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LABORATORIO N° 1PREPARACION DE SOLUCIONESFacultad de ingenieríasDepartamento de ingeniería ambientalUniversidad de Córdoba, MonteríaQuímica analítica1. INTRODUCCIONLas soluciones son una mezcla homogénea de dos o más sustancias, La sustancia disuelta se denomina soluto y está presente generalmente e...

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LABORATORIO N° 1 PREPARACION DE SOLUCIONES

Facultad de ingenierías Departamento de ingeniería ambiental Universidad de Córdoba, Montería

Química analítica

1. INTRODUCCION Las soluciones son una mezcla homogénea de dos o más sustancias, La sustancia disuelta se denomina soluto y está presente generalmente en pequeñas proporciones, en comparación a la sustancia en la que se disuelve llamada solvente. Se caracteriza por contener una sola fase, tener la misma composición de todas sus partes, no se pueden separar por filtración o decantación, se pueden separar por evaporización, osmosis y filtración molecular. Los estudiantes deben dominar el concepto de soluciones y su aplicación en las técnicas de análisis utilizadas en el análisis convencional y en los análisis de control d calidad de los diferentes procesos de la industria

2. OBJETIVOS * Llevar a la práctica los conocimientos adquiridos de forma teórica sobre los procesos de la preparación de soluciones *Identificar los materiales, equipos y elementos de laboratorio requerido para preparar soluciones *Manejar correctamente los equipos, materiales y elementos de laboratorio para la preparación de soluciones

3. MATERIALES Y REACTIVOS 1 pipeta graduada a 5 ml. 4 balones aforados a 100ml 2 vasos de precipitado de 100ml 1 espátula Balanza analítica 1 varilla agitadora frasco lavador Frascos ámbar de 100ml Hidróxido de sodio en perlas Ácido sulfúrico de 96-98% p/p Agua destilada o de ionizada Peras de succión

4. PROCEDIMIENTO Para esta práctica utilizamos, primero que todo los cálculos estequeometricos explícitos en un principio, como lo fue la molaridad o PPM, para luego poder hacer las mezclas correctas al porcentaje que indica la práctica, utilizamos matraces volumétricos de 100 a 50ml respectivamente al igual que peras, agitador, agua destilada y beaker para preparar dos soluciones, una de 100 ml con 1.0 N H 2SO4 y otra de 100 ml O.1N NaOH, además se preparó una disolución en 50 ml 0.01 N de H 2SO4 De acuerdo con los cálculos realizados tome la cantidad de soluto ya sea pesando o midiendo con una pipeta el volumen requerido de soluto. Deposite el soluto en el balón volumétrico de 100 ml, si es líquido, o en el vaso de precipitado si es sólido, si es sólido, adicione la mitad del solvente requerido, agite hasta disolver el soluto, luego complete el volumen de la solución hasta 100 ml. Tomando como lectura la parte inferior del menisco. Para verificar la exactitud de preparación en cada solución, se procede a titular con un patrón cada una de ellas, por el método volumétrico, esto lo realizara el docente o el auxiliar a cargo.

5. CALCULOS ppm =

1000 mg L

1000mg

1 g NaCl

NaOH 1000 ml 0,1 N N= M . e M =

0,1 M =0,1 M 1

e = número de OH en una base o números de

+¿¿ H en un

M=

MOLES DE SOLUTO L SOLUCION

0.1 M =

MOLES 0,1 L

Moles = (0,1)(0,1)= 0,01moles de NaOH 0,01 moles de NaOH x

40 g NaOH 1 mol NaOH

= 0. 4 g NaOH

Se necesitan 0.4 g de NaOH para preparar una solución 0.1 M 100 Ml

Ahora para el H2SO4 en 100 ml 0,1 M N= M. e M

moles soluto L solucion

Moles de soluto= (0,1) (0,1)= 0.01 mol H2SO4 1.1

mol H2SO4 x

98 g H 2 SO 4 1 mol H 2 SO 4

Densidad H2SO4= 1.18

V=

=0.98 g H2SO4

g ml

0.98 g g = 0.83 ml 1.18 mol

Se necesitan 0.83 ml H2SO4 para hacer una solución 0.50N en 100 ml

Ahora para las concentraciones

c 1. v 1=c 2. v 2

6. ANALISIS DE RESULTADOS De los cálculos realizados podemos concluir que se necesita tomar el NaOH y medir en una balanza analítica 0.4 g de este para luego diluirlo en un beaker y preparar 100 ml de una solución de NaOH a 0.1 N aforándolo y agitándolo

