Reporte: Preparación de disoluciones PDF

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Informe corto QU0101 ...

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Guía de trabajo: Preparación de disoluciones Universidad de Costa Rica Escuela de Química Laboratorio de Química General (QU-) I Semestre 2020 Estudiante: Sahian Carvajal Granados 39 Asistente: Juan José Villalobos Arias

Fecha de entreg a

22/05/20 20

Carné: C01750 Grupo: Ptos totales: 100

A) Preparación de disoluciones. I.

Actividad introductoria

Actividad 1 Según lo descrito en los videos, describa ¿qué es un matraz aforado? ¿Cómo se utiliza? ¿Qué precauciones se deben tener en cuenta? (3 pts.) Instrumento volumétrico utilizado para preparar disoluciones y calcular volúmenes con precisión. Para usarlo se añade la cantidad de soluto deseada, se añade disolvente hasta la mitad, se agita para disolver y se añade más disolvente un poco debajo de la marca de aforo y se agrega más gota a gota hasta que el menisco quede tangente a la marca de aforo (esto se denomina enrace). Se tapa y se agita dando vueltas para homogenizar. Debe evitarse exponerlo a cambios de temperatura, al momento de agitar el tapón debe estar bien colocado; no llevar a cabo reacciones en él, etc. Explique ¿Qué es lo que se conoce como un trasvase cuantitativo? ¿Por qué es importante aplicar esta técnica durante la preparación de disoluciones? (2 pts.)

La preparación de algunas disoluciones requiere que primero se diluye el reactivo en un beaker antes de llevarlo al matraz. Este trasvase debe ser cuantitativo, es decir, sin perder muestra: por lo tanto, debe hacerse despacio y transfiriendo también las aguas de lavado de los restos que quedan en el vaso1. Es importante ya que evita pérdidas de sustancia. Según lo descrito en los videos, construya un protocolo para la preparación de disoluciones a partir de un soluto sólido, describa cada paso detalladamente e incluya los cuidados que se debe tener presentes. (5 pts.)

Lo primero es pesar la cantidad de soluto que se ha calculado. Luego, se añade el soluto en un beaker y se lava con agua destilada el recipiente que contenía el soluto, dejando caer este líquido de lavado en el beaker; además, se agrega la cantidad de disolvente menor al volumen final que debe tener la solución. Si la disolución es exotérmica el vaso de precipitado se calentará; si es endotérmica será necesario poner el beaker a calentar para que el soluto se disuelva bien. Una vez disuelto el soluto, se deberá depositar con ayuda de una varilla de vidrio toda la disolución a un matraz aforado, se lava con agua destilada tanto la varilla como el vaso de precipitado y este líquido de lavado debe caer dentro del matraz, repitiéndose este proceso al menos dos veces más. Después, se llena el matraz con el disolvente hasta la mitad y se agita, se adiciona más disolvente, se vuelve a agitar, se agrega disolvente hasta llegar cerca de la marca de aforo y se deja aproximadamente un minuto. Con una pipeta Pasteur, un cuentagotas o una pipeta, se enrasa la disolución, se tapa el matraz y se le da la vuelta varias veces para terminar de homogeneizar. Cuidados: se debe esperar a que la disolución esté a una temperatura ambiente para depositarla en el matraz. Al momento de agitar la disolución el matraz debe ser tomado con ambas manos y no por el cuello. Al enrasar la disolución se debe colocar la marca de enrase a la altura de los ojos para evitar el error de paralaje.

¿Cómo se debe proceder cuando el proceso de disolución es exotérmico o endotérmico? ¿Por qué es importante considerar esto? (2 pts.)

Si es exotérmico se debe dejar enfriar hasta que llegue a temperatura ambiente; en caso de que sea endotérmico, la sustancia debe ser calentada para disolver completamente el soluto y se deja enfriar hasta que llegue a temperatura ambiente. Si no se considera esto, el resultado puede variar pues los cambios de temperatura afectan propiedades como la densidad de un líquido. Si el soluto no se disuelve fácilmente ¿Cómo se puede resolver esta situación? (2 pts.) Se puede calentar el recipiente en el que se tiene la disolución, para así conseguir que se disuelva correctamente.

Según lo descrito en los videos, construya un protocolo para la preparación de disoluciones a partir de un soluto líquido, describa cada paso detalladamente e incluya los cuidados que se debe tener presentes. (5 pts.)

