Solubilidad y Sales PDF

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Es una practica que nos permitirá verificar la solubilidad de los reactivos químicos por medio de dos diferentes disolventes y cambios de temperatura del reactivo....

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UNIVERSIDAD NACIONAL JOSÉ FAUSTINO SANCHEZ CARRIÓN ESCUELA ACADEMICO PROFESIONAL DE BROMATOLOGÍA Y NUTRICIÓN

LAVOBORATORIO DE QUÍMICA ANALÍTICA

PRACTICA N°05 SOLUBILIDAD DE SALES CURSO: QUÍMICA ANALÍTICA

DOCENTE: TORRES CORCINO EDITH

CICLO: III

ALUMNOS DE LA TORRE ARNAO YSABEL GALLO ALARCON VALERIA JONTAY GOMES JAZMIN MARTIN CHUMPITAS JORDAN NORABUENA FLORES EDITH TOLENTINO CORDOVA JAQUELINE

HUACHO-PERU 2020

I.

INTRODUCCIÓN La solubilidad es una medida de la capacidad de una determinada sustancia para disolverse en un líquido, es decir, describe la cantidad de soluto, que se puede disolver en una cantidad específica de solvente a una determinada temperatura. La solubilidad puede expresarse en moles por litro, en gramo por litro, en miligramos por litro o en porcentaje de soluto, en algunas condiciones se puede sobrepasarla, denominándose solución sobresaturada. Ciertos factores de la solubilidad de una sustancia dependen de la naturaleza del disolvente y del soluto, así como la temperatura, la presión, peso-cantidad y en algunos casos el pH. Es así que en el presente trabajo se dará a conocer que la solubilidad que aplicamos diariamente no es más que la capacidad de una determinada sustancia para disolverse en otra, tenemos que tener presente que la sustancia que se disuelve se denomina soluto y la sustancia donde se disuelve se llama solvente, también se dará a conocer procedimientos químicos de sales, en la cual determinaremos si son solubles, poco soluble o insolubles.

II.

OBJETIVOS



 III.

Determinar experimentalmente si se forma o no un determinado compuesto insoluble. Determinar el efecto de la Temperatura sobre la solubilidad.

FUNDAMENTO TEÓRICO

La solubilidad de sales afecta a la capacidad de precipitar y disolverse, afectando directamente a la concentración salina de la solución del suelo. Las sales más solubles en general son los cloruros y nitratos, y en el otro extremo, los menos solubles tienden a ser los carbonatos y los sulfatos. La solubilidad es la capacidad de una sustancia de disolverse en otra llamada disolvente. También hace referencia a la masa de soluto que se puede disolver en determinada masa de disolvente, en ciertas condiciones de temperatura, e incluso presión (en caso de un soluto gaseoso). La solubilidad la podemos encontrar en diferentes mezclas como por ejemplo en el ion común es muy difícil encontrar ya que el ion común es principal en la solubilidad. Si en una disolución no se puede disolver más soluto se dice que la disolución está saturada. Bajo ciertas condiciones la solubilidad puede sobrepasar ese máximo y pasa a denominarse solución sobresaturada. Por el contrario, si la disolución admite aún más soluto, se dice que se encuentra insaturada. No todas las sustancias se disuelven en un mismo solvente. Por ejemplo, en el agua, se disuelve el alcohol y la sal, en tanto que el aceite y la gasolina no se disuelven en agua. En la solubilidad, el carácter polar o apolar de la sustancia influye mucho, ya que, debido a este carácter, la sustancia será más o menos soluble; por ejemplo, los