Luego mediremos una pipeta graduada de 1 ml y 1 pera succionadora 2,27 ml de H 2SO4 concentrado, vertiéndolo en un balón aforado con un volumen de agua mínima añadido previamente, para terminar la solución aforar con agua destilada los 100 ml de la solución con agua destilada y luego agitar Al momento de verificar la exactitud en la preparación de la solución el auxiliar titula la solución de NaOH y se obtiene un 5% de error 7. CUESTIONARIO 1. ¿Qué son soluciones y como se pueden clasificar? RTA: Una solución es una mezcla homogénea de dos o más sustancias. Estas sustancias pueden ser sólidas, liquidas y gaseosas. Las soluciones, también llamadas disoluciones, son uniones físicas entre dos o más sustancias que originan una mezcla homogénea, la que presenta uniformidad en todas sus partes, se pueden clasificar utilizando los siguientes criterios: estado de agregación, razón soluto/solvente y naturaleza de las partículas dispersas ESTADO DE AGRAGACION: En este sentido, las soluciones pueden ser sólidas, liquidas o gaseosa. Solución solida: Los componentes de este tipo de solución pueden encontrarse en estado sólido (a temperatura ambiente) Solución Liquida: Los componentes de esta solución se encuentran en estado líquido Solución gaseosa: Todos los componentes de esta solución se encuentran en estado gaseoso RAZON DE SOLUTO DISOLVENTE: Esta propiedad refiere a la cantidad de soluto en relación con la cantidad de solvente y clasifica las soluciones en diluidas, concentradas, saturadas y sobresaturadas Solución diluida: la cantidad de soluto es muy pequeña en relación con la del solvente, siendo así, la concentración se encuentra completamente diluida Solución concentrada: cuando la cantidad de soluto es más grande que la del solvente, es decir, no se disuelve Solución sobre saturada: es un sistema inestable, porque a cantidad de soluto es mayor del máximo permitido

NATURALEZA DE LAS PARTICULAS DISPERSAS: las soluciones pueden clasificarse en en moleculares e iónicas en función de la naturaleza de las partículas dispersas. Soluciones moleculares: partículas dispersas en este caso son moléculas Solución iónica: Las partículas se dispersan en forma de iones. Estas soluciones también se llaman soluciones electrolíticas, porque tienen la capacidad e conducir la corriente eléctrica. Ejemplo: Solución acusa de cloruro de sodio (NaCl). Observemos los iones formados por la reacción NaCl

+¿ −¿ Na¿ + Cl ¿

2. ¿de las soluciones anteriores cual contiene mayor densidad, cual contiene más soluto/ml en solución? Solución 1 100ml NaOH 0.10 N Densidad= 2.13g / cm 3 Solución 2 100ml H2SO4 1 N Densidad= 1.84g/cm3 SOLUCION 1

SOLUCION 2

0.4 g sto =4x 10−3 100 ml 2.77 mlH 2 SO 4 = 0,0277 100 ml

La solución de NaOH tiene mayor densidad La Solución de H2SO4 tiene más soluto/ml 3. ¿Que son cifras significativas? Son aquellas que representan una magnitud o cantidad que tiene un significado real. El número de cifras significativas viene determinada por el error en la determinación de esa magnitud. Las cifras significativas dan un sentido de la precisión de un resultado. 4. ¿qué importancia tiene a nivel de laboratorio industrial la preparación de soluciones para que sirven? En los laboratorios industriales las soluciones tienen una importancia mucho mayor que en los otros campos donde estas se pueden realizar, dado que de estos experimentos salen mucho de los productos que se comercializan en tiendas y se consumen por las personas; tomar todas las cantidades y utilizarlas de manera adecuada son aspecto a favor que tiene los laboratorios industriales, sus soluci0nes deben dar con un margen de error mínimo o exacto, para que sus productos sean de excelente calidad La preparación de soluciones a nivel industrial sirve para la predicción de los efectos de flujo de fluidos y calor, así como la transferencia de cantidad de movimiento y para

