Lab. Disoluciones y Diluciones

 

Práctica No. 5 Disoluciones y Diluciones -1 de 6 

Laura Suarez1, Catalina Suarez2 

Práctica No. 5 Disoluciones y Diluciones Abstract

Solutions are solvent, homogeneous of concentration. two or more substances. The properties these solutions dependby onestablishing the relativeaamounts of solute and in othermixtures words, its This concentration can be of expressed quantitatively relation  between the amount of solute and the amount of solvent or the amount of solution. One of the phenomena linked to solutions, i s dilution, which is the process of obtaining lower lo wer concentration solutions from concentrated solutions. This lab practice is i s performed in order to prepare a 0.1 M NaCl solution, separate the components of a solution (solute and solvent), make dilutions of different concentrations from a stock solution, and prepare a NPK fertilizer solution 15:15:15. Key Words: Solution-Solute-Solvent-Concentration-Dilution-Stock Solution-NPK fertilizer solution 15:15:15

3. Fichas Técnicas

1. Introducción

Las disoluciones son mezclas homogéneas de dos o más sustancias. Las propiedades de las disoluciones dependen de las cantidades relativas de soluto y disolvente, es decir, de su concentración. Dicha concentración se puede expresar de manera cuantitativa al establecer una proporción entre la cantidad de soluto y la cantidad de disolvente o la cantidad de disolución. Uno de los fenómenos ligado a las disoluciones, es el de la dilución, que es el proceso de obtener disoluciones de más baja concentración a partir de disoluciones concentradas. En esta práctica de laboratorio se se realiza la preparación de una disolución de NaCl 0,1 M, se separan los componentes de una disolución (soluto y solvente), se realizan diluciones de diferentes concentraciones a partir de una disolución concentrada, y se prepara una disolución fertilizante NPK 15:15:15.

Anexo 1. Ficha técnica de hidróxido de sodio Anexo 2. Ficha técnica de sulfato de níquel hexahidatrado Anexo 3. Ficha técnica de urea urea Anexo 4. Ficha técnica de carbonato de potasio Anexo 5. Ficha técnica de fosfato disódico di sódico anhidro 4. Metodología

4.1. Preparación de 100 mL de disolución de hidróxido de sodio 0,1 M Pesar 0,404 g de NaOH

Transferir a vaso  precipitado

Agregar no mas de 20 mL de agua.

Agitar hasta disolver sólido

Transferir a  balon aforado de 100 mL

Enjaguar vaso  precipitado

Transferir enjuagues a  balon aforado

Adicionar agua hasta línea de aforo.

Tapar balón y agitar

2. Objetivos

  Aplicar



 



   

 

   

 

los conocimientos sobre los cálculos de concentración de las disoluciones. Usar correctamente las técnicas de preparación de disoluciones y diluciones. Preparar una disolución a partir del reactivo sólido. Preparar una disolución a partir de una disolución más concentrada. Preparar diluciones Separar por evaporación, los componentes de una disolución.

Transferir a vaso  precipitado y rotular  Figura 1. Preparación de 100 mL de solución de hidróxido de

sodio 0,1 M

1

 Código: 00837771934

2

 Código: 3287138746

 

Práctica No. 5 Disoluciones y Diluciones -2 de 6  4.2. Separación de los componentes de una disolución

Pesar vidrio de reloj.

Medir volumen con  pipeta.

Agregar 10 mL de líquido a vidrio de reloj.

Pesar vidrio de

Verter agua en

Colocar vidrio

reloj con líquido

vaso  precipitado

de reloj encima

Calentar vaso  precipitado

Secar disolución

Pesar vidrio de reloj con soluto

4.4. Preparación de una disolución de un fertilizante NPK 15:15:15 (Triple quince) Pesar 0,943 g de  Na2HPO4 ⋅ 2H2O, 0,055 g de K 2CO3 y 0,804 g de urea.

Transferir a vaso  precipitado

Adicionar 50 mL de agua

Agitar 

Adicionar 50 mL de agua

Agitar hasta disolver 

Registrar datos.