compuestos con más de un grupo funcional presentan gran polaridad por lo que no son solubles en éter etílico. Los compuestos poco reactivos, como las parafinas, compuestos aromáticos y los derivados halogenados tienen menor solubilidad. El término solubilidad se utiliza tanto para designar al fenómeno cualitativo del proceso de disolución como para expresar cuantitativamente la concentración de las soluciones. La solubilidad de una sustancia depende de la naturaleza del solvente y del soluto, así como de la temperatura y la presión del sistema, es decir, de la tendencia del sistema a alcanzar el valor máximo de entropía. Al proceso de interacción entre las moléculas del solvente y las partículas del soluto para formar agregados se le llama solvatación y si el solvente es agua, hidratación.  FACTORES QUE AFECTAN LA SOLUBILIDAD La solubilidad se define para fases específicas. Por ejemplo, la solubilidad de aragonito y calcita en el agua se espera que difieran, si bien ambos son polimorfos de carbonato de calcio y tienen la misma fórmula molecular. La solubilidad de una sustancia en otra está determinada por el equilibrio de fuerzas intermoleculares entre el solvente y el soluto, y la variación de entropía que acompaña a la solvatación. Factores como la temperatura y la presión influyen en este equilibrio, cambiando así la solubilidad. La solubilidad también depende en gran medida de la presencia de otras sustancias disueltas en el solvente como por ejemplo la existencia de complejos metálicos en los líquidos. La solubilidad dependerá también del exceso o defecto de algún ion común, con el soluto, en la solución; tal fenómeno es conocido como el efecto del ion común. En menor medida, la solubilidad dependerá de la fuerza iónica de las soluciones. Los dos últimos efectos mencionados pueden cuantificarse utilizando la ecuación de equilibrio de solubilidad.  TEMPERATURA La solubilidad de un soluto en un determinado solvente principalmente depende de la temperatura. Para muchos sólidos disueltos en el agua líquida, la solubilidad aumenta con la temperatura hasta 100 °C, aunque existen casos que presentan un comportamiento inverso. En la mayoría de los casos en el agua líquida a altas temperaturas la solubilidad de los solutos iónicos tiende a aumentar debido al cambio de las propiedades y la estructura del agua líquida, que reduce la constante dieléctrica de un disolvente menos polar. Los solutos gaseosos muestran un comportamiento más complejo con la temperatura. Al elevarse la temperatura, los gases generalmente se vuelven menos solubles en agua (el mínimo que está por debajo de 120 °C para la mayoría de gases), pero más solubles en solventes orgánicos.  ¿CÓMO SE CUANTIFICA LA SOLUBILIDAD? Una forma muy común de encontrar los valores que describen cuantitativamente la solubilidad de un soluto es encontrar el máximo número de gramos de soluto que pueden disolverse en una cantidad dada de solvente, teniendo esto en cuenta podemos

expresar la solubilidad en moles por litro (a esto se le conoce como solubilidad molar) solo si se sabe la masa molar de la sustancia. En el caso particular de las sales iónicas que son sólo ligeramente solubles, se suele cuantificar su solubilidad mediante el estudio del siguiente equilibrio8: {MX(s) M+(ac) + X-(ac) cuando en un equilibrio participa alguna sustancia sólida, la concentración de ésta no aparece en la expresión de la constante de equilibrio, ya que permanece constante. Esto ocurre con la concentración de MX, por lo que la expresión queda: {K[MX] = Kps = [M+][X-] El producto de solubilidad de un compuesto iónico, es el producto de las concentraciones molares de los iones constituyentes, cada uno elevado a la potencia de su coeficiente estequiométrico en la ecuación de equilibrio.  UNA SOLUCIÓN SATURADA Cuando una cantidad dada de solvente no acepta más soluto. (Máxima capacidad de aceptación de soluto). La condición de saturación nos permite establecer un punto límite o de equilibrio entre la solución no saturada (por defecto de soluto) y la sobresaturada (por exceso de soluto en el solvente). En una disolución saturada hay un equilibrio entre la sal sólida sin disolverse y los iones de la sal que se encuentran en la disolución; para un compuesto cualquiera. El producto iónico (PI) es el producto de las concentraciones de los iones presentes en la disolución y nos dan la condición de disolución o precipitación: (PI) < Kps Todos los iones en solución (PI) = Kps Equilibrio - solución saturada (PI) > Kps Hay precipitación hasta que PI = Kps El valor de Kps indica la solubilidad de un compuesto, es decir, cuanto menor sea su valor menos soluble será el compuesto. También fácilmente observable que, si aumentamos la concentración de uno de los componentes o iones y alcanzamos de nuevo el estado de equilibrio de solubilidad, la concentración otro ión se verá disminuida debido al efecto ion común (efecto de acción de masa)  DISOCIACIÓN Disociación en química es un proceso general en el cual complejos, moléculas y/o sales se separan en moléculas más pequeñas, iones o radicales, usualmente de manera reversible. Disociación es lo opuesto de la asociación, síntesis química o a la recombinación. La disociación en sales por solvatación en un solvente como agua significa la separación de los aniones y cationes. La sal puede recuperarse por la evaporación del solvente o por cristalización al reducir la temperatura.  FACTORES QUE INFLUYEN EN LA VELOCIDAD DE LA DISOCIACIÓN o NATURALEZA DE LAS SUSTANCIAS IMPLICADAS EN EL PROCESO DE DISOLUCIÓN: Si son gases se mezclan instantáneamente,

