PREPARACION DE SOLUCIONES ACUOSAS PDF

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Informe de laboratorio...

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Preparación de soluciones acuosas Departamento de Química, Universidad del Valle. Fecha de Realización: 13 de Marzo 2017 Fecha de Entrega: 27 de Marzo 2017

Resumen Esta práctica tuvo como objetivo aprender a preparar soluciones acuosas de distintas concentraciones y determinar a través de medidas indirectas la cantidad de solvente o soluto necesario para preparar cierta solución, para ello fue necesario conocer las relaciones entre dichas concentraciones dadas por la molaridad. Se observó que los cambios producidos al preparar las soluciones, estaban dados en sus propiedades físicas. Palabras clave: Agua, Concentración, Disolución, Homogéneo, Molaridad Introducción En química las soluciones se definen como la mezcla homogénea de básicamente dos sustancias, el soluto. definido como el componente en menor proporción y el solvente, quién es el componente principal y en donde se diluye el soluto. Cuando el solvente utilizado es el agua, la solución recibe el nombre de disolución acuosa. Cada solución es preparada con el fin de estudiar algún fenómeno, por lo cual es de suma importancia establecer correctamente la proporción de cantidades soluto-solvente al momento de su preparación, tal relación lleva el nombre de concentración. Con este laboratorio se busca comprender este concepto y observar, las características de estas disoluciones. Procedimiento Esta práctica se dividió en cuatro partes, en las cuales se prepararon diferentes tipos de soluciones. Parte I Inicialmente se pesó un erlenmeyer de 125mL, de igual forma se midió 1.0 g de NaCl en una balanza electrònica Ohaus Scout Pro ( ± 0.01 g) que posteriormente fue adicionado al erlenmeyer . Por otro lado se midieron 99 ml de agua en una probeta (± 1 mL) , que se adicionó al erlenmeyer que contenía el NaCl. Finalmente, con la ayuda de una varilla de vidrio se agitó la solución para que ésta fuera homogénea.

de agua medidos en una probeta (± 1 mL), los cuales se mezclaron con la ayuda de una varilla de vidrio y se transfieren a un matraz volumétrico de 50 mL (± 0,04 mL). Posteriormente se midieron 5mL en una probeta y con esto se enjuagó el vaso de precipitados (este paso se realizó una vez más ). Seguidamente, estos enjuagues se transfirieron al matraz volumétrico en el que se encontraba la solución, hasta llegar a la marca de aforo. Parte III Se realizó con anterioridad el cálculo para determinar los gramos necesarios de CuSO45H2O para preparar 25.0mL de una solución a 0.100 M de CuSO4 . La cantidad encontrada que se debía utilizar, fue 0,62 g de CuSO45H2O. Se pesó esta medida en la balanza y se adicionó al vaso de precipitados de 50mL. Posteriormente en una probeta ( ± 1 mL) se midió 25 mL de agua y se añadió al vaso . Se diluyó agitando con una varilla de vidrio y finalmente se transfirió la solución a un matraz volumétrico de 25mL con un error de ± 0,04. Parte IV Se realizó el cálculo para encontrar el volumen necesario

Parte II Inicialmente se realizó el cálculo matemático para

de una solución a 0,100 M de CuSO4 para preparar 25.0 mL de una solución 0.020 M de CuSO4. Se encontró que el volumen a utilizar, es de 5 mL, los cuales fueron tomados de la solución de CuSO4 preparada en la parte tres del laboratorio. Esta cantidad se vertió en un matraz aforado de 25mL (± 0,04). Y finalmente se completó el volumen hasta la marca de aforo añadiendo agua a la disolución.

determinar la cantidad de NaHCO3 necesaria para preparar 50ml de una solución a 0.20 M. Se pesó un vaso de precipitados de 50 mL (± 5 mL), seguidamente se adicionó 0,84 g de NaHCO3, (cantidad encontrada mediante el càlculo mencionado anteriormente) y 50 mL

Datos y Cálculos Para la preparación de las disoluciones 2 y 3, se encontraron los moles de soluto (Tabla 1) despejando a partir de la definición de molaridad (M).

