Informe Disoluciones qmc100 PDF

Preview

Summary

UNIVERSIDAD MAYOR DE SAN ANDRESFACULTAD DE INGENIERIAPRACTICA N° 6INFORME DE LABORATORIO“DISOLUCIONES”DOCENTE:GRUPO: EFECHA: 20 de noviembre de 20201. OBJETIVO GENERALPreparación e identificación de soluciones Preparar y estandarizar disoluciones OBJETIVOS ESPECÍFICOS: Preparación virtual de disoluc...

Description

UNIVERSIDAD MAYOR DE SAN ANDRES FACULTAD DE INGENIERIA

PRACTICA N° 6 INFORME DE LABORATORIO “DISOLUCIONES” DOCENTE: GRUPO:

E

FECHA:

20 de noviembre de 2020

1

1. OBJETIVO GENERAL Preparación e identificación de soluciones Preparar y estandarizar disoluciones OBJETIVOS ESPECÍFICOS: 1. Preparación virtual de disolución de HCL 2. Preparación de disolución de NaOH 3. Estandarizar disoluciones de HCl usando patrón primario 4. Estandarización virtual de HCl usando patrón secundario 5. Formación de disoluciones

2. FUNDAMENTO TEORICO DISOLUCION O SOLUCION Las disoluciones son mezclas homogéneas de sustancias en iguales o distintos estados de agregación. La concentración de una disolución constituye una de sus principales características. Bastantes propiedades de las disoluciones dependen exclusivamente de la concentración. Su estudio resulta de Interés tanto para la física como para la química. Una solución es una mezcla homogénea de dos o más sustancias puras, en la cual, al componente en menor proporción se denomina soluto y al componente en mayor proporción disolvente o solvente.

PROCESO DE DISOLUCION El mecanismo del proceso de disolución puede llevarse a cabo con reacción química o sin reacción química. Ambos se tratan de una mezcla de soluto y disolvente. Un soluto puede disolverse con o sin reacción química en un disolvente (solvente). Ejemplo:

(Con reacción química) (sin reacción química)

2

Si la primera solución se evapora o seca, se obtiene NaOH e hidrógeno gaseoso. En cambio, la evaporación de la segunda solución permite tener NaCI original. La facilidad del proceso de disolución depende de dos factores: 1. El cambio de energía, puede ser de tipo exotérmico o endotérmico (calor de disolución) 2. El cambio en el desorden (entropía). El proceso de disolución desde el punto de vista molecular consta de tres etapas:

El proceso de disolución desde el punto de vista molecular consta de tres etapas:  Separación de moléculas del soluto  Separación de moléculas del disolvente  Mezcla de moléculas del soluto Y se debe fundamentalmente a dos factores: La tendencia a una energía mínima denominada entalpia de disolución y del desorden molecular llamada entropía, a mayor desorden mayor entropía. Se establece que la estabilidad depende de la energía mínima o la máxima entropía en un proceso de disolución. En el proceso de disolución, a nivel molecular debe existir afinidad entre moléculas de soluto y solvente. Para que se realice la disolución se considera una regla Importante: "LOSEMEJANTE

DISUELVE

A

LO

SEMEJANTE",

O

"SUSTANCIAS

POLARES

DISUELVENSUSTANCIAS POLARES Y SUSTANCIA NO POLARES DISUELVEN SUSTANCIAS NO POLARES”. El agua es una sustancia polar, entonces solo formara disolución con aquellas sustancias que son polares, como ser el cloruro de sodio, el etanol. El aceite es una sustancia no polar, formando disoluciones con sustancias no polares como ser: el cloroformo, benceno y otros, Entonces no habrá disolución si mezclamos una 3

sustancio polar con una no polar, como ejemplo tenemos la mezcla de agua y aceite, donde se ven dos fases, la del agua y la del aceite (mezclo heterogénea).

CLASIFICACION DE LAS SOLCUCIONES

Las soluciones se pueden clasificar, atendiendo o 5 aspectos Importantes: I.

Según el número de componentes. - Soluciones binarias, soluciones ternarias y soluciones cuaternarias.

II.

Según la naturaleza del disolvente. - Soluciones acuosas y soluciones orgánicas

III.

Según la naturaleza del soluto. - Soluciones ácidas, soluciones básicas y soluciones neutras

IV.

Según la cantidad de sus componentes. - soluciones diluidas, soluciones concentradas, soluciones saturadas y soluciones sobre saturadas

V.

Según los estados de agregación. - Soluciones sólidas, liquidas y gaseosas.