Figura 2. Separación de los componentes de una disolución de

Transferir a  botella y rotular 

 NiSO4 ⋅ 6H2O mediante evaporación. Figura 4. Preparación de 2,5 g de fertilizante NPK 15:15:15 a

 partir de Na2HPO4 ⋅ 2H2O, K 2CO3 y urea.

4.3. Preparación de diluciones Tomar una alícuota de determinado volumen

Transferir a un  balón aforado. de 100 mL

5. Datos y Observaciones

Llenar hasta línea de aforo

Figura 3. Preparación de una disolución 20 veces más diluida

que la disolución de partida. Este procedimiento procedimiento se realiza para preparar diluciones de alícuotas de 5,00 mL, 10,00 mL, 15,00 mL y 20,00 mL.

5.1. Preparación de 100 mL de disolución de hidróxido de sodio 0,1 M Tabla 1. Datos para la preparación de 100 mL de hidróxido de sodio 0,1 M Masa de Soluto ()   Volumen de Disolución () 

0, 0,40 4044 ± 0, 0,00 0022  100, 100,00 ± 0, 0,55 

5.2. Separación de los componentes de una disolución solución de NiSO4 ⋅6H2O obtenidos a Tabla 2. Datos de la solución  partir de evaporación. Masa vidrio de reloj vacío ()   Volumen de disolución ()  Masa vidrio de reloj con disolución ()   Masa de disolución   Densidad () de disolución (⁄)  Masa vidrio de reloj con soluto ()  

35 35,5 ,597 97 ± 0, 0,00 0022  10,0 10,000 ± 0, 0,02 02  45 45,7 ,786 86 ± 0, 0,00 0022  10 10,1 ,189 89 ± 0, 0,00 0033  1, 1,01 0199 ± 0, 0,00 0022  36 36,0 ,086 86 ± 0, 0,00 0022 

 

Práctica No. 5 Disoluciones y Diluciones -3 de 6  Masa del soluto ()   Masa del solvente ()  

0,48 0,4899 ± 0,00 0,0033  9,70 9,7000 ± 0,00 0,0044 

Tabla 4.  Masa pesada de componentes de disolución de

5.3. Preparación de diluciones Tabla 3. Diluciones de solución de partida en orden decreciente

Volumen alícuota () 

Volumen Final () 

Preparación de una disolución de un fertilizante NPK 15:15:15 (Triple quince) 5.4.

fertilizante NPK 15:15:15 Sustancia Masa requerida ( g) 0,943  Na2HPO4 ⋅ 2H2O,

Fotografía

Masa pesada (g)

0, 0,94 9433 ± 0, 0,00 0022 

K 2CO3 

0,550

0, 0,55 5544 ± 0, 0,00 0022 

Urea

0,804

0, 0,80 8055 ± 0, 0,00 0022 

6. Resultados

20,0 20,000 ± 0,03 0,03 

100, 100,00 ± 0,5 0,5 

6.1. Separación de los componentes de una disolución Tabla 5. Unidades de concentración de la disolución de

 NiSO4 ⋅6H2O

n

Molaridad ()   Molalidad ói c o si D

100, 100,00 ± 0,5 0,5  la e d n ói c ar t n e c n o C

10,0 10,000 ± 0,02 0,02 

100, 100,00 ± 0,5 0,5 

0,191

()  Porcentaje peso a peso (% ⁄)  lu

15 15,0 ,0 ± 0,5 

0,186

Porcentaje peso a volumen (% ⁄ )  Fracción molar del soluto ( )  Fracción molar del solvente ( )  Partes por millón () 

4,8 4,9

3, 3,444 × 10−   1,00

4,8 ,800 × 10  

Tabla 6.  Porcentaje de error del valor experimental de la

concentración peso a peso Valor teórico de concentración peso a peso (%) 5,0

5,00 5,00 ± 0,02 0,02 

100, 100,00 ± 0,5 0,5 

Valor experimental de concentración peso a peso (%)

Porcentaje de error (%)

4,8

4,0

6.2. Preparación de diluciones . 

Figura 5. Diluciones de solución de partida en orden

decreciente de dilución.