si son líquidos miscibles la solubilización es también rápida, pero si son poco miscibles requiere más tiempo. o T A M A Ñ O D E LAS PARTÍCULAS DEL SOLUTO: Mientras más finamente esté dividido el soluto, hay más posibilidad de que las partículas de soluto y solvente entren en contacto y aumenten la solubilización. o TEMPERATURA DE LA SOLUCIÓN: Al aumentar la temperatura aumenta la velocidad de disolución y más rápidamente se llega a la saturación, aunque en algunas ocasiones se disminuye la solubilidad, como en procesos en que se libera calor. Los solutos gaseosos muestran un comportamiento más complejo con la temperatura. Al elevarse la temperatura, los gases generalmente se vuelven menos solubles en agua (el mínimo que está por debajo de 120 °C para la mayoría de gases),5 pero más solubles en solventes orgánicos.

o GRADO DE AGITACIÓN O MEZCLA DEL SOLUTO EN EL SOLVENTE: Al agitar una mezcla de dos sustancias a un mayor contacto entre las partículas de soluto y solvente, una mejor distribución de ellas, mayor velocidad de difusión y por tanto mayor velocidad de la solubilidad. o TEMPERATURA: La dependencia de la solubilidad de una sustancia con la temperatura se representa gráficamente por medio de las curvas de solubilidad. En la figura siguiente se representan las curvas de solubilidad de varias sustancias:

Los puntos sobre las curvas representan las composiciones de las disoluciones saturadas correspondientes a las distintas temperaturas. Los puntos por debajo de las curvas representan las disoluciones no saturadas y los puntos por encima de la curva las disoluciones sobresaturadas. o PRESIÓN: La presión sólo influye en el caso de solutos gaseosos. A temperatura constante, un aumento de la presión aumenta la masa de gas disuelto y por lo tanto aumenta la solubilidad. Esto se conoce como la ley de Henry. Es corriente observar esto cuando abrimos un recipiente que contiene agua gaseada o un refresco.

IV.

METODOS 



PRECIPITACIÓN: La precipitación es un proceso de obtención de un sólido a partir de una disolución. Puede realizarse por una reacción química, por evaporación del disolvente, por enfriamiento repentino de una disolución caliente, o por cambio de polaridad del disolvente. El sólido así obtenido se denomina precipitado y puede englobar impurezas. En general será necesario cristalizarlo y recristalizarlo. SECADO: Secar o desecar es la eliminación de agua de un sólido, líquido o gas. El secado o la desecación es la operación que consiste en separar mediante procedimientos no mecánicos un líquido de un sólido que lo retiene físicamente.





V.

BAÑO MARÍA: es un método para calentar una sustancia líquida o sólida, uniforme y lentamente, sumergiendo el recipiente que la contiene en otro mayor con agua u otro líquido que se lleva a ebullición. LA CRISTALIZACIÓN: es un método de separación en el que se produce la formación de un sólido (cristal o precipitado) a partir de una fase homogénea, líquida o gaseosa. El sólido formado puede llegar a ser muy puro, por lo que la cristalización también se emplea a nivel industrial como proceso de purificación.