Se calcula el volumen del soluto que se debe tomar para preparar la disolución de la concentración deseada con una pipeta. No se debe pipetear directamente de la botella del reactivo, se debe trasvasar un poco del líquido a un beaker y se pipetea de aquí para evitar contaminar el reactivo de la botella. Si la pipeta está mojada, se pasa antes un poco del líquido de la disolución que se quiere pipetear para evitar diluciones, esto se hace aspirando un volumen pequeño del líquido a pipetear y mojando toda la superficie interior girando la pipeta. Se coloca la punta de la pipeta por debajo del nivel del líquido para evitar que entre aire. Se coloca la pera en la pipeta y se aspira líquido hasta la señal superior de aforo. Se saca la pera, se tapa la pipeta con el dedo índice y se seca la pipeta con papel absorbente por fuera. Se disminuye la presión del dedo y se enrasa colocando la punta de la pipeta sobre la pared del beaker. Para un enrase correcto y evitar el error de paralaje, el ojo del que hace la medida debe estar a la altura del nivel del líquido y perpendicular a la pipeta. Si la disolución presenta cambios de temperatura se debe disolver previamente el volumen tomado con la pipeta en un beaker, igual a como se realiza en la preparación de disoluciones con un soluto sólido. Si no hay cambios de temperatura, se transfiere el volumen medido al matraz y se enrasa siguiendo el procedimiento descrito para la preparación de disoluciones con soluto sólido. Las soluciones no se guardan en el matraz, se transfieren a una botella adecuada con ayuda de un embudo.

Según lo descrito en los videos, describa ¿qué es una pipeta? ¿qué es una propipeta (pera)? ¿Cómo se utilizan? (2 pts.)

La pipeta es un instrumento volumétrico usado para medir volúmenes y trasvasar líquidos; la pera es un instrumento que se utiliza junto a la pipeta, y sirve para absorber y expulsar líquidos a través de esta. Para utilizarlos se coloca la propipeta en el orificio superior de la pipeta, la punta de esta se coloca bajo el nivel del líquido a absorber o sobre la pared del recipiente en donde se depositará el líquido. Para absorber, se debe presionar la letra “S” y para expulsar se presiona la “E”. Para su uso, la pera debe estar completamente vacía, sin aire.

II.

Preparación de disoluciones a partir de un soluto sólido

Actividad 2 ¿Por qué es necesario disolver el soluto previamente antes de aforar el matraz? (3 pts.) En la prueba del simulador se observa que al agregar el agua destilada hasta la marca de aforo y posteriormente añadir el sólido sin disolver en cantidades de 0,1 g la sustancia sobrepasa la marca de aforo antes de haber añadido la totalidad del soluto necesario. Para evitar esto es que se debe disolver el soluto previamente a agregarlo al matraz, para poder agregarlo en su totalidad y posteriormente terminar de llenar con agua destilada en el matraz. Cuando dos líquidos se mezclan, el volumen total no necesariamente es la suma de los volúmenes individuales; agitar antes de completar el volumen minimiza el cambio de volumen que se producirá al homogeneizar al final.2 Realice la muestra de cálculo para obtener la masa (g) de NaCl (s) necesaria para la preparación de 100,00 mL de una disolución con una concentración de Na+ 1,00 mol/L (5 pts.)

100,00 mL × 1 L

= 0,10 L

1000mL Molaridad = moles de soluto Litros de disolución Moles NaCl = M × L Moles NaCl = 1,00 mol/L Na+ × 0,10 L × 1 mol NaCl = 0,10 mol NaCl 1 mol Na+ Masa NaCl = 0,10 mol NaCl × 58,44 g NaCl = 5,84 g NaCl 1 mol NaCl

Adjunte la captura de pantalla del equipo utilizado y la información de la disolución preparada (2 pts.)

Realice la muestra de cálculo para obtener la masa (g) de MgCl 2(s) necesaria para la preparación de 100,00 mL de una disolución con una concentración de Cl¯ 0,700 mol/L (5 pts.)

100,00mL × 1 L

= 0,100 mL

1000 mL Molaridad = moles de soluto Litros de disolución Moles MgCl2 = M × L Moles MgCl2 = 0,700 mol/L Cl- × 0,100 L × 1 mol MgCl2 = 0,035 mol MgCl2 2 mol ClMasa MgCl2 = 0,035 mol MgCl2 × 95,21 g MgCl2 = 3,33 g MgCl2 1 mol MgCl2

Adjunte la captura de pantalla del equipo utilizado y la información de la disolución preparada (2 pts.)

III.

Preparación de disoluciones a partir de un soluto líquido

Actividad 3 Realice la muestra de cálculo para obtener el volumen (mL) de la alícuota necesaria para la preparación de 250,00 mL de una disolución HCl 0,020 mol/L a partir de disolución HCl 1,00 mol/L (5 pts.)

250mL × 1 L

= 0,25 L

1000mL Mi × Vi = Mf ×Vf Vi = Mf ×Vf Mi Vi = 0,020 mol/L HCl × 0,25 L × 1000mL = 5,00mL 1,00 mol/L HCl

1L

Adjunte la captura de pantalla del equipo utilizado y la información de la disolución preparada (2 pts.)

Realice la muestra de cálculo para obtener el volumen (mL) de la

alícuota necesaria para la preparación de 100,00 mL de una disolución NaOH 1,75 mol/L a partir de disolución NaOH 19 mol/L (5 pts.)

