PREPARACION DE DISOLUCIONES

PREPARACION PREPARACION DE DISOLUCIONES OBJETIVOS Determinar experimentalmente y teóricamente como se prepara una disolución amortiguadora y que aplicaciones t iene en la vida cotidiana. FUNDAMENTOS SOLUCION AMORTIGUADORA Es aquella en la que se resisten cambios de pH cuando se diluyen o se añaden cantidades  pequeñas de acido o base. Dos tipos comunes de soluciones amortiguadoras son: 1.-una acido débil con su base conjugada. 2.-una base débil con su acido conjugada. La acción de un sistema amortiguador se puede comprender si se considera una solución de acido acético y acetato de sodio. El acido débil, HC2H3O2, está en su mayor parte sin ionizar y está en equilibrio con sus iones en solución. El acetato de sodio está completamente ionizado: +

HC2H3O2 (ac)

-

H (ac) + C2H3O2 (ac) +

 NaHC2H3O2 (ac)

-

Na (ac) + C2H3O2 (ac)

Debido a que el acetato de sodio esta ionizado por completo, la solución tiene una concentración mucho mayor de iones acetato de la que habría si en la solución solo hubiera acido acético. El ion acetato inhibe la ionización del acido acético y también reacciona con el agua, lo que ocasiona que el pH de la solución de la solución se mas alto (mas básico) que en una solución de acido acético. Una solución amortiguadora tiene un mecanismo interno que contrarresta los efectos de añadir un acido o una base. Considera el efecto de añadir HCl o NaOH a una solución amortiguadora de acido acético-acetato de sodio. Cuando se añade una cantidad pequeña de HCl, los iones acetato del amortiguador se combinan con los iones H+ del HCl para formar  acido acético no ionizado. Cuando se añade NaOH, los iones OH reacciona con el acido acético para neutralizar la base añadida y mantener asi un pH casi sin cambios. Por  ejemplo: +

-

H (ac) + C2H3O2 (ac) +

OH (ac) + HC2H3O2 (ac)

HC2H3O2 (ac) -

H2O (l) + C2H3O2 (ac)

Sin embargo, la adición de la misma cantidad de HCl o NaOH a una solución amortiguadora causa un cambio de solo 0.08-0.09 unidades de pH de la solución. Las soluciones amortiguadoras no resisten la adición de cantidades grandes de ácidos o base. El efecto amortiguador máximo se obtiene cuando el acido o base débiles y su conjugado están presentes en concentraciones equimolar. REFLEXIONES INICIALES 1-

La concentración de una disolución acuosa de un soluto no volátil puede expresarse en las siguientes unidades. a) molaridad b) molalidad c) normalidad d) fracción molar e) % en peso

¿Cuáles de ellas varían al modificar la temperatura sin alcanzar los puntos de ebullición o congelación de la mezcla? 

Sólo a) y c)

2- ¿Cuáles de las siguientes proposiciones son ciertas para disoluciones de solutos no volátiles? a) Para cualquier disolución, los valores numéricos de la molaridad y la molalidad son prácticamente iguales.  b) Una disolución diluida es siempre no saturada. c) La fracción molar de un componente en una disolución aumenta al incrementar  la temperatura (sin alcanzar la ebullición) d) El valor numérico de la normalidad de una disolución siempre es mayor que el valor numérico de la molaridad de la misma.   Ninguna 3

3- En un tubo de ensaye hay 5cm de una disolución de NaNO3. Cuando se evapora el agua, queda un residuo sólido de 120mg. Con estos datos se podría asegurar que:  __  a) No es posible determinar la molaridad de la disolución de NaNO3.

 __ b) Si se conociera la densidad de la disolución sería posible determinar su molaridad. 

c) La disolución es 0.28M.  __  d) La disolución es 0.28x10-3 M.