 

Práctica No. 5 Disoluciones y Diluciones -4 de 6  7. Cálculos

Molalidad

=

7.1. Preparación de 100 mL de disolución de hidróxido de sodio 0,1 M Para conocer la cantidad de masa en gramos que se necesita  para preparar la disolución se realiza el análisis dimensional:

0,1 0,1  × 0,1   × 39,9959   1 1  ℎ = 0,404 0,404    

=

       

1   ∙ 6  0,489  ∙ 6  × 9,700    262,85   ∙ 6  1000  = 0, 0,19 1911   × 1   

Porcentaje en masa

%  = 7.2. Separación de los componentes de una disolución Los datos registrados en la tabla 2 se obtienen a través de las siguientes ecuaciones y cálculos:

%  =

        ó

0,489    × 100 = 4,80%  10,189   ó

Porcentaje peso a volumen La masa de la solución es la diferencia entre la masa del  picnómetro con la solución y la masa del picnómetro:

45,7 45,786 86 ± 0,00 0,002 2  35,5 35,597 97 ± 0,00 0,002 2 = 10,1 10,189 89 ± 0,00 0,0033g Para determinar la densidad de la solución, se divide la masa de la solución por el volumen de la disolución:

   ó ó   =    ó =

 10,1 10,189 89 ± 0,00 0,003 3 = 1,0 1,019 ± 0,00 0,0022    10,0 10,000 ± 0,00 0,002 2

La masa del soluto es la diferencia entre la masa del picnómetro con el soluto y la masa del picnómetro:

36,0 36,086 86 ± 0,00 0,002 2  35,5 35,597 97 ± 0,00 0,0022 = 0,48 0,4899 ± 0,00 0,003 3  La masa del solvente es la diferencia entre la masa de la solución y la masa masa del soluto:

10 10,1 ,1889 ± 0,00 0,003 3  0,48 0,4899 ± 0,003 ,003 = 9,7 9,700 ± 0,00 0,004 4  La concentración de la disolución se puede expresar en diferentes unidades como las dadas eenn la tabla 5. Para ello, se debe aplicar la formula correspondiente a cada unidad y hacer uso de análisis dimensional: Molaridad

 = 0,48 0,489 9   ∙ 6  × ×

1

1     ∙ 6  262,85   ∙ 6 

10,00   ó 1000 = 0,18 0,1866  × 1

% ⁄ =

        ó

0,489   % ⁄ = 10,00  ó × 100 = 4,90%  Fracción molar del soluto

      

  =

Las moles totales corresponden a la suma de las moles de d e soluto y de solvente:

      =      +             = 0,489 0,489    ∙ 6  1    ×  ∙ 6  −   = 262,85 1,8 ,866 ×10   ∙ 6   1    18,02    = 0,5383 0,5383     

   = 9,700 9,700   ×

       = 1, 1,86 86 × 10−    ∙ 6  + 0,538 0,53833      = 0,54 0,54    1, 1,86 86 × 10−    ∙ 6    = 0,54   = 3,44 × 10−   Fracción molar del solvente

  =

      

 

Práctica No. 5 Disoluciones y Diluciones -5 de 6    =

0,5383    = 1,00 ,00  0,54  

Debido a que el nitrógeno no esta presente en ninguna sustancia, entonces se necesitan 0,375 g de él. La cantidad de gramos de úrea que nos ofrecen esta cantidad son:

Partes por millón

 =

       

489     = 0,010189   ó = 4,80 × 10   Para hallar el porcentaje de error del valor experimental de la concentración peso a peso respecto al valor teórico o real se aplica la siguiente formula:

