Preparacin y valoracin de soluciones

RESUMEN

Para todo proceso analtico en laboratorios de investigacin y anlisis en cualquier campo de la qumica es importante conocer las unidades fsicas y qumicas de concentracin, ya que relacionan la cantidad de solutos en un determinado volumen de solucin.

El presente informe tiene como objetivo aprender a preparar soluciones de diferentes concentraciones; adems de ello, conocer los distintos mtodos de estandarizacin y valorar las soluciones acido-base mediante titulaciones.

En la primera parte se prepar una solucin de NaCl al 10%p/p donde se observ que 1g de sal se disolvi completamente en 9 g de H20. Para preparar una solucin de NaCl al 1% p/v se disolvi 1g de sal en 100mL de solucin. Se prepar una solucin de NaOH 0,1M pesando 0,4g de NaOH y disolvindolo con agua destilada hasta una solucin final de 100mL, se prepar tambin una solucin de HCl 0,1N a partir de una solucin de HCl concentrado cuya densidad fue de 1,18g/mL y 37,25% de pureza.

Para finalizar se estudia la valoracin con el HCl 0,1N donde se emplea una solucin estndar de Na2CO3 0,1N usando anaranjado de metilo como indicador para obtener una concentracin real de 0,095N. En la valoracin de la solucin de NaOH se emplea la solucin estandarizada de HCl 0,095N utilizando fenolftalena como indicador con el cual se obtiene una concentracin real de 0,14N.PRINCIPIOS TERICOS

Solucin:

Se define como solucin a la mezcla de dos o ms sustancias puras diferentes, donde no llega a ocurrir una reaccin qumica; tan solo un cambio fsico.Esta mezcla est formada por una composicin variable, la cual debe tener como requisito, estar compuesta por un soluto ,sustancia que se dispersa homogneamente a nivel atmico, inico o molecular (presente en una cantidad pequea) y un solvente , medio dispersante (el cual interviene en mayor cantidad).Con estos componentes se forma un sistema qumico homogneo (monofsico) en donde tomando cualquier parte elemental de su volumen posee caractersticas y propiedades idnticas, con el resto de la solucin.Las soluciones presentan ciertas caractersticas, tales como:

Son mezclas homogneas. Las propiedades qumicas de los componentes no se alteran. Las propiedades fsicas dependen de su concentracin. Su composicin es variable. No existe sedimentacin, debido a que el tamao de las partculas del soluto son inferiores a 10 Angstrom ( A ) .Las soluciones se pueden ser clasificadas por: Su concentracin:

No saturada

Saturadas

Sobre saturadas

Su estado de agregacin:

SolucinSolutoSolventeEjemplo

LquidaLquidoLquidoCH30H en agua

SlidaLquidoSlidoHg en Ag(Amalgama)

GaseosaLquidoGaseosoGaseosas

LquidaSlidoLquidoNaCl en H20

SlidaSlidoSlidoAleacin del Zn y Sn

GaseosaSlidoGaseosoH2 absorbido en Pt

LquidaGaseosoLquidoO2 en H20

SlidaGaseosoSlidoH2 en Paladio

GaseosaGaseosoGaseosoAire

Concentracin:Definida como la cantidad de soluto (masa, volumen, nmero de moles, nmero de equivalentes-gramo, etc.) presente en una solucin. Para con los anlisis qumicos son de vital importancia las unidades de concentracin, de entre ellas las ms importantes son: la molaridad y normalidad. Pueden clasificarse en unidades fsicas y qumicas. Unidades Fsicas:a) Porcentaje en masa (% p/p): (Porcentaje en peso) Es la relacin existente entre la masa del soluto y la masa de la disolucin multiplicada por 100.

b) Porcentaje en volumen (% v/v): Referido a la relacin existente entre el volumen del soluto en comparacin con el volumen de la solucin, todo ello multiplicado por 100.

c) Porcentaje peso a volumen (%p/v): Las partes en masa de un componente o soluto por 100 partes en volumen de la solucin.

Las unidades en peso y volumen que se emplean deben ser compatibles, por ejemplo: Una solucin al 10% en p/v de NaCl, contiene 10g de NaCl en 100mL de solucin (no 100mL de disolvente).

En algunos casos, las sustancias usadas como soluto, son soluciones diluidas o concentradas, para poder utilizarla es necesario conocer su densidad y % de pureza. Tomando como ejemplo:

Unidades Qumicas:

a) Molaridad (M): Denominada tambin como concentracin molar .Es el nmero de moles del soluto presentes en 1 litro de solucin

b) Normalidad (N): Indica el nmero de equivalentes gramo de soluto por litro de solucin. c) Molalidad (m): Indica la cantidad existente de moles de soluto por kilogramo se solvente.

d) Equivalente gramo (Eq-g): Es el peso de un mol (expresado en gramos) dividida entre la carga inica (valencia de la sustancia.