       

4- Si

de una disolución saturada de un sólido prácticamente insoluble en agua evaporamos la mitad del agua, manteniendo la temperatura constante, ¿cuál sería la molaridad de la disolución?  __  a) Igual a la inicial.

 __  

b) La mitad de la inicial. c) El doble de la inicial.

 __  d) Cuatro veces la inicial. 5-

Para

preparar una disolución 1M de un compuesto sólido muy soluble en agua, ¿qué sería necesario hacer?  __  a) Añadir un litro de agua a un mol del compuesto.

 __  b) Añadir un mol del compuesto a un kilogramo de agua.  __ c) Añadir agua a un mol del compuesto hasta completar un kilogramo de disolvente. 

d) Disolver un mol del compuesto en suficiente cantidad de agua y completar hasta un litro de disolución.

6-

¿Qué habría que hacer para preparar 500mL de H2SO4 0.2N a partir de H2SO4 6M? 3  a) Añadir 8.3cm del ácido concentrado a la cantidad suficiente de agua para obtener 0.5L de disolución.  __  b) Tomar 8.3cm3 de ácido concentrado y añadirlos a 0.5L de agua.

 __ c) Añadir 16.6cm3 del ácido concentrado a la cantidad suficiente de agua para obtener 0.5L

de disolución.

 __  d) la disolución no se puede preparar con este ácido tan concentrado.

         7- Si 

se añaden 25mL de sacarosa(C12H22O12) 0.11M a 19mL de sacarosa 0.52M, suponiendo volúmenes aditivos, la molaridad resultante será: 0.23M

        

8- Uno

de los siguientes enunciados no permite calcular exactamente la molaridad de la disolución. ¿De cuál se trata?  __  a) Se disuelven 2.1735g de NaCl hasta alcanzar 500cm3. 

3

 b) Se evaporan 532.6cm de disolución de KCl, quedando cómo residuo2.9632g de la sal.  __  c) Se agregan exactamente 50cm3 de agua en una muestra de KI que pesa 1.326g.

 __ d) 19.58cm3 de HCl 0.0863M se diluye a 500cm3.

PROCEDIMIENTO Preparación de disoluciones

para reactivos sólidos

para reactivos líquidos

Pesar la cantidad de

Medir el volumen

soluto previamente

necesario con una pipeta.

calculada.

Transferir el reactivo a un matraz Disolver en un poco de

volumétrico que contenga aprox.

agua destilada, trasvasar a

100mL de agua destilada, agitar

un matraz volumétrico y

con cuidado y llevar a la marca

llevara a la marca de aforo.

para disoluciones buffer

de aforo.

Medir la cantidad necesaria

Pesar la cantidad de sal calculada y

(previamente calculada) de

disolver en aprox. 80% del agua

cada uno de los constituyentes

destilada necesaria, se mide el pH

del amortiguador, disolver en

de la disolución y se le agrega

un poco de agua destilada.

NaOH o HCl según sea el caso para alcanzar el pH deseado.

Trasvasar a un matraz volumétrico y llevar a la marca de aforo.

CUESTIONARIO PREVIO 1.- ¿Cómo influye el agua de hidratación de los sólidos en los cálculos que se llevan a cabo  para la preparación de las soluciones? En realidad no afecta en nada, ya que solo nos indica que esta con una pequeña cantidad de agua por lo que no afecta en mucho en la reacción, solo al momento de medir o hacer sus cálculos se ³pesara´ más de lo necesario.