SOLUBILIDAD La solubilidad se define como la cantidad de una sustancia que se disuelve en 100 gramos de agua a una temperatura dada; es la concentración máxima posible. Por ejemplo, La solubilidad de NaCI es: Al añadir 40 gramos de NaCl, en 100 g de agua quedaran 4 g de sal sin disolverse. FORMAS DE EXPRESAR LA CONCENTRACION Existen diferentes formas de expresar la concentración de una disolución. Las que se emplean con mayor frecuencia suponen el comparar la cantidad de soluto con la cantidad total de disolución, ya sea en términos de masas, ya sea en términos de

4

masa a volumen o Incluso de volumen a volumen, si todos los componentes son líquidos. En este grupo se incluyen las siguientes:

MOLARIDAD: Es la forma más frecuente de expresar la concentración de las disoluciones en química. Indica el número de moles de soluto disueltos por cada litro de disolución; se representa por la letra M. Una disolución 1 M contendrá un mol de soluto por litro, una 0.5M contendrá medio mol de soluto por litro, etc. El cálculo de la molaridad se efectúa determinando primero el número de moles y dividiendo por el volumen total en litros:

Molaridad = (M) = NORMALIDAD: Es otra de las unidades de concentración más usadas en química y se define de acuerdo a la siguiente expresión matemática: Normalidad = (N) =

MOLALIDAD: También es una unidad de concentración química cuya simbología en “m” y se define: Molalidad = (m) = La molalidad suele calcularse a partir de la concentración del soluto en %(p/p)

FRACCION MOLAR: La fracción molar de un soluto (XA), se define como los moles de sustancia A divididos entre los moles totales de solución, esto es:

5

La fracción molar también se determina a partir de la concentración del soluto en % (p/p)

TITULACIONES ÁCIDO – BASE Las soluciones de concentración exactamente conocida, se denominan soluciones estándar. Se pueden preparar soluciones estándar de algunas sustancias disolviendo una muestra cuidadosamente pesada de sólido en suficiente agua para obtener un volumen conocido de solución. Cuando las sustancias no pueden pesarse con exactitud y convenientemente porque reaccionan con la atmósfera, se preparan soluciones de las mismas y se procede a determinar sus concentraciones por titulación con una solución estándar. La titulación, es el proceso en el cual un reactivo de la solución, el titulante, se añade cuidadosamente a la solución de otro reactivo y se determina el volumen del titulante necesario para que la reacción se complete. Valoración o estandarización, es el proceso por el cual se determina la concentración de una solución midiendo con exactitud el volumen necesario de la misma para reaccionar con una cantidad perfectamente conocida de un estándar primario. La solución estandarizada recibe el nombre de estándar secundario y se emplea para analizar problemas. Las propiedades de las soluciones estándar primarios son: No deben reaccionar o absorber componentes de la atmósfera, como vapor de agua, oxígeno o dióxido de carbono. Deben tener alto porcentaje de pureza. Deben tener peso molecular alto para minimizar el efecto de errores al pesar. Deben ser solubles en el disolvente de interés. No deben ser tóxicos. ¿Cómo se sabe cuándo detener la titulación?

6

Para esto se agregan unas cuantas gotas de solución de indicador a la solución que se va a titular. INDICADORES ÁCIDO- BASE Un Indicador es un Colorante Que se utiliza para distinguir entre las soluciones acidas y básicas por medio del cambio de color que experimentan estas soluciones. Tales colorantes son comunes en materiales naturales. El color ámbar del té, por ejemplo, es aclarado por adición de jugo de limón (ácido cítrico); Un Indicador es una sustancio que adopta colores diferentes dependiendo de la concentración de H+ en la solución. Es preciso que por lo menos una de estas formas tenga color Intenso paro que puedan observarse cantidades muy pequeñas de la misma. Supóngase que se titula una solución acida de concentración desconocida añadiendo solución estandarizada de hidróxido de sodio gota a gota mediante una bureta. Las buretas comunes están graduadas a Intervalos de 1 mil de manera que permiten estimar el volumen de solución empleado. El analista debe elegir un indicador que cambie claramente

el

color

en

el punto

en

que

reaccionan

cantidades

estequeométricamente equivalentes de ácido y base, es decir, el punto de equivalencia. El punto en el cual el indicador cambia de color y se detiene la titulación se llama punto final. Lo ideal es que el punto final coincida con el punto de. Equivalencia. La fenolftaleína es Incolora en solución acida y color rojo - violáceo en solución básica.