MATERIALES Y REACTIVOS

A) MATERIALES:

1 Soporte Universal con pinza

2 Lunas de reloj

1 Vaso de 250 mL y 1 vaso de 100 mL

1 Probeta de 100 mL

1 Fiola de de 250 mL y 2 de 100 mL

1 Bureta de 50 mL

2 Matraces de Erlenmeyer de 250 mL

2 Baguetas

1 Balanza

B) REACTIVOS:

Hidrxido de sodio (NaOH)

Carbonato de sodio (Na2CO3)

Cloruro de sodio (NaCl)

cido clorhdrico (HCl)

Indicadores: Fenolftalena y anaranjado de metilo DETALLES EXPERIMENTALES

a) Preparacin de una solucin de Cloruro de Sodio al 10% p/p

1. Asegurarse de tener cada uno de los instrumentos a utilizarse limpios y plenamente secos.2. En una balanza analtica con margen de error 0.1g pesar el vaso de precipitados de 100mL.

3. Seguido a ello se pesa 1.0g de NaCl, con la balanza graduada nuevamente a cero (tarar la balanza) y finalmente se aade 9 g de agua destilada, es decir 9 mL de sta (Recordar (H2O = 1g/mL).4. Agitar hasta que disolver completamente el NaCl en el agua. La solucin resultante es al 10% en peso.

b) Preparacin de una solucin de Cloruro de Sodio al 1% p/v

1. Realice la pesada del vaso de precipitados como en el ejemplo anterior.

2. En un vaso previamente secado de 100mL pesar 1.0 g de NaCl y disolver con 20 mL de agua destilada.3. Pasar todo el contenido de la solucin a una fiola de 100 mL, luego enjuagar con agua el vaso dos veces y adicionarla a la fiola.4. Completar el volumen a 100 mL con agua destilada, agitar hasta obtener una solucin homognea.

c) Preparacin de 100 mL de una solucin de Hidrxido de Sodio 0.1 M aproximadamente

1. Pesar el vaso de precipitados, luego proceder a tarar la misma, como en los ejemplos anteriores.2. Agregar NaOH hasta obtener un peso de 0.40 g.Se agrega 20 mL de agua destilada (aproximadamente) y se disuelve el soluto con el uso de la bagueta.3. Verter todo ese contenido a una fiola de 100 mL, enjuagar por lo menos dos veces el vaso y el lquido final agregarlo a la fiola. Completar el volumen hasta la lnea de enrase y agitar la solucin para homogeneizarla.d) Preparacin de 250 mL de una solucin de cido Clorhdrico 0.1 N aproximadamente.

1. A partir de HCl concentrado de densidad 1.18 g/mL y 37.25% de pureza, calcular el volumen del mencionado cido aplicando la frmula siguiente:

Donde:

W : Peso del soluto en la solucin de HCl concentrado (g).

V : Volumen del HCl concentrado (mL).

%W: Porcentaje de pureza.

D : Densidad del HCl concentrado (g/mL).

2. Aplicar la frmula de molaridad y conociendo la concentracin (0.1 M) y el volumen (250 mL) de HCl, se va a necesitar 0.9125 g de HCl concentrado para poder preparar la solucin.Reemplazando el la ecuacin anterior los datos hallamos la cantidad de HCl requerida.Por lo tanto la cantidad obtenida de HCl es = 1.0989 g3. El valor obtenido se va ha reemplazar en la frmula anterior por lo que se va a necesitar 2.07 mL de HCl concentrado. Dicho volumen se mide con una pipeta y se traslada a una fiola de 250 mL y se llena hasta el ras con agua destilada. Se agita para una solucin homognea.

e) Preparacin de 100 mL de una solucin estndar de Carbonato de Sodio 0.100 N

Peso equivalente del Na2CO3 = 106 / 2 = 53 g

1. En un vaso de 100 mL limpio y seco, pesar exactamente 0.53 g de Na2CO3 anhidro.2. Agregar aproximadamente 50 mL de agua destilada y proceder a disolver al Na2CO3.

3. Pasar toda la solucin a una fiola de 100 mL empleando la bagueta y enjuagar 2 veces el vaso y pasar este contenido tambin a la fiola. 4. Llenar hasta el ras con agua destilada y agitar la mezcla hasta homogenizar.

