Informe Lab 9

Universidad Nacional Mayor de San Marcos

Solubilidad y producto de solubilidad Laboratorio de Química General

ÍNDICE

Pag.

Resumen 2

Principios Teóricos 3

Materiales y reactivos 4

Procedimiento experimental 5

Cálculos y resultados 6

Cuestionario 9

Conclusiones 11

Recomendaciones 12

Bibliografía 13

1



RESUMEN

La solubilidad y producto de solubilidad mantiene una estrecha relación entre ellas, ya que solubilidad es la cantidad de soluto presente por determinado volumen de sustancia; mientras que el producto de solubilidad, es la constante cual indica el producto de las concentraciones molares de los iones constituyentes de un determinado compuesto. Se observa que el nivel de solubilidad de determinados compuesto varía acorde a diferentes factores tal es el cado de la temperatura el cual interviene de forma inversa a la solubilidad del producto, en esta novena entrega de la práctica, se pone en mención la importancia de la determinación de solubilidad del Ca(OH)2 el cual se experimenta a diferentes temperaturas, así se recopila información que el volumen gastado de H2SO4 disminuye al disminuir la temperatura, como a 70°C, 60°C y 50°C, en donde el volumen gastado es de 4,7mL,3,4mL y 3,2mL respectivamente. Observándose así que su nivel de solubilidad disminuye.Seguido a ello se determina la constante experimental del producto de solubilidad, de los diferentes pares de soluciones; observándose a formación de sus precipitados se disuelvan. Esto quiere decir que se busca la concentración exacta de las sustancias que al mezclarse ya dejen de producir precipitado alguno, en el caso experimental presente esto se obtiene luego de diluir la concentración inicial cuatro veces.

Se concluirá con la resolución del cuestionario, así como las recomendaciones y conclusiones obtenidas para con esta práctica, además de una breve bibliografía.

2



PRINCIPIOS TEÓRICOS

La Solubilidad

Las sustancias no se disuelven en igual medida en un mismo disolvente. Con el fin de poder comparar la capacidad que tiene un disolvente para disolver un producto dado, se utiliza una magnitud que recibe el nombre de solubilidad. La capacidad de una determinada cantidad de líquido para disolver una sustancia sólida no es ilimitada. Añadiendo soluto a un volumen dado de disolvente se llega a un punto a partir del cual la disolución no admite más soluto (un exceso de soluto se depositaría en el fondo del recipiente). Se dice entonces que está saturada. Pues bien, la solubilidad de una sustancia respecto de un disolvente determinado es la concentración que corresponde al estado de saturación a una temperatura dada.Las solubilidades de sólidos en líquidos varían mucho de unos sistemas a otros. Así a 20 ºC la solubilidad del cloruro de sodio (NaCl) en agua es 6 M y en alcohol etílico (C2H6O), a esa misma temperatura, es 0,009 M. Cuando la solubilidad es superior a 0,1 M se suele considerar la sustancia como soluble en el disolvente considerado; por debajo de 0,1 M se considera como poco soluble o incluso como insoluble si se aleja bastante de este valor de referencia.La solubilidad depende de la temperatura; de ahí que su valor vaya siempre acompañado del de la temperatura de trabajo. En la mayor parte de los casos, la solubilidad aumenta al aumentar la temperatura. Se trata de procesos en los que el sistema absorbe calor para apoyar con una cantidad de energía extra el fenómeno la solvatación. En otros, sin embargo, la disolución va acompañada de una liberación de calor y la solubilidad disminuye al aumentar la temperatura.El producto de solubilidad.Considere una disolución saturada de cloruro de plata que esta en contacto con cloruro de plata solido. El equilibrio de solubilidad se puede representar como:

AgCl(s)↔ Ag(ac)+¿+Cl(ac)

−¿¿¿

Puesto que sales como el AgCl se comportan como electrolitos fuertes, se considera que todo el AgCl que se disuelve en agua se disocia por completo en iones Ag + y Cl-. Se sabe que la concentración de un solido es una constante. Así que la constante de equilibrio para la disolución de AgCl se puede escribir como:

K ps=¿

Donde Kps se conoce como la constante el producto de solubilidad o simplemente el producto de solubilidad. En general, el producto de solubilidad de un compuesto es el producto de las concentraciones molares de los iones constituyentes, cada uno elevado a la potencia de su coeficiente estequiométrico en la ecuación del equilibrio.

3



4



MATERIALES:

(8) Tubos de ensayos

Gradilla

Cocinilla eléctrica

Termómetro

2 vasos de precipitado

bureta de 50 ml

Soporte Universal

Pipeta graduada de 10 ml

Pisceta

Probeta

REACTIVOS:

Solución saturada de Ca(OH)2

Acido Sulfúrico H2SO4 a 0,1N

Cloruro de Bario

Sulfito de sodio BaCl2

Carbonato de sodioNa2CO3

Sulfato de cobre CuSO4

Fenolftaleína

5



PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL

A. Variación de la solubilidad del hidróxido de calcio con la temperatura.