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UNIVERSIDAD NACIONAL PEDRO RUIZ GALLO FACULTAD DE INGENIERIA QUIMICA E INDUSTRIAS ALIMENTARIAS Escuela Profesional de Ingeniería Química ASIGNATURA: QU351-21A MÉTODOS INSTRUMENTALES PRACTICA N° 02 PREPARACIÓN Y MANEJO DE SOLUCIONES PRESENTADO POR: Bautista Díaz Shirley Carito Barboza Hernández Karen Jeislith Díaz López Jorge Felix REVISADO POR: MSc. Ing. Ysabel Nevado Rojas

LAMBAYEQUE-PERÚ 2020

PRACTICA N° 02 PREPARACIÓN Y MANEJO DE SOLUCIONES I. OBJETIVOS 

Preparación de soluciones madre y manejo de soluciones.



Adiestramiento en el manejo de cálculos químicos.



Aprender a preparar disoluciones de una determinada concentración a partir de una sustancia sólida o por dilución de una disolución más concentrada

II. FUNDAMENTO TEÓRICO Solución. - Mezcla homogénea (con una sola fase), formada por soluto(s) y solvente(s). Pueden ser soluciones electrolíticas o moleculares. Una solución se define en función al tipo y a la cantidad de soluto.

Solución Madre: Solución concentrada según sea el análisis o procedimiento deseado de la cual se utilizan alícuotas; solución concentrada a partir de la cual sirve para preparar otras soluciones

Alícuota: La alícuota es una parte que se toma de un volumen o de una masa iniciales, para ser usada en una prueba de laboratorio, cuyas propiedades físicas y químicas, así como su composición, representan las de la sustancia original. Normalmente las alícuotas son el resultado de repartir un volumen inicial en varias partes iguales. Se suele medir en mililitros o gramos. La alícuota líquida debe ser tomada con una pipeta, que puede ser graduada o aforada utilizando una pipeta o pipeta automática. La alícuota sólida debe tomarse por pesada y debe usarse disolviendo la muestra en un disolvente en que sea perfectamente soluble la alícuota sólida. Para realizar una solución diluida a partir de una concentrada; la alícuota líquida de la solución concentrada debe ser

llevada a la concentración requerida por adición de disolvente. En su definición dice que una alícuota es una parte que mide exactamente a un todo. Parte proporcional. En pocas palabras es una muestra, que representa las características del resto. Dilución de soluciones C1V1 = C2V2 V2 = V1 + Va C1, C2 = concentración = M, N, %P/V Va = volumen de solvente Obtención de alícuotas Obtención de alícuota

Para determinar la cantidad de soluto en cada solución

Por ser diluciones sucesivas para hallar las concentraciones podemos utilizar:

III. MATERIALES Y REACTIVOS

Materiales: 

Balanza.



Luna de reloj.



Fiola 250ml.



Vaso precipitado.



Pipeta.



Varilla de vidrio.



gotero



Embudo.



Pera de succión.



Pizetas.

Reactivos: 

Nitrito de sodio (NaNO2)



Agua destilada



Nitrato de sodio (NaNO3)

IV.-EXPERIENCIAS A REALIZAR Experiencia # 1 1era PARTE: PREPARACIÓN DE SOLUCIÓN MADRE 1 a. Calcular los gramos de NaNO2 necesarios para preparar 250 ml de una solución con una concentración 503 ppm de N-NO2. b. Pesar y disolver el NaNO2 en agua destilada, hasta completar el volumen deseado en una fiola.

CÁLCULOS QUÍMICOS:

Datos: V = 250ml C = 503 ppm de N-NO2 Soluto = NaNO3 PM(NaNO2) = 22.99 + 14.0+ 2 x (15.99) = 68.97 g/mol PM(N) = 14.0 g/mol Solución:

503 mg 1g x 0.25L x LN 1000 mg

0,12575 g N x

68.97 g /mol 14 g N

= 0,12575 g N

= 0.6180 g de NaNO2

GRÁFICOS:

O2

2da PARTE:

DILUCIÓN a.- Calcular el volumen de alícuota necesaria, para preparar 10 ml de solución con 5 ppm de N-NO2 y determine si es viable la preparación de una solución confiable o si es necesario realizar una dilución para obtener una nueva solución madre. CÁLCULOS QUÍMICOS: Datos:

V1 = ? C1= 503ppm de N-NO2 V2 = 10 ml C2 = 5ppm

Solución: (503ppm) x (V1) =(5ppm) x(10ml) V1 = 0,0994 ml

DECISIÓN (Fundamentación): No es viable la preparación de una solución confiable por que la alícuota es muy pequeña por lo tanto el porcentaje de error sería muy alto. Por ello se requiere una solución madre 2, para elevar el volumen y obtener una solución confiable. GRÁFICOS: V1

V1:10ml V2:20ml V3:30ml V4: 10ml

V2

M1

M2

C3: 5ppm

C1 = 503ppm

C2 =?