%     =

        ó ó × 10 1000   ó

%     =

7.3

4,8 4,8 %  5,0 5,0 % × 100 = 4,0%  5,0%

Preparación de una disolución de un fertilizante NPK

15:15:15 (Triple quince) Para conocer la cantidad de masa que se debe pesar de Na 2HPO4 ⋅ 2H2O, K 2CO3 y urea para la preparación de 2,5 g de fertilizante  NPK 15:15:15, se debe primero calcular cuánto es el 15% de 2,5 g:

2,5 ,5 ×

15% = 0,37 0,375 5  100%

Debido a que él fósforo está presente como   , se debe calcular cuánto de él hay en 0,375g de   :

0,375   ×

61,94  = 0,16 0,1644    141,94    

Sabiendo que se necesitan 0,164 g de fósforo, se debe calcular cuántos gramos de Na2HPO4 ⋅ 2H2O ofrecen dicha cantidad:

0,16 0,1644   ×

177,99 N  ∙ 2 0 30,97   = 0,94 0,9433  N  ∙ 2 0 

Debido a que él potasio está presente como  , se debe calcular cuánto de él hay en 0,375g de  :

0,375   ×

78,204  = 0,31 0,311 1   94, 203 203  

Sabiendo que se necesitan 0,311 g de potasio, se debe calcular cuántos gramos de    ofrecen dicha cantidad:

138,212     = 0,55 0,5500     0,31 0,311 1  × 78,2 

0, 0,37 375 5  ×

60,054    = 0, 0,80 804 4     28,02  8. Análisis de resultados

Al separar los componentes de una disolución de NiSO 4⋅6H2O mediante evaporación se observa que el soluto obtenido es una mezcla de cristales verdes y polvo amarillo; esto indica que dicho soluto no es en esencia el NiSO4⋅6H2O que fue disuelto. Hay que aclarar que los cálculos realizados para hallar la concentración de la disolución están basados en el NiSO4⋅6H2O como soluto, por lo que los resultados se asumen como una aproximación al valor real. La molaridad obtenida (0,186 M) indica que hay 0,186 moles de soluto en cada litro de solución; la molalidad (0,191 m) indica que por 0,191 moles de soluto hay hay 1 kg de disolvente; el  porcentaje peso a peso (4,8 (4, 8 %) indica que por cada 100 g de solución hay 4,8 g de soluto; el porcentaje peso a volumen (4,9%) que hay 4,9delg soluto de soluto ml que de solución;indica la fracción molar ( 3, 3,444en× cada 10− )100  indica hay una concentración de 3, 3,444 × 10−  moles de soluto por las moles totales en la solución; la fracción molar del solvente (1,00)  indica que hay una concentración de (1,00) moles de solvente por las moles totales en la solución; la concentración 4,80 80 × 10 ) indica que hay en partes por millón ( 4, 4,8 ,800 × 10   mg de soluto en cada kilogramo de solución. Teniendo en cuenta la concentración del soluto en las diferentes unidades, se puede decir que hay una proporción relativamente  baja del mismo en la disolución, por lo que se puede cconsiderar onsiderar a esta como una disolución insaturada. La concentración de la disolución peso a peso es de 4,8%, es decir, como dicho anteriormente, que por cada 100 g de solución hay 4,8 g de NiSO4⋅6H2O (soluto). El valor real del  porcentaje peso a peso es de 5,0%, es decir que por cada 100g de solución hay realmente 5,0 g de NiSO 4⋅6H2O. La diferencia entre el valor real y el valor experimental da como resultado un  porcentaje de error del 4,0%. A pesar de que el error no es significativamente alto, sí indica que el resultado no fue exacto; esto se puede deber principalmente a un error personal a la hora de trasladar el soluto, momento en el cual por efecto del aire y  por falta de precaución, se perdió una cantidad pequeña del mismo. Está perdida afecto el valor de la masa real del soluto, disminuyéndola, y así reduciendo la proporción del mismo en la disolución. La preparación de diluciones permite apreciar la variación de la intensidad del color de la disolución a medida que disminuye su concentración. concentración. Se puede observar, observar, cualitativamente, que la intensidad del color de la solución disminuye a medida que se diluye, es decir, a medida que se reduce su concentración. A  partir de estas observaciones, se puede determinar una relación relación