2.- ¿Qué consideraciones hay que hacer para preparar las disoluciones que tiene solutos líquidos como los ácidos clorhídrico, nítrico y sulfúrico? Para calcular o determinar la cantidad de soluto liquido que debemos preparar, se debe de tomar en cuenta la densidad de esa sustancia, para que nos proporcione el volumen adecuado. 3.- ¿Cómo afecta la pureza en que se encuentra el reactivo para la preparación de las soluciones? Si no la tomamos en cuenta, podríamos calcular y obtener una concentración errónea ya que no obtendríamos la solución adecuada, es decir, no consideramos el soluto o la sustancia ³pura´, por lo que esa disolución no serviría de nada. 4.- ¿para qué son utilizadas las disoluciones?, ¿Dónde son utilizadas? Describe un ejemplo de uso en el laboratorio qu ímico. Son utilizados para la realización de muchos procesos fisicoquímicos en la industria química, con el fin de proveer productos para la sociedad en general, ya sea fármacos conservadores de alimentos, productos de limpieza y la fabricación de sólidos para uso industrial. 5.- ¿Cuál es la razón por la que se recomienda guardar las disoluciones de sosa y EDTA en envase de platico? Por seguridad y para que se ³trate ecológicamente´ y se deseche apropiadamente. 6.- ¿Por qué se recomienda conservar las disoluciones de tiosulfato de sodio en un envase de vidrio ambar? Para que no se modifique su concentración, y resista condiciones de medio ambiente, además el ³vidrio ámbar´ es muy resistente a esta disolución. 7.-¿Por qué una disolución amortiguadora de pH (también llamada buffer o tampón) no  presenta cabios notables en su valor de pH cuando se añaden pequeñas cantidades de ácidos o bases fuertes? Porque tiene un mecanismo interno que contrarresta los efectos de un acido o base, esto se  puede hacer a partir de una solución de acido débil con su conjugado de tal manera que las concentraciones de la solución amortiguadora es equimolar. 8.-¿Por qué los bioquímicos y otros científicos de las ciencias de la vida están  particularmente interesados en los amortiguadores?

Porque es fundamental para preservar los fenómenos biológicos y sistemas que regulan la actividad biológica. 9.-se dice que una solución amortiguadora pH está constituido por un acido y su base conjugada y que mantiene un valor constante de pH en un medio de reacción. ¿la disolución de biftalato de potasio, tetra borato de sodio o tártaro acido de potasio puede emplearse como disoluciones amortiguadores de pH?, ¿Por qué?. El valor de pH de esas disoluciones es prácticamente invariable para disoluciones moderadas. ¿a qué se debe este efecto? Sí, porque son sustancias que tienen un par conjugado y son bases y ácidos débiles, características de una solución amortiguadora. Se debe a que tiene una constante de ionización (K ioni) muy chica al tener una K ioniz muy pequeña, lo hace a que sea una sustancia muy poco ionizada, por lo que es muy apropiada para contrarrestar el cambio  brusco de pH. CALCULOS 1.-SOLUCION BUFFER, PH=7, 500ML, 0.1M  PARA

FOSFATOS:

a)  NaH2PO4 R.A. solido 99.2% m/m 500mL solución de NaH2PO4

           



 b) K 2HPO4 R.A solido 98.5% m/m 500mL solución de K 2HPO4

          



c) H3PO4 R.A. 87.5%, =1.713g/mL 500mL solución de H 3PO4

          



2.-SOLUCION BUFFER, PH=5, 500ML, 0.1M  PARA ACETATOS

a) CH3COONa·3H2O R.A. solido 99.5% m/m 500mL solución de CH3COONa·3H2O

               b) Acido acético glacial (CH 3COOH), 99.8% m/m, =1.05 g/mL 500mL solución de CH 3COOH

               3.-SOLUCION BUFFER PH=6, UROTROPINA C 2 H 12 N 4 , R.A. SOLIDO AL 98% PUREZA.