SI

en la titulación se añade una

base a

un

ácido, suele emplearse fenolftaleína como indicador. El punto final se observa cuando aparece una coloración rosa débil que persiste por lo menos 15 segundos al agitar la solución. VALORACIÓN ACIDO FUERTE – BASE FUERTE

7

Una curva de titulación es una gráfica de pH contra cantidad de ácido o base añadida (por lo general, en volumen). Indica de manera gráfica el cambio de pH al añadir ácido o base a la solución y muestra con claridad cómo cambia el pH cerca del punto de equivalencia. La solución que se prepara con el soluto patrón primarlo se denomina ESTÁNDAR PRIMARIO La solución estandarizada con el patrón primarlo pasa a denominarse solución estándar o de concentración exactamente conocida, que podrá ser utilizada para estandarizar otra. Para estandarizar determinado

volumen

de

una

solución (X), se utiliza un volumen de la solución patrón con el cual llegamos

al punto

estandarización

o

final

de

punto

de

equivalencia, es decir cuando ambas soluciones han reaccionado completa y estequiométricamente de equivalente a equivalente. Este punto final se lo detecta, por el cambio de color que experimenta el indicador del inicio y final del proceso.

En general se considera la siguiente ecuación:

Dónde: C1= concentración de solución estándar V1= volumen utilizado de solución estándar (bureta) C2= concentración que se desea conocer V2= volumen de la solución de concentración desconocida

8

Volumetría Volumetría, también llamada valoración química, método químico para medir cuánta cantidad de una disolución se necesita para reaccionar exactamente con otra disolución de concentración y volumen conocidos. Para ello se va añadiendo gota a gota la disolución desconocida o ‘problema’ a la otra disolución (disolución valorada) desde un recipiente cilíndrico denominado bureta, hasta que la reacción finaliza. Según el tipo de reacción que se produzca, la volumetría será, por ejemplo, volumetría ácido-base, de oxidación-reducción o de precipitación. El final de la reacción suele determinarse a partir del cambio de color de un indicador, como papel de tornasol o una mezcla especial de indicadores denominada indicador universal. Si se prepara una cantidad de ácido o base con una concentración conocida, se puede medir cuánta cantidad de la otra disolución se necesita para completar la reacción de neutralización, y a partir de ello determinar la concentración de dicha disolución. Para determinar cuánto ion cloruro hay en una disolución se emplea una disolución de nitrato de plata de concentración conocida. Cuando la reacción se completa se forma cloruro de plata insoluble, que aparece en el fondo del líquido como un precipitado blanco. 1. PROCEDMIENTO

9

3. MATERIALES Y REACTIVOS MATERIALES ITEM 1 2 3 4 5 6 7 8 9

MATERIAL Matraz Erlenmeyer Vaso precipitado Pipeta graduada Probeta graduada Matraz aforado Bureta Pipeta aforada Varilla de vidrio Matraz aforado

CARACTERÍSTICA 200 ml 250 ml 5 ml 10 ml 250 ml 50 ml 25 ml 10 cm 100 ml

10

CANTIDAD 3 3 1 1 2 1 1 1 1

REACTIVOS

ITEM 1 2 3 4 5

REACTIVO Ácido clorhídrico Ácido acético Fenolftaleína Hidróxido de sodio Carbonato de sodio

CARACTERÍSTICA Concentrado Concentrado p. a. o q. p. p. a. o q. p.

11

4. PROCEDIMIENTO Datos y observaciones

CALCULOS Y GRAFICOS

Formación de Disoluciones

Cloruro de Sodio Aceite

AGUA Se disuelve

ALCOHOL ETILICO Forma Precipitado

CLOROFORMO Forma Precipitado

Forma burbujas No se disuelve Se Disuelve No se disuelve Forma burbujas   Explique por qué se forman disoluciones en un caso y en otro no

BENCENO Forma cristales de vidrio Se disuelve

las disoluciones ocurren en un caso y en otro no por la naturaleza de la sustancia una es polar y la otra apolar a lo cual en ningún momento se combinarán o llegarán a levantar sus enlaces para llegar a mezclarse químicamente 12

Estandarización de la solución de HCL 0.1M N° Masa de Na2CO3 (g) Volumen de HCL empleado (cc) 1 0.418 20.5 2 0.2019 20.5 Pureza de HCl Densidad de HCl Volumen de HCl Volumen de 3 0.1549 Conc. (%) Conc. (g/cc) 20.5 Conc. (cc) solución a preparar (cc) 37% 1.14 12.4 500

 Calcule la concentración exacta del HCL para cada prueba

Na2Co3+ 2 HCl = 2 NaCl+ H2Co3 Para 1: m Na2CO3 =0.418 g.

v HCl =20.5 cc.