1

M = moles de soluto/V olumen de la solución (L)

Tabla 1: Moles de soluto Disolución

Cálculo

Vaso de precipitados

2

27,86

Vaso de precipitados

3

28,02

Vaso de precipitados

4

32,32

Moles de soluto -3

2

(0, 20)(50 × 10 )

0, 1

3

(0, 100)(25 × 10 -3)

2, 5 × 10 -3

Con el peso molar de cada sustancia utilizada como soluto, se encontraron los gramos para la disolución. (Tabla 2) Tabla 2: Gramos del soluto Disolución

2

3

Peso Molar (g/mol)

84,007

249,68

Cálculo

(0, 1)(84,007)

( 2, 5 × 10 -3)(249,68)

Gramos soluto

0,84

0,62

Para el cálculo del volumen inicial de la solución preparada en la parte 3, se utilizó la siguiente ecuación. C1Vi = C2Vf Esta ecuación establece la relación entre las concentraciones iniciales y finales de una disolución en agua. Despejando el volumen inicial y reemplazando las concentraciones, se obtiene que: Vi=(C2Vf)/C1= (0,020 M × 25 mL)/0,100 M = 5 mL Resultados y discusión Ya que los vasos de precipitado en donde se pesaron los solutos, o el erlenmeyer también utilizado poseen un peso, se realizó el cálculo de tal forma en la que la diferencia entre los pesos, asegure la cantidad pedida para cada soluto. Los pesos de cada una de los materiales se encuentran en la siguiente tabla.

Al preparar la solución de la parte I se observó que el NaCl se diluye fácilmente con el agua, esto se debe a que había más cantidad de solvente que de soluto, en una cantidad considerable. En la segunda solución se encontró que al transferir la disolución al balón aforado, el menisco quedó por debajo de la línea de aforo, para llenarlo hasta los 50 mL solo se necesitaron 3 gotas del enjuague. En el momento de transferencia se utilizó un embudo, en el que quedaron pequeñas gotas de solución, es por esto que no se necesitó volúmenes muy grandes para completar hasta la línea de aforo. Por otro lado, se tiene que la incertidumbre de la probeta (con el que se midió el volumen de agua) y del matraz aforado, son distintas y difieren por ± 0,96 mL, esto indica el margen de error entre las dos medidas. Además, el soluto tardó más en diluirse a comparación de la solución anterior; en una disolución, las moléculas del soluto deben adecuarse a las moléculas del solvente de tal forma en la que la mezcla resulte homogénea, algunos solutos se demoran en diluirse ya que sus moléculas se encuentran mas organizadas por lo que se hace más difícil el proceso1 . Por otro lado, al realizar la solución de la parte III, se observó que el volúmen final sobrepasó la marca de aforo, es decir, era mayor que 25 mL y que la solución se tornó de un color azulado, el cual fue dado por el sulfato cúprico pentahidratado (CuSO45H2O), ya que este presentaba una coloración azul (Ver imagen 1) Imágen 1: CuSO45H2O

Tabla 3: Pesos material Material

Solución

Peso (g)

Erlenmeyer

1

77,71 1

Pura química: Disoluciones

2

23g/mol +35.45g /mol = 58.45g/mol En la parte 4 al diluir la solución anterior se encontró que la coloración había cambiado. En una solución las propiedades químicas son las mismas que la del soluto y solvente, pero las propiedades físicas pueden cambiar, esta es la razón del cambio en la coloración. 2 La diferencia de color se presenta en la imagen a continuación, el lado izquierdo representa la coloración de la solución 4 y el lado derecho representa la solución 3.