500mL solución de C 2H12 N4

           4.-BICARBONATO DE SODIO (NAHCO3 ) R.A. SOLIDO AL 100% PUREZA

500mL solución de NaHCO3

           5.-TARTRATO ACIDO DE POTASIO (KHC 4 H 4O6  ) , AL 99%, PH=3.5 A PARTIR DE 500ML, 0.025M 

500mL solución de KHC 4H4O6

           6.-CUSO4·5H 2O R.A. SOLIDO AL 100%, 100ML 0.1M 

100mL solución de CuSO4·5H2O

         

  7.-ZN(NO3 )·6H 2O, 250ML A 1M AL 99.5% PUREZA

250mL solución de Zn(NO3)·6H2O

          8.-CU(NO3 )2·3 H 2O AL 100% PUREZA, 100ML 0.1M 

100mL solución de Cu(NO 3)2·3H2O

                    9.-ZNSO4·7H 2O 100% PUREZA, 100ML, 0,1M  100mL solución de ZnSO4·7H2O

             10.-CU(NO3 )2·3 H 2O AL 100%, 250ML A 1M 

250mL solución de Cu(NO 3)2·3H2O

                       

11.-ZN(SO4 )·7H 2O R.A. SOLIDO 100%, 250ML A 1M 

250mL solución de ZnSO4·7H2O

                     

  RESULTADOS La disolución que nos toco preparan fue un Buffer de Acetatos de pH 5, para realizar la disolución se hicieron los siguientes cálculos CH3COONa·3H2O R.A. solido 99.5% m/m 500mL solución de CH3COONa·3H2O

              En donde se pesaron 6.83 de acetato de sodio, esto se disolvió en 300 mL. de agua y  posteriormente se aforo a 500 ml para obtener una concentración de 0.1 M. Para llegar al pH deseado se utilizo otra disolución, la cual era HCl 1 M. para prepararla se hicieron los siguientes cálculos: 100 mL a 1M Pureza 37.2 % Densidad: 1.18 g / ml

         

 



Se necesitan 8.3 ml de HCl para preparar la disolución 1 M de HCl Lo que se ocupo de HCl fueron

ml

REFLEXIONES FINALES ¿Cuáles de las siguientes proposiciones son falsas? a) Una disolución molal contiene un mol de soluto en 1000g de disolución. 3  b) Una disolución 2N de ácido sulfúrico contiene un mol de H2SO4 en 1000cm de disolución. c) En 200mL de una disolución 10M de ácido sulfúrico hay cinco equivalentes de sulfúrico. d) 20mL de NaCl 2M contiene igual número de iones cloruro que 20mL de CaCl2 2M.  a, c y d 2- ¿Qué volumen de una disolución de etanol, C2H6O, que tiene el 94% de etanol en masa, contiene 0.200mol de C2H6O? La densidad de la solución es 0.807g/mL. 1-

        

3- ¿Cómo varía la concentración de una disolución al añadir agua?  La concentración de la disolución disminuye.

4

¿Cómo varía la concentración de un soluto no volátil al evaporar el disolvente? La concentración de la solución aumenta.

5- Describe los pasos básicos implicados en la dilución de una disolución de concentración conocida. I. Conocer la concentración deseada y calcular el número de moles de soluto necesario. II. Con base en lo anterior, calcular el volumen necesario de la disolución de concentración conocida. III. Medir el volumen de disolución que vamos a ocupar, disolver en un poco de agua destilada. Trasvasar al matraz volumétrico que utilizaremos y aforar  con agua destilada.

6-

Describe como se prepara 1.00L de disolución de HCl 0.646M a partir de una disolución 2.00M. I. Calcular el número de moles necesarios.

II.

III.

         

Calcular el volumen de HCl 2M que se necesita.

Medir 323mL de HCl 2M, trasvasar a un matraz volumétrico de 1L y aforar  con agua destilada.

7- Se

tienen 505mL de HCl 0.125M y se desean diluir exactamente a 0.100M. ¿Qué cantidad de agua se debe agregar?

             ó

8- Se



-

desea preparar una disolución en la que la concentración del ión NO3 sea o.250M y se dispone de 500mL de una disolución de K NO3 que es 0.200M. ¿Qué volumen de disolución de Ca(NO3)2 0.300M habría que añadir? 250mL

                      CONCLUSIONES

BIBLIOGRAFIA