100mL× 1 L

= 0,10 L

1000mL Mi × Vi = Mf ×Vf Vi = Mf ×Vf Mi Vi = 1,75 mol/L NaOH× 0,10 L 19,00 mol/L NaOH

× 1000ml

= 9,21 mL

1L

Adjunte la captura de pantalla del equipo utilizado y la información de la disolución preparada (2 pts.)

Realice la muestra de cálculo para obtener el volumen (mL) de la alícuota necesaria para la preparación de 250,00 mL de una disolución H2SO4 0,15 mol/L a partir de disolución H2SO4 3,00 mol/L (5 pts.)

250mL =

1L

= 0,25 L

1000 mL Mi × Vi = Mf ×Vf Vi = Mf ×Vf Mi Vi = 0,15 mol/L H2SO4× 0,25 L × 1000 mL = 12,5 mL 3,00 mol/L H2SO4

1L

Adjunte la captura de pantalla del equipo utilizado y la información de la disolución preparada (2 pts.)

B) Concentración de solutos en un refresco. I.

Determinación de la concentración de solutos

Actividad 4 Complete el cuadro I. Cuadro I. Información del refresco utilizado. (4 pts. 1 pto. cada casilla) Fotografía de información nutricional

Masa total del paquete (g)

20

Masa de vitamina C reportada

9 mg

Masa de sodio reportada

30 mg

Realice la muestra de cálculo para obtener la concentración (mol/L) de vitamina C en la disolución preparada. (8 pts.) 9 mg C6H8O6 × 1 g

× 1 mol C6H8O6

1000 mg

= 0,00005 mol C6H8O6

176,13 g C6H8O6

Molaridad = moles de soluto Litros de disolución Molaridad = 0,00005 mol C6H8O6 = 0,00002 mol/L C6H8O6 0,25 L

Realice la muestra de cálculo para obtener la concentración (mol/L) de ion sodio (Na+) en la disolución preparada. (8 pts.)

30 mg Na+ × 1 g

× 1 mol Na+ = 0,0013 mol Na+

1000 mg

23g Na+

Molaridad = moles de soluto Litros de disolución Molaridad = 0,0013 mol Na+ = 0,0052 mol/L Na+ 0,25 L

¿La disolución de refresco preparada es exacta o aproximada? Explique. (2 pts.) Es una disolución aproximada (o empírica), pues no se utilizaron instrumentos volumétricos que calculan con exactitud, como matraces aforados y pipetas. A diferencia de las disoluciones empíricas, las disoluciones valoradas cuantitativamente, sí toman en cuenta las cantidades numéricas exactas de soluto y disolvente que se utilizan en una disolución.3

C) Proceso de dilución. II.

Diluciones sucesivas

Actividad 5 Realice la muestra de cálculo para obtener la concentración (mol/L) de las disoluciones resultantes después de cada dilución. (8 pts.)

0,00002 mol/L C6H8O6 + 0,0052 mol/L Na+ = 0,0052 mol/L concentración en 0,250 L de refresco Cf = Ci × Vi Vf Primer dilución: Cf = 0,0052 mol/L × 0,250 L = 0,010 mol/L 0,125 L Segunda dilución: Cf = 0,010 mol/L × 0,125 L = 0,02 mol/L 0,062 L

Adjunte la fotografía de todas las disoluciones (4 pts.)

Conclusiones Con base en sus análisis, emita un mínimo de cuatro conclusiones sobre lo obtenido en este experimento. (4 pts.)

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El manejo de procedimientos para calcular concentraciones resulta sumamente útil para muchos ámbitos profesionales y para la vida cotidiana, desde preparar un refresco en casa hasta la elaboración de productos como los medicamentos. Si se realizan bien los cálculos de concentraciones y se utilizan los instrumentos correctos para realizar disoluciones, se obtendrán resultados muy exactos. Las diluciones resultan ser un procedimiento muy práctico para cuando en un laboratorio se desea obtener una disolución con una cantidad de reactivo determinada y esta cantidad es muy pequeña, puesto que los instrumentos volumétricos disponibles en ocasiones no serán capaces de medir esas cantidades. La preparación de soluciones para utilizarlas de manera frecuente y posteriormente en el laboratorio resulta muy práctica, pues es más sencillo tener la disolución ya lista y disponible en caso de que se necesite a estar elaborándola una y otra vez.

Referencias Incluya al menos tres referencias que haya consultado durante la elaboración de la guía de trabajo (no se consideran válidas el manual ni aquellas fuentes incluidas dentro de la práctica). (3 pts.) 1. Martínez U. J. Experimentación en Química General, Thomson: Madrid, 2006; p 30. 2. Trujillo C. A. Técnicas y medidas básicas en el laboratorio de química, UNIVERSIDAD NACIONAL DE COLOMBIA; Colombia, 2007; p 125. 3. J.

Martínez; ocw.ehu.eus. https://ocw.ehu.eus/pluginfile.php/8874/mod_resource/content/1/TEMA_3_v5.pdf (accesado 21/05/2020). DISOLUCIONES....