Práctica de Laboratorio: Preparación de soluciones

 INTRODUCIÓN:

Los compuestos o elementos que conocemos pocas veces se encuentran puros en la naturaleza .Cuando las mezclas homogéneas   se llaman soluciones o disoluciones. Tradicionalmente se dice que las disoluciones están compuestas por dos partes: el soluto y el  disolvente. El solvente o fase dispersora es el componente que se encuentra en mayor proporción y contiene o dispersa al otro componente, el soluto o fase  dispersa, que se encuentra en menor proporción.

Cuando las partículas de una mezcla  homogénea tienen una tamaño de 10 a 10000 veces mayor que los átomos, la mezcla ya no es una disolución sino un sistema coloidal o coloide, y si las partículas son todavía mayores, entonces se conoce como suspensión.

El término de concentración se utiliza para designar la cantidad de soluto disuelta en una cierta cantidad de disolvente o de disolución, existen otras formas de expresar  la concentración como son la molaridad y la normalidad entre otras.

Un mol equivale a 6.02x10²³ partículas (que es el número de avogadro).

El número de moles que se encuentran en una cantidad determinada de sustancia, se puede conocer mediante la siguiente fórmula:

                 N=w/M

W=masa en gramos de la sustancia 

M= masa molar.

Molaridad: se expresa  con la letra M e indica el número de moles de soluto por litro de disolución.

M=moles de soluto/litro de disolución

       M=N/L

Normalidad: Se expresa con letra N e indica el número de equivalentes (eq) de  soluto por litro de disolución.

              N=equivalente de soluto/ litro de disolución

                         N=eq/l

Los equivalentes de soluto se calculan con ayuda de

                  Eq=w/P.eq

W=Masa  en gramos de sustancia

p.eq= peso equivalente

El peso equivalente se relaciona con la masa molar a través de la fórmula siguiente:

Peso equivalente=masa molar/a

a= número equivalente / mol del soluto.

Otra manera de expresar la concentración es utilizando su porcentaje en masa o en volumen .El porcentaje en masa se define como:

%  en masa del soluto= (masa del soluto/masa del soluto + masa del disolvente)x 100, donde: masa  del soluto+ masa del disolvente= masa de la disolución.

%en masa del soluto= (masa del soluto/ masa de la disolución)x 100.

Los porcientos en masa y en masa/volumen se relacionan con la densidad (p ) de la siguiente manera:

                       %masa/ volumen= (%  masa)(p)

Disolución y para realizarlo se utiliza la siguiente fórmula:

                            V₁ C₁=V₂C₂

 V₁  Se refiere al volumen que deberá tomar de la disolución madre para obtener  la nueva disolución,C₁ se refiere a la concentración de la disolución madre,V₂   es el volumen que se desea obtener de la  nueva disolución y C₂ es la concentración que tendrá la disolución nueva . Las concentraciones pueden estar expresadas en términos de molaridad, normalidad, porcentuales, moles u otros.  

M=(% en masa)(p)(10)/M

M=(% en masa )(p)(10)(a)/M

Donde p es la densidad, a es el número de equivalentes/mol y M es la masa molar.

DESARROLLO

Parte I: preparación de disoluciones a partir de sólidos y líquidos

Nota1: Realizar previamente los cálculos necesarios, a fin de obtener la masa o el volumen del soluto requerido para preparar las siguientes disoluciones:

A.   Preparar 100mL de disolución de  CUSO₄ 0.100M, a partir de  CUSO₄ sólido:

1.- Pesar los gramos de CUSO₄ necesarios para preparar 100 mL de disolución 0.100M, lo que corresponde a 1.59 gramos

2.- poner 50.0 mL de agua destilada en un matraz aforado.

3.- Agregar lentamente el sulfato cúprico, cuidando de no tierra la sustancia fuera del matraz.

4. Mantener en agitación constante hasta que el soluto este completamente disuelto.

5. Agregar agua destilada hasta que se forme un menisco sobre la marca del matraz. Este proceso se llama aforar.

6. se tapa el matraz y se agita ligeramente.

Nota 2: es recomendable realizar la última parte del aforo con una pipeta Pasteur, para asegurarse de que el agua no se vaya a pasar de la marca.

B. Preparar 100ml de disolución de  0.0100M a partir de   0.100M (dilución).

1. Usar una pipeta graduada para tomar el volumen necesario de sulfato de cobre 0.100M para realizar la dilución, lo que corresponde a 10ml

2. Depositarlo en un matraz aforado de 100ml.

3. Agregue el agua destilada necesaria para aforar.

4. Tapar y agitar ligeramente la disolución.

Parte II: preparación de disoluciones porcentuales masa/masa y masa/volumen.