V3: 10ml

Grupo 1: V1:10ml C1x V1 =C2 x V2

C2 x V2 = C3 x V3

503ppm x 10ml = C2 x 250ml C2 = 20.12 ppm CONFIABLE)

20.12ppm x V2 = 5ppm x 10ml V2= 2.4 ml (NO

Si elevamos V3=100ml» V2= 24.8ml (CONFIABLE)

Grupo 2: V2=20ml C1x V1 =C2 x V2

C 2 x V2 = C3 x V3

503ppm x 20ml = C2 x 250ml C2= 40.24 ppm CONFIABLE)

40.24ppm x V2 = 5ppm x 10ml V2 = 1.2 ml (NO

Si elevamos V3= 100ml» V2=12.4ml (CONFIABLE) Grupo 3: V2=30ml C1x V1 =C2 x V2

C2 x V 2 = C3 x V3

503ppm x 30ml = C2 x 25ml C2= 60.36ppm CONFIABLE)

60.36ppm x V2 = 5ppmx 10ml V2 = 0.8ml (NO

Si elevamos V3= 100ml» V2= 8.3ml (CONFIABLE) Grupo 4: V2 = 10ml C1x V1 =C2 x V2

C2 x V2 = C3 x V3

503ppm x 10ml = C2 x 500ml C2= 10.06ppm

10.06ppm x V2 = 5ppmx 10ml V2=4.9ml (NO CONFIABLE)

Si elevamos V3= 100ml» V2 = 49.7ml (CONFIABLE)

3era PARTE: OBTENCIÓN DE UNA SOLUCIÓN MADRE 2 APARTIR DE OTRA SOLUCIÓN MADRE 1 a.- Determine, ¿cuál sería la concentración de la nueva solución madre2 (a partir de la solución madre anterior), si se desea preparar con ésta última, 10 ml de solución con 5 ppm de N-NO2. Debe considerar que para que una solución sea confiable, la alícuota que debe utilizar no debe estar sujeta a alto % de error. CÁLCULOS QUÍMICOS: Datos: V1 =? C1= 503ppm de N-NO2 V2 = 10 ml C2 = 5ppm

DECISIÓN (Fundamentación): Concentración de la Madre 2: Volumen de la Solución madre 2: GRÁFICOS

V.- TABULACION DE DATOS Y RESULTADOS

VI.- EXPLICACIÓN FUNDAMENTADA DE CADA EXPERIENCIA 

En la experiencia N°1 en la parte (a) identificamos cuantos gramos de nitrógeno (N) hay en un mol de nitrito de sodio (NaNO2). Para luego hallar cuantos gramos de nitrito de sodio (NaNO2) necesitaremos para tener una concentración de 503 ppm de N-NO2 en 250 ml de solución. Después de haber realizado los cálculos respectivos obtenemos la cantidad de gramos que se va a necesitar que son 0.6180g de nitrito de sodio (NaNO2), en la cual el ultimo digito es 0 por lo tanto se elimina el error de incertidumbre y se puede preparar directamente.



En la experiencia N°2 calculamos el volumen necesario de alícuota para obtener una concentración de 5 ppm de N-NO2 en 10 ml de solución. Después de haber realizado los cálculos respectivos obtenemos que el volumen de la alícuota obtenida es 0.0994ml. Por lo tanto, este volumen no es viable para la preparación

de una solución confiable por que la alícuota es muy pequeña y el porcentaje de error sería muy alto. Entonces lo que se debe hacer es preparar una solución madre 2 para elevar el volumen y obtener una solución confiable. 