EQUIPOS, MATERIALES Y REACTIVOS

EQUIPOS:

Balanza mecánica

Balanza analítica

Trípode

Cocina eléctrica

Mechero de bunsen

MATERIALES:

Tubos de ensayo / Gradilla

Vaso precipitado

Luna de reloj

Pipeta

Varilla de vidrio

Probeta

Crisol de porcelana

Pinzas de crisol

Embudo

Piseta

Tapones

REACTIVOS:

Nitrato de potasio (KNO3)

Cloruro de sodio (NaCl)

Sulfato de sodio decahidratado (Na2SO4.10 H2O)

Sulfato de cobre pentahidratado

(CuSO4.H2O)

Sacarosa (C12H22O11)

Acetona (C3H6O)

Agua destilada (H2O)

VI.

PROCEDIMIENTO

A. SOLUBILIDAD KNO3  Se agrega agua destilada en un tubo de ensayo y con un embudo se agrega el KNO3.

 Se homogeniza, tapando el tubo y agitando.

 Se agrega más KNO3 para saturar la muestra y procedemos a homogenizar hasta poder observar un precipitado.

 Una vez ya realizado los anteriores pasos se somete a calor la solución poniendo a prueba la solubilidad a una mayor temperatura.

 Al observar la mayor solubilidad agregamos a la solución más sustrato de KNO3 y no olvidamos homogenizar.



Al comprobar la solubilidad continuamos agregando más sustrato de KNO3, lo llevamos al calor debido al enfriamiento del tubo de ensayo.

 La solución se volvió a solubilizar y queremos llegar al punto de observar hasta qué cantidad del sustrato se puede agregar para que se solubilice con la temperatura constante.

 Una vez que hemos repetido reiteradas veces este proceso procedemos a dejar enfriar, así observamos que se comienza a cristalizar la sal.

B. SOLUBILIDAD NaCl  En un vaso de precipitados llenamos una pequeña cantidad de agua

 Se procede a saturar el agua con la sal de Cloruro de Sodio (NaCl) por lo que vertimos una cantidad necesaria de esta sal al vaso de precipitados y agitamos para que todo el soluto se disuelva en el agua.

 Procedemos a pesar el crisol con su tapa en la balanza analítica.

 Luego pesamos el segundo crisol.

 Después preparamos una solución a una temperatura de 50°C , pero para esto se arma un esquema para calentamiento por baño amarilla y esperamos a que la temperatura en el vaso de precipitados sea de 50° grados.

 Una vez se haya llegado los 50°C, se comienza a saturar la solución para que la sal se disuelva.

 Con una pipeta procedemos a sacar una muestra significativa de nuestra solución preparada aproximadamente 1 ml.

 Vertimos nuestra muestra en el crisol.

 Sacamos una muestra de la solución preparada a 50° centígrados para luego proceder a verter toda la muestra que está en la pipeta en el crisol de porcelana.

 Luego, en la balanza analítica procedemos a pesar las soluciones preparadas en sus respectivos crisoles.

 Pasos seguido, calentamos el crisol de porcelana para poder eliminar el agua presente en nuestra solución.

 Luego de un determinado tiempo, podemos verificar dentro del crisol que se ha eliminado toda el agua y en el fondo podemos observar un residuo color blanco que es el Cloruro de sodio.

 Como los crisoles ya se han enfriado, entonces se procede a llevar a un desecador para que no exista ningún error de cálculo por efecto de humedad.

 Por último, pesamos los crisoles con su respectivo residuo en la balanza analítica.

C. SOLUBILIDAD Na2SO4.10 H2O  Primero pesamos 5g de sulfato de sodio decahidratado (Na2SO4 + 10 H2O) con una balanza mecánica.

 Ya pesado, echamos el soluto en una hoja para así poder trasladar el soluto a un tubo de ensayo.

 Luego de haber ingresado todo el soluto, agradaremos 10ml de agua destilada. Observando una mezcla heterogénea.

 Entonces, sujetamos el tubo de ensayo con unas pinzas y lo llevamos a un mechero de Bunsen para calentar la sustancia y así tener una mezcla homogénea.