Clculo de la normalidad de una solucin:

f) Estandarizacin de la solucin de HCl aproximadamente 0.1 N con una solucin patrn de Na2CO3 0.100 N

1. Llenar la bureta con cido, preparado en la parte (4d), evitar que se formen burbujas de aire.2. Colocar en un matraz Erlenmeyer 10 mL de la solucin estndar de Na2CO3 preparada en la parte (e).Agregar al matraz 2 3 gotas del indicador anaranjado de metilo.3. Anotar el volumen inicial del cido en la bureta ante de comenzar a titular, adicionar el cido girando la llave con la mano izquierda y rotando el matraz con a mano derecha.

4. Dejar caer el cido hasta que el color cambie de amarillo a anaranjado sin llegar a rojo (lo cual indicara que hay exceso de cido). 5. Se puede calcular y observar si retorna el color amarillo, si es as se sigue aadiendo el HCl de la bureta. 6. Anotar el volumen de cido gastado y se calcula la normalidad del cido, segn:

Na x Va = Nb x Vb

g) Valoracin de la solucin de NaOH aproximadamente 0.100 M con la solucin de HCl estandarizado.

1. Se coloca en un matraz Erlenmeyer, 10 mL de solucin de NaOH 2. Se agrega a la solucin contenida en dicho matraz, 1 2 gotas de indicador fenolftalena.3. Se llena la bureta con el HCl estandarizado y se deja caer lentamente el cido al matraz Erlenmeyer, mezclando simultneamente.4. Se detendr la titulacin tan pronto cambie en color de rojo grosella a incoloro. Obteniendo as la cantidad de HCl necesaria para neutralizar al NaoH.TABLA DE RESULTADOS

a) Preparacin de una solucin de NaCl al 10%p/p

= 1.00g

=9.00g

= 10.00g

b) Preparacin de una solucin de NaCl al 1% p/v=1.00g

= 20.00mL

=100mLc) Preparacin de 100 mL de una solucin de NaOH 0.1M aproximadamente

=0.43g

=20mL

= 100mL

M=0.1M

d) Preparacin de 250mL de una solucin de HCl 0.1 N aproximadamente

=250mL

Pureza= 37.25%

D=1.18g/mL

N=0.1N

e) Preparacin de 100 mL de una solucin estndar de Na2 CO3 0.100N=0.53g

Eq-g= 51=100mL

N=0.1N

f) Estandarizacin de la solucin de HCl aproximadamente 0.1N con la solucin patrn de Na2 CO3 0.100N=10mL

Anaranjado de metilo=3 gotas

=100mL

=11.5mL

N=0.087N

g) Valoracin de la solucin de NaOH aproximadamente 0.100M con la solucin de HCl estandarizado

Fenolftalena= 2 gotas

=10mL

=12.5mL

N=0.125N

CONCLUSIONES Las soluciones estn conformadas por un soluto y por un solvente, que puede ser el agua. El soluto es el que est en menor proporcin que el solvente.

Con la relacin entre el % peso en peso, densidad y peso del soluto, se puede determinar el volumen del soluto.

Es considerada una solucin estndar el Na2CO3 en estado acuoso.

Son importantes los indicadores cido base porque con ellos se determina el exceso de cido en las soluciones. Un ejemplo de ellos son el anaranjado de metilo y la fenolftalena.

Al realizar la titulacin cido base, se llega a la siguiente relacin: NaVa = NbVb .

RECOMENDACIONES

Al momento de trasvasar el contenido de una solucin al Erlenmeyer, se debe tener sumo cuidado de no derramar dicho contenido ya que puede afectar la precisin del clculo de la normalidad, molaridad, etc. Usar los guantes al manipular reactivos como el cido clorhdrico (HCl), ya que su contacto directo pueden producir lesiones. Al realizar la estandarizacin de la solucin de HCl evitar que se formen burbujas en el aire.

Secar adecuadamente los materiales al momento de realizar el experimento. Manipularlos de la manera ms eficaz posible. Tener mucho cuidado con el HCl dado que si se ingiere puede traer consigo dificultad respiratoria, y otras anomalas; por ello es preferible usar mascarillas. BIBLIOGRAFA Brown Teodoro Qumica la ciencia central Editorial Prentice Hall.

Raymond Chang Qumica General, Editorial Mc Graw Hill, Cuarta edicin.

Academia Csar Vallejo Qumica, anlisis de principios y aplicaciones, Editorial Lumbreras, Tomo II

Ralph A. Burns Fundamentos de qumica, Editorial Pearson Educacin, Segunda edicin

PGINAS WEB

http://www.unlu.edu.ar/~qgeneral/tpuno.pdf http://www.cespro.com/Materias/MatContenidos/Contquimica/QUIMICA_INORGANICA/soluciones.htm http://olydan.iespana.es/quimsolucion.htm http://www.drscope.com/privados/pac/generales/desequilibrio/desequilibrios.html

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