En la experiencia N°3 calculamos

VII.- RESPONDA LO SIGUIENTE 5.1. ¿Por qué son necesarias las alícuotas? Son necesarias por que se toma parte de un volumen (alícuota liquida) o de una masa (alícuota solida) iniciales, para ser usada en una prueba de laboratorio, cuyas propiedades físicas y químicas, así como su composición, representan la de la sustancia original. Normalmente las alícuotas son el resultado de repartir un volumen inicial en varias partes iguales. Se suele medir en milímetros(ml) o gramos(g). 5.2. ¿Cuándo se utiliza las soluciones en ppm? Se utiliza cuando: 

Es una unidad de medida con la que se mide la concentración.



Se refiere a la cantidad de unidades de una determinada sustancia.



Se expresan concentraciones muy pequeñas de las sustancias en una mezcla.

5.3. Indique dos procesos en la cual podría aumentar la concentración ya preparada.  Proceso de dilución.

 El proceso de titulación, que permite averiguar cuanto de soluto esta presente en una solución. Se utiliza para medir cuanta cantidad de una solución se necesita para reaccionar exactamente con otra solución de concentración y volumen conocidos. 5.4. ¿Qué es una solución madre? Se denomina solución madre o stock a composiciones concentradas de nutrientes las cuales están formuladas por sales minerales que se emplean en un medio particular. Debido al elevado número de compuestos que incluye y a que algunos de ellos se emplean a muy baja concentración, resulta mas practico preparar soluciones madre o “stocks” concentrados. Esto hace más rápida la futura preparación de medios y minimiza los errores, ya que la composición de una solución se debe medir en términos de volumen y masa, por lo tanto, es indispensable conocer la cantidad de soluto disuelto por unidad de volumen o masa de disolvente, es decir su concentración. 5.5. ¿En qué casos, se debe optar por la preparación de soluciones madres? Cuando una solución es de uso corriente en un laboratorio, se suele preparar una solución madre (solución Stock), que se encuentra en una mayor concentración. A partir de esta solución, se realiza una dilución para preparar soluciones a la concentración de uso. 5.6. ¿En qué casos, se debe optar por la preparación de soluciones madres a partir de otra solución madre? Cuando una solución madre (1), su resultado de la alícuota es muy baja, y en el momento de realizar cálculos el error tiende a ser muy alto.

VIII.- CONCLUSIONES 6.1. De los objetivos de la práctica 

Gracias a esta práctica se llegó a saber a identificar, preparar soluciones

madre y el manejo adecuado de soluciones. 

En los experimentos dados por la práctica se usa muchos cálculos

químicos como, por ejemplo; la cantidad de soluto, su concentración, volumen que son necesarios para llegar a la alícuota adecuada. 6.2. De los procedimientos de la práctica 

En la experiencia N°1 se concluye que se va a necesitar que son 0.6180g

de nitrito de sodio (NaNO2), en la cual el ultimo digito es 0 por lo tanto se elimina el error de incertidumbre y se puede preparar directamente. 

En la experiencia N°2 se concluye que el volumen de la alícuota obtenida

es 0.0994ml. Por lo tanto, este volumen no es viable para la preparación de una solución confiable por que la alícuota es muy pequeña y el porcentaje de error sería muy alto. Entonces lo que se debe hacer es preparar una solución madre 2 para elevar el volumen y obtener una solución confiable. 

En la experiencia N°3 calculamos

6.3. De los contenidos científicos de la práctica Con esta práctica nos da la oportunidad de aprender y nos motiva a investigar, conllevándonos a la indagación de preparación y manejo de soluciones,

identificando alícuotas adecuadas, ya que ellas son muestras que representa las características del resto. Con estos contenidos científicos nos ayuda en nuestra carrera universitaria a comprender y a la vez no quedarnos con los conocimientos dados, llevándonos a profundizar los temas y a indagar muchos casos que se pueda presentar. IX.- RECOMENDACIONES 

La pipeta se limpia previamente con agua destilada



Enjuagar 2 a 3 veces la pipeta (elimina error)

X. BIBLIOGRAFÍA 

Chang, R. 2010. Química. 10ª edición. McGraw-Hill



Experimentos de Química Clásica (“The Royal Society of Chemistry”). 2002. Ted Lister. Editorial Síntesis. Biblioteca de Químicas. 1ª Edición.



Gómez M., Matesanz A.I., Sánchez, A. y Souza P. 2005. Laboratorio de Química. 2ª Edicion. Ed. UAM, 2005



Petrucci R.H., Hawood W.S. 2003. Química general. 8ª edición. Prentice Hall



Programa-Guión de Prácticas de Química. Mercedes Martín y otros. 1994. Editorial Hespérides. 1ª Edición....