A.   Preparar 100 gramos de una disolución de NaCl al 3.00% en masa.

1.    Pesar los gramos necesarios de NaCl para preparar la disolución requerida, lo que corresponde a 3gramos.

2.    La cantidad de agua destilada necesaria para preparar la disolución requerida es 97gramos. Si la densidad del agua destilada es 1.0g/ml, los gramos necesarios de agua corresponden a 97ml.

3.    Colocar 97ml de agua destilada, en un matraz volumétrico.

4.    Agregar el cloruro de sodio y agitar hasta que se disuelva totalmente.

5.    Pesar disolución resultante.

6.    Medir el volumen de la misma

B.   Preparar 100ml de disolución de NaCl al 3.00% masa/volumen.

1.    Pesar los gramos necesarios de NaCl para preparar la disolución requerida, lo que corresponde a 3gramos.

2.    Poner 50ml de agua destilada en un matraz aforado de 100ml.

3.    Agregar el cloruro de sodio y agitar hasta que se disuelva totalmente.

4.    Agregar el agua destilada necesaria para aforar el matraz.

5.    Tapar y agitar ligeramente.

6.    Pesar la disolución resultante.

PARTE III: DISOLUCIONES MOLARE Y NORMALES.

A.- preparar 100ml de HCL 0.100M, a partir de HCL concentrado (37.0% en masa y densidad 1.18 g/ml)

1.- colocar 50ml de agua destilada en un matraz aforado de 100ml.

2.- con una propipeta tomar el volumen necesario de acido concentrado, para preparar la solución requerida, esto es  0.83 ml.

3.- agregar el acido lentamente al matraz con agua, deslizándolo gota a gota por la paredes del recipiente.

4.- agitar ligeramente la disolución

5.- agregar agua destilada hasta aforar.

6.- tapara y agitar ligeramente.

Nota: nunca se pipetea el acido con la boca, ni tampoco, se adiciona agua al acido. Recuerda no dar de beber agua al acido.

B.- preparar 100ml de H₂SO₄ 0.100M, a partir de H₂SO₄ concentrado (98% en masa, densidad 1.87 g/ml)

1.- colocar 50 ml de agua destilada en un matraz aforado.

2.- con una propipeta tomar el volumen necesario de acido concentrado, para preparar la solución requerida esto es  0.53 ml.

3.- agregar el acido lentamente al matraz con agua, deslizándolo gota a gota por la paredes del recipiente.

4.- agitar lentamente

5.- agregar agua destilada hasta aforar.

6.- tapar y agitar ligeramente.

C.- preparar 100ml de HCL 0.100N, a partir de HCL concentrado (37% de pureza y densidad de 1.18 g/ml)

1.-  colocar 50ml de agua destilada en un matraz aforado de 100ml.

2.- usar una propipeta para tomar el volumen necesario de acido concentrado, a fin de preparar la solución requerida, esto es   0.83 ml.

3.- agregar el acido lentamente al matraz con agua, deslizándolo gota a gota por la paredes del recipiente.

4.- agitar ligeramente la disolución

5.- agregar agua destilada hasta aforar.

6.- tapar y agitar ligeramente.

D.- preparar 100ml de H₂SO₄ 0.100N, a partir de H₂SO₄ concentrado (98% en masa, densidad 1.87 g/ml). Suponer que H₂SO₄ participara en una reacción en la que se neutralizaran los 2 protones.

1.- colocar 50 ml de agua destilada en un matraz aforado.

2.- con una propipeta tomar el volumen necesario de acido concentrado, para preparar la solución requerida esto es  0.26 ml.

3.- agregar el acido lentamente al matraz con agua, deslizándolo gota a gota por la paredes del recipiente.

4.- agitar lentamente

5.- agregar agua destilada hasta aforar.

6.- tapar y agitar ligeramente.

ACTIVIDAD II.

a 

   Diferencia entre las cantidades (en ml) de HCL usadas al preparar las disoluciones 0.100M y 0.100N.

R= no hay diferencia de cantidades entre estas dos disoluciones.

b Anotar las diferencias entre las cantidades (en ml) de H₂SO₄ usadas al preparar las disoluciones 0.100M y0.100N de H₂SO_4.

R= para la preparación de H₂SO₄  al 0.100M se utilizo 0.53ml de disolución, por tanto al preparar  H₂SO₄  al 0.100N se utilizo 0.26ml de disolución. La diferencia solo es la mitad entre ambas disoluciones.

c  Explicar estas diferencias en función del número equivalentes que existen en un mol de H₂SO₄.

R= el numero de equivalentes en el H₂SO₄ es de 2, por tanto este número equivalente indica que por un mol de H₂SO₄ hay dos moles de H.