 

Práctica No. 5 Disoluciones y Diluciones -6 de 6  directamente proporcional entre la cantidad de soluto en la disolución (concentración) y la intensidad de color de la misma. 9. Conclusiones

sólido, una mezcla de cristales verdes y polvo amarillo, que corresponde al soluto; soluto; esto indica que dicho soluto no es en esencia el NiSO4⋅6H2O que fue disuelto. 10. Bibliografía

 



 



Los conocimientos sobre cálculos de concentración de disoluciones se aplican al determinar la proporción de soluto en una una disolución de NiSO4⋅6H2O en siete unidades de concentración diferentes: molaridad (0,186 M), molalidad (0,191 m), porcentaje peso a peso (4,8%),  porcentaje peso a volumen (4,9%), fracción molar de soluto (3,4 3,44 × 10− ), fracción molar de solvente (1,00) y ,800 × 10  ppm).  partes por millón ( 4,8 En la preparación de una disolución se pesa cuidadosamente la cantidad necesaria de soluto y,  posteriormente, se disuelve en 20 mL de agua en un vaso  precipitado. Esta disolución y sus enjuagues son transferidos a un balón aforado de volumen indicado, donde se lleva a aforo con gran exactitud. En los procesos de dilución, se mide con la pipeta adecuada el volumen de la alícuota y se transfiere cuidadosamente al balón baló n aforado adecuado, donde se lleva a aforo con precisión.

 

Se preparan 100,0 ml de disolución de NaOH 0,1 M. Para ello, se pesan 0,40 gramos de hidróxido de sodio, que luego son disueltos en 20 mL de agua en un vaso vaso precipitado. Esta disolución y sus enjuagues son posteriormente transferidos a un balón aforado de 100 mL que se lleva a aforo con agua.

 

Una dilución es en sí la preparación de una disolución a  partir de otra más concentrada. Entonces, se puede decir que se preparan cuatro soluciones a partir de una solución más concentrada. Para la preparación de dichas disoluciones es de vital importancia medir con gran exactitud el volumen de la alícuota y llevarla a aforo con  precisión.

 

Se preparan cuatro diluciones a partir de alícuotas de 20,00 mL, 10,00 mL, 15,00 mL, y 5,00 mL; cada alícuota se lleva ll eva a aforo en un balón aforado de 100 mL. De esta manera se obtienen, respectivamente, cuatro disoluciones con diferente factor de dilución; una 5 veces más diluida, otra 6,66 veces más diluida, otra 10 veces más diluida y una 20 veces más diluida. Entre mayor es el factor de dilución y menor es la concentración de las disoluciones, se observa que menor es su intensidad de color.

 

El método de evaporación se utiliza para separar los componentes de una disolución de NiSO 4⋅6H2O, aprovechando la diferencia entre los puntos de ebullición ebullición del soluto y del del solvente. Al calentar la solución al baño maría, se evapora el agua (solvente), (solvente), y queda un residuo









PATIÑO, Margarita y VALDES, Yair. Práctica de laboratorio  No. 25 soluciones I. En: Química básica prácticas de laboratorio. Bogotá: Textos académicos, Ed.2, Pg. 272-276 PATIÑO, Margarita y VALDES, Yair. Práctica de laboratorio  No. 28 preparación de soluciones a partir de sólidos y de soluciones concentradas. En: Química básica prácticas de laboratorio. Bogotá: Textos académicos, Ed.2, Pg. 272-276 LEICESTER, Hamilton S.B and STEPHEN, Simpson Ph. D. Concentration of solutions. En: Calculations of analytical chemistry. New York: 1954, McGraw Hill Book Company, Ed. 5, Pg. 33-40. BROWN, LEMAY, BURSTEN. Concentraciones de disoluciones. Química, la ciencia central. México: Pearson Educación, 2004. Pg. 134-138