaO NaOH H prep prepar arada ada a la cual se le determino la concentración molar en la titulación anterior, o sea, que ya se conoce su concentración.

Ma = concentración molar de la solución de HCL preparada, de concentración desconocida. Se calcula con ayuda de la expresión (1) Va = Volumen de la solución acida de concentración desconocida que es de 20 ml Mb = concentración molar de la solución de NaOH preparada, cuyo valor se determinó en la titulación anterior. Vb = Volumen de la solución básica de NaOH preparada que se gastó para hacer la segunda titulación = 19,5 ml

 

RESULTADOS Primera parte: Tabla 1. Expresión de las unidades físicas y químicas de concentración de la solución saturada de

 NaCl Unidades físicas y químicas de concentración de la solución saturada de NaCl

Masa Solucion (g) Masa soluto (g) Masa solvente (g) Volumen solución (L) %P/P %P/V Densidad (g/ml) Formalidad NaCl Molaridad Na (M) Molaridad Cl (molal) Molalidad solución saturada NaCl (M)  Normalidad NaCl (N) Fraccion molar NaCl Fraccion Molar H2O 

60 25 35 0.05 0.416 0.5 0.5 1168.86 0,02 0.014 12.2 17 0.18 0.81

Segunda parte:  parte: Titulación de las concentraciones de las soluciones de HCl y NaOH

Tabla 2. 2.  Preparación de 100 ml de una

solución de HCl 0,1 N

UNIDADES DE CONCENTRACION CONCENTRACION DE LA SOLUCION DE HCl 0. 0.1 1N

Eq-g Gramos utilizados de HCl Densidad de HCl Concentración HCl Gramos HCl Mililitros HCl

0.01 0.40 g 21,19 g/ml 37% 0.9865 g 0,83 ml

Tabla 3. Preparación de 100 ml de una solucion de NOH a 0.1 N UNIDADES DE CONCENTRACION CONCENTRACION DE LA SOLUCION DE NaOH 0.1 N

 

Eq-g Gramos utilizados de NaOH Litro de solucion Concentración NaOH

0.01 0.40 0.1 L 100%

ANALISI DE RSULTADOS TITULACION Operación para determinar la concentración de una solución a parr de otra solución de concentración conocida y con la cual reacciona químicamente. Esta operación volumétrica se fundamenta en la neutralización que experimentan las dos soluciones al reaccionar y que se puede evidenciar al conseguir un cambio de coloración mediante el uso de un indicador apropiado. El indicador ulizado vira de color cuando el pH de la solución cambia e indica que la candad estequiométrica para producir un compuesto conocido al poner en contacto las dos soluciones ha sido alcalinizada. Esto permite el cálculo de concentraciones o volúmenes de la solución de HCl a parr de los datos de una solución conocida como es el caso del cloruro de sodio. El momento en que se produce el cambio de coloración se denomina punto nal de la tulación.

 

CONCLUSION

CUESTIONARIO

1) Como se clasican las soluciones según su solubilidad de acuerdo a las condiciones de la solubilidad, puede hablarse de solución diluida (la candad de soluto aparece en mínima proporción con respecto al volumen), solución concentrada (con una candad importante de soluto), solución insaturada (no alcanza la candad máxima tolerable de soluto), solución saturada (cuenta con la mayor candad posible de soluto) o solución sobresaturada (conene más soluto del que puede exisr). 2) Como se afectarán los resultados si al obtener el W3 todavía le queda agua al sistema 3) Como se afectarán los resultados si los pesos se obenen con el e l sistema todavía calientes 4) Cuál es la diferencia entre Formalidad y Molaridad 5) Como se dene el método de evaporación La evaporación se dene como proceso sico que consiste en el paso lento lento y gradual de un estado líquido hacia un estado gaseoso, tras haber adquirido suciente energía para vencer a la tensión supercial 6) Como se dene el método de tulación La tulación es un procedimiento cuantavo analíco de la química. Con la tulacion puede determinar la concentración desconocida en un líquido añadiéndole reacvos de un contenido conocido.

 

7) Por qué se uliza una bureta para medir los volúmenes ulizados en el método de tulación 8) Como se calcula el peso equivalente de una sustancia cualquiera Masa equivalente(o peso equivalente) = Masa molar/ nº de funciones por molécula. 9) Cómo se dene un indicador y para que se uliza 10)Mencione al menos 3 eventos en donde pueda aplicar estos métodos en su desempeño profesional