CUESTIONARIO.

1.- Completar la siguiente tabla con los ejemplos que se piden para las distintas disoluciones que pueden existir, dependiendo del estado del soluto y el solvente en cada caso.

FASE DISPERSORA (SOLVENTE)	FASE DISPERSORA (SOLUTO)	EJEMPLO
	Sólido	Aleaciones metálicas.
Sólido	Líquido	Mercurio en plata (amalgama).
	Gaseoso	Hidrogeno en paladio.
	Sólido	Sal en agua.
Líquido	Líquido	Alcohol en agua.
	Gaseoso	Amoniaco en agua u oxígeno en agua.
	Sólido	Hidrógeno absorbido sobre superficies  de Ni, Pd, Pt, etc.
Gaseoso	Líquido	Sistema coloidal, cervezas.
	Gaseoso	Aire.

2.- Si la fórmula de molaridad es M=n/l, ¿Por qué se pesa la masa del soluto para preparar la disolución y no se usan directamente los moles?

R= porque la masa del soluto nos facilita la preparación de una solución.

3.- ¿Por qué en la disolución porcentual en masa se considera la masa del agua, mientras que en la disolución porcentual masa/volumen no se toma en cuenta?

 R= porque siempre el soluto (el número de gramos) estará en 100 ml de solución.

4-¿Existen diferencias entre una disolución 0.1000M y una disolución 0.100N de acido clorhídrico?

R= No, debido a que la fórmula del ácido clorhídrico es HCL la cual contiene solo un hidrogeno, el cual al tomarse como equivalente para sacar el peso equivalente queda como PM/1= PM por lo tanto no va afectar si e molaridad o normalidad.

5-Al preparar una disolución 0.100 N de acido sulfúrico ¿ se debe establecer la reacción química que se dará al utilizar este reactivo?¿ Y si se preparara la disolución 0.100M, se debe tomar en cuenta el mismo criterio?

R= En el laboratorio antes de iniciar la preparación de cualquier solución se debe conocer bien las sustancias que se van a usar y como llevan a cabo sus reacciones para saber que estamos obteniendo y para que nos va a servir, es decir, siempre debemos establecer la reacción química. En este caso refiriéndose a la molaridad y normalidad, es importante establecer la reacción en la normalidad ya que la reacción nos permite saber el número de equivalentes y asi determinar con cuantos gramos preparar la solución que quede a la concentración normal deseada, para la molaridad no es tan importante porque no necesitamos determinar las equivalentes y los moles los podemos obtener fácilmente por otras fórmulas.

6 -Clasifica las reacciones señaladas en el punto 7.

a) Neutralización

b) Neutralización

c) Neutralización

d) Redox

e) Redox

7.-Indica el número de equivalentes para los compuestos (que se indican al final) en los que ocurren las siguientes reacciones:

A) H3PO4 (ac)+2NAOH (ac) ------>NA2HPO4 (ac)+2H2O

A) Acido fosfórico, hidróxido de sodio

Eq= 98/3= 32.66, 80/2= 40,
B) CA (OH) 2 (s) + 2HCL( ac)--------->CACL2(s)+2H2O

B) Hidróxido de calcio, ácido Clorhídrico.

Eq= 57/1= 57,72.9/1= 72.9
C) HNO3 (ac)+NAOH (ac) ------->NANO3 (ac)+H2O

C) Ácido nítrico, hidróxido de sodio.

eq=63/1= 63,40/1= 40
D)2HNO3(ac)+3H2S(g)-------->2NO(g)+3S°(s)+4H2O

D) Ácido nítrico, ácido sulfhídrico.

126/2= 63, 102.18/6=17.03

8.- El frasco de donde se obtuvo el H2SO4 tiene las siguientes especificaciones: masa molar = 98.09 g/mol, densidad 1.87 g/ml, % de pureza =98.0. Reportar la concentración del H2SO4 en:

A) % Masa,
A) densidad = m/v, m= d.v= (1.87g/ml) (100 ml)  m=187 G, % masa= 18.7 %
B) % Masa/volumen,

% p/v= (% p/p) (d)= (98)(1.87)183.26 GRAMOS EN 100 ML
C) M= W/(Mo)(v)= 183.26g/ (98.09g/mol) (.1l)= 18.68 mol/l

 M= 18.68 MOL/LITRO
D) Normalidad (considere que será utilizado para titular una disolución de NA (OH).

D) N= (Volumen) (Densidad) (pureza)/ 100 (Peso molecular) (V) = (100ml) (1.87g/ml)(98%)/ (100)(98.09 g/mol) (100 ml)

N= 0.019 mol/ml