 Procedemos a colocar el tubo de ensayo a una gradilla (apagamos correctamente el mechero). En una luna de reloj agregamos moderadamente sulfato de sodio decahidratado (Na2SO4 + 10 H2O) y con una espátula cogemos una pequeña cantidad del soluto y usando una hoja como embudo, añadimos el soluto al tubo de ensayo.

 Al añadir más soluto a nuestra mezcla homogénea observaremos una solución sobresaturada, debido que la proporción del soluto es mayor que el solvente.

 Pasamos a remojar el tubo de ensayo en un vaso precipitado con agua fría, ya estar completamente frio lo sacamos con ayudad de las pinzas, para colocarlo en una gradilla.

 Nuevamente con la espátula agregamos un poco del soluto, para observar una cristalización, y esto se debe a que las partículas rebotan en el sólido y se adhieren a al sólido, formando así la cristalización.

D. SOLUBILIDAD DE SALES En agua:  Llenar los tubos los primeros 4 tubos con agua destilada para colocarle después sus respectivos reactivos.

 La primera muestra que llenaremos sería el cloruro de sodio (NaCl) y vemos como se disuelve.

 Ahora le echaremos Nitrato de Potasio (KNO 3) al segundo tuvo y vemos su disolución.

 En el tercer tuvo con agua destilada le echaremos el Sulfuro de Cobre Pentahidratado (CuSO4. 5H2O) y los mesclamos y vemos su disolución.

 En el cuarto tubo le suministraremos una pequeña cantidad de Sacarosa (C12H22O11) y los mesclamos para ver su disolución.

Solubilidad en acetona  Llenar los tubos los primeros 4 tubos con acetona para colocarle después sus respectivos reactivos.

 La primera muestra que llenaremos sería el cloruro de sodio (NaCl) y vemos como reacciona.

 Ahora le echaremos Nitrato de Potasio (KNO3) al segundo tuvo y vemos si se disuelve en el solvente de acetona.

 En el tercer tuvo con acetona le echaremos el Sulfuro de Cobre Pentahidratado (CuSO4. 5H2O) y los mesclamos vemos que reacción tiene.

 En el cuarto tubo le suministraremos una pequeña cantidad de Sacarosa (C12H22O11) los mesclamos para ver su sí es soluble.

VII.

RESULTADOS SALES

SOLUBILIDAD

Nitrato Potásico (KNO3)

Es soluble

Cloruro de Sodio ( NaCl)

Es soluble

Sulfato de Sodio decahidratado (Na2SO4 + 10 H2O)

Es insoluble a Tº ambiente. Es soluble a cierta Tº

Sulfato de Cobre Pentahidratado (CuSO4 + 5 H2O)

Si es Soluble

Sacarosa (C12H22O11)

Es soluble

OBSERVACIONES Su solubilidad es a Temperatura constante. En el momento en que la sal más el agua, se pudo observar un precipitado, entonces lo calentamos para que pueda salir una solución homogénea. Es así que cuando se deja enfriar, observamos que la solución se satura, formando los cristales. Se observa la solubilidad a Temperatura de 27 º C, entonces como aún puede admitir más soluto, se incrementa la sal, hasta poder formar un precipitado y es ahí donde se satura la solución. Al elevar la Tº a 50 C en baño María, por consiguiente, se aumenta la concentración de la sal, observando la saturación de la solución a una Tº constante. 5g de soluto en 10 ml de agua destilada, donde no se disuelve por completo, siendo mezcla heterogénea, por consiguiente, se calienta para homogenizar y podemos observar por completo la disolución. Luego se le agregara una cantidad de soluto al tubo de ensayo, y es donde se obtiene una mezcla sobresaturada. Recalcamos que a: Temperatura = Solubilidad Luego en el tubo de ensayo se pone en un vaso con agua fría y se agrega una cierta cantidad de soluto, obteniendo la cristalización. Se agrega una cierta cantidad de soluto, a una cantidad de solvente, es así que se homogeniza al mezclar los reactivos. El ...