●

Se halla la masa de 100 mL del solvente, en este caso H2O, con la ayuda de su densidad, d=m/v (densidad del agua: 1g/mL): m= 100 mL / (1g/mL) = 100 g seguidamente se hace la conversión a Kg 100g = 0.1 Kg

Imagen 2: Coloración

●

Posteriormente, despejando los moles de solución a partir de la ecuación de molalidad (m) y reemplazando los valores se tiene: moles de soluto = 0.1 Kg / (1 molal) = 0,1

mol ● Respuesta de las preguntas

(0.1mol) (58.45g/mol) = 5.84 g

1. a)

Si al preparar una solución en un matraz aforado el menisco queda por debajo del aforo, el volumen al que se encuentra la solución sería menor, por lo que según la molaridad, la concentración seria menor. b) Si el menisco queda por encima de la marca de aforo, la solución quedará màs diluida pues hay màs cantidad de solvente que el pedido. c) Si quedan burbujas de aire dentro de la solución estas están ocupando también un volumen, lo que dará una medida incorrecta de este . Si en el cuello del matraz quedan gotas de agua que no han bajado a la solución, dicha solución tendrá una mayor concentración pues dichas gotas hacen parte del volumen medido para preparar la solución. d) Si el matraz queda destapado y cerca a una fuente de calor, la solución podría evaporarse gradualmente, disminuyendo el volumen de esta y consecuentemente, la solución quedaría más concentrada. 2. Preparación de 100mL de una solución 1 molal de NaCl. ● Se determina la masa molar del NaCl haciendo la suma de sus pesos individuales

2

Química web: Disoluciones

Despejamos los moles en gramos utilizando la masa molar del soluto, esto es

●

● ●

Pesar los 5.84 g que se necesitan para preparar la solución propuesta,calculados anteriormente y agregarlos en el erlenmeyer. En una probeta medir 100 ml de H2O y adicionarlos en un erlenmeyer. Con la ayuda de una varilla de vidrio agitar la solución hasta diluir.

3. Se tiene tres recipientes cada uno con 100 ml de soluciòn acuosa de soluto A (peso molecular 60 g/mol) siendo su densidad 0,84 g/ml.. La concentraciò del primer recipiente es 10% p/p , siendo su densidad es de 1.11 g/ml . de acuerdo a su densidad 1ml equivale a 1.11g de soluciòn, entonces :

1ml 100 ml

1.11g sln 111 g sln

Entonces si en 100 g de soluciòn hay 10 g de soluto :  100  g sln 111 g sln

10 g soluto 11, 1 g soluto

La concentraciòn del segundo recipiente es 8% p/v , por deficiòn de la expresiòn de concentraciòn en %p/v, se puede concluir que en 100 ml de soluciòn hay 8

3

gramos de soluto A. La concentraciòn del tercer recipiente es 12% v/v , entonces segùn esta expresión de la concentraciòn %v/v se tiene que en 100 ml de soluciòn hay 12 ml de soluto A . Se sabe que la densidad del soluto A es de 0,84 g/ml. entonces : 1ml 0.84 g 12 ml 10.08 g de soluto. Se puede concluir entonces que de las tres soluciones la que tiene la mayor cantidad del soluto A, es la del primer recipiente. 4. Al mezclar 1 ml de agua con 1 ml de etanol puro el resultado final no es de 2 ml. Esto se debe a que estos dos líquidos son distintos, lo que lleva a que al mezclarse se unan sus moléculas y el volumen total de la mezcla sea menor que la suma de sus volúmenes individuales.3 Conclusiones ● En una disolución las propiedades químicas de las sustancias no cambian, mientras que las propiedades físicas sí pueden variar. ● Algunos solutos son más difíciles de diluir en agua que otros debido a su composición. ● Los solutos se disolvieron completamente porque el agua tenía la capacidad para esto, es decir, con los solutos agregados no se saturó la disolución. Referencias 1.

2.

3.

4.

3

Puraquímica: Disoluciones. http://es-puraquimica.weebly.com/disoluciones. html. (Activo Mar 24, 2017) Químicaweb: Disoluciones. http://www.quimicaweb.net/Web-alumnos/DIS OLUCIONES-A/Introduccion.htm. (Activo Mar 24, 2017) FisicayQuimica: Los volúmenes no son aditivos.http://profequimic.blogspot.com.co/200 9/03/los-volumenes-no-son-aditivos.html. (Activo Mar 23, 2017). Matraz aforado :https://www.tplaboratorioquimico.com/laborat orio-quimico/materiales-e-instrumentos-de-un-l aboratorio-quimico/matraz-de-aforo-o-matraz-a forado.html

FisicayQuimica: Los volúmenes no son aditivos.

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