la evaluación de efectos abordables empíricamente, las plantas pilotos a escala reducida son muy utilizadas, aprovechándose para el dimensionado infinito y la selección de materiales y equipos. La adaptación del laboratorio a la fábrica es la base de la industria química, que suele reunir en un solo proceso continuo y estacionario (aunque también opera por cargas) las operaciones unitarias que en el laboratorio se efectúan de manera independiente. Estas operaciones son las mismas sea cual sea la naturaleza especifica del material que se procesa 5. ¿Cómo se comprueba si una solución quedo bien preparada? Para saber si nuestras soluciones quedaron bien preparadas o no, se hace mediante el método de valoración de soluciones o también llamada titulación, es un método volumétrico para medir la cantidad de una disolución de concentración y volumen conocidos. Para eso se va añadiendo gota a gota la disolución desconocida o problema a la otra disolución desde una bureta, hasta que la reacción finaliza. Según el tipo de reacción que se produzca, la volumetría será, por ejemplo, volumetría acido-base de óxido-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 mezcla especial de indicadores denominada indicador universal 6. ¿ si usted como ingeniero de un sistema de tratamiento contrato los servicios de análisis fisicoquímicos a un laboratorio y para conocer si los resultados son veraces solicito una visita a este y observa que las soluciones preparadas para un análisis en la etiqueta indica la estabilidad caduco que opinión presenta de su parte y que decisión toma acerca de los resultados obtenidos para el sistema de tratamiento Como ingeniero llegaríamos a la conclusión de que este laboratorio no es apto para ningún procedimiento de soluciones por eso decidiríamos no tomar en cuenta este análisis debido a la situación que se encuentra el laboratorio, con el hecho de no tener control en la caducidad de sus análisis. 7. Ejercicio Un ingeniero ambiental estaba preparando 250 ml de solución a 0.05 M para realizar una análisis en campo y se pasó en el aforo ce esta 55 ml de agua, determine cuanto es la nueva concentración de la solución concentrada a (2.0 M) requiere adicionarle para obtener la concentración deseada Vsln=250 {}=0.05M V=? {}=2M C1V1=C2V2 C1=2 M V1=? C2=0,05 V2=250ml

V1=

(0.05 M )( 250 ) 2M

C 2V 2 C1

V1=6.25ml

vol.sto

{} FINAL C1V1=C2V2 C1=2M V1=6.25ml C2=V1 + Vol. Adicional C2 =

c1v 1 v2

(2 )(6.25 ml) 305 ml

C2= 0.040 V{}2M {} 0.040M 0.05M C1V1+C2V2=C3V3; V3=V1 + V2 C1 2M | C20.040 V2=350ml C3=0.05M C1V1 + C2V2 = C3 (V1+V2) C1V1+C2V2=C3(V1V2) 2(V1)+ (0.O40) (305) = (0.05) V1+ (0.05) (305) 2V1+12,2=0.05 (V1)+15.25 2V1-0.05=3,05 V1 (1,95)=3,05 V1=

3,05 1,95

V1=1,56ml

R/ 1,65ml es el volumen de la solución 2M que hay que adicionar para obtener la concentración 0,05M. VTotalSln= 1,56ml + 305ml VTotalSln= 306,56ml

CONCLUCION En esta práctica se realizó la solución de 2 soluciones, una acida y una base, con ella pudimos calcular las distintas formas de expresar la concentración, ya que es muy importante conocer la cantidad de soluto, solvente de una solución, debido que se puede decir que es la base de la industria química, por un sin número de procesos y productos provienen de los compuestos entre soluto y disolvente, como en el caso de las industrias de los alimentos, perfumes, farmacéuticos, pinturas, etc. Estos productos bien hechos conllevan a una gran economía o pérdida en la industria, el buen uso o manejos de los reactivos de una solución, dado que al optimizar estos, depende del ahorro o el desperdicio de los mismos.

BIBLIOGRAFIA 1. DOUGLAS A. SKOOG /WEST/HOLLER Química Analítica MC.GRAW HILL ESPAÑA 2005 8ª EDICION 2. DANIEL C. HARRIS Análisis químico cuantitativo GRUPO EDITORIAL IBEROAMERICANA 1999 3. VOGEL, A Análisis químico cuantitativo tomo: soluciones, volumetría, gravimetría EDITORIAL Kapeluz S.A...