20.5 cc HCL 1000 CC SOL 1.14 g HCL 1mol HCL 500 CC SOL 1 L SOL 1 CC HCL 36.5 g HCL

1.28 mol HCL L SOLUCION

Para 2: m Na2CO3 =0.2019 g. v HCl =20.5 cc. 20.5 cc HCL 1000 CC SOL 1.14 g HCL 1mol HCL 500 CC SOL 1 L SOL 1 CC HCL 36.5 g HCL

1.28 mol HCL L SOLUCION

Para 3: m Na2CO3 =0.1549 g. v HCl =20.5 cc. 20.5 cc HCL 1000 CC SOL 1.14 g HCL 1mol HCL 500 CC SOL 1 L SOL 1 CC HCL 36.5 g HCL

1.28 mol HCL L SOLUCION

 Realice el tratamiento estadístico de datos M HCL 1 = 1.28 M HCL 2 = 1.28 M HCL 3 = 1.28 M HCL PROM. = 1.28 molHCL/l M HCL PROM. =0.033molHCL/l n(#de medidas)=3 13

MHCL = M HCL PROM. ± tα/2=4.303 M HCL =( 1.28± 2.48) molHCL /l Estandarización de la solución de NaOH para cada prueba N° 1 2 3

Volumen de NaOH medido (cc) 20 20 20

Volumen de Hcl empleado en la titulación (cc) 8.8 8.6 8.7

Volumen de Pureza de NaOH Masa de NaOH a soluc. a preparar solido (%) pesar (g) (cc) 99% 4.04 500

 Calcule la concentración exacta del NaOH para cada prueba

HCl + NAOH = NACl + H2O Para 1: m NaOH =20 g.

v HCl =8.8 cc.

20 g NaOH 1000 cc solucion 1 molNaOH 1 molNaOH 500 cc solucion 1 l solucion 40 gNaOH l solucion Para 2: m NaOH =20 g.

v HCl =8.6cc.

20 g NaOH 1000 cc solucion 1 molNaOH 1 molNaOH 500 cc solucion 1 l solucion 40 gNaOH l solucion Para 3: m NaOH =20 g.

v HCl =8.7 cc.

20 g NaOH 1000 cc solucion 1 molNaOH 1 molNaOH 500 cc solucion 1 l solucion 40 gNaOH l solucion

14

 Realice el tratamiento estadístico de datos M NaOH 1 = 1 M NaOH 2 = 1 M NaOH 3 = 1

M NaOH PROM. = 1 molNaOH/l

n(#de medidas)=3 M NaOH PROM. =1 molNaOH /l tα/2=4.303 M NaOH = M NaOH PROM. ± M NaOH =( 1± 2.48) molNaOH /l

Grafica Experimental V HCL Ph

0 13

5 12

15 11.75

20 11.59

22 11

Volumen HCl

15

25 9

30 5

35 1.51

16

Grafica teórica V HCL Ph

0 13

5 12.8

15 12.4

20 12

22 11.8

25 7

30 2

35 1.8

Volumen HCl

Grafica experimental VS Grafica teórica: V HCL Ph

0 13

5 12

15 11.75

20 11.59

22 11

25 9

30 5

35 1.51

V HCL Ph

0 13

5 12.8

15 12.4

20 12

22 11.8

25 7

30 2

35 1.8

17

LABORATORIO VIRTUAL PREPARACION DE HCL

18

19

ESTANDARIZACION DE HCL

20

21

FORMACION DE SOLUCIONES

22

23

OBSERVACIONES

24

5. CONCLUSIONES  Considero que la práctica fue muy interesante y que en ella se aprendió la importancia de la medida del pH de distintas sustancias, así como distintos métodos para obtener este valor, desde conocer si una sustancia es ácida o básica hasta conocer con una mayor precisión el pH de una sustancia.  Se aprendió y utilizo el programa IRYDIUM CHEMISTRY LAB, un programa muy interesante ya que se sintió que uno estaba en un laboratorio real, teniendo los datos para tener los resultados deseados en los ejercicios que se nos plantearon.

25

6. BIBLIOGRAFIA  CORONEL, LEONARDO. Como resolver problemas en Química General  BROWN, LEMAY, BURSTEN, QUÍMICA, LA CIENCIA CENTRAL. Editorial Pretince – Hall, S.A. 1993  MONTECINOS, EDGAR - MONTECINOS. JOSÉ. Practica de Laboratorio (1989)  WHITTEN KENNET: QUÍMICA GENERAL. Editorial Mc – Graw - Hill 1997  ALVAREZ, ALFREDO – VALENZUELA, JULIO – YUJRA, FEDERICO. Prácticas de Química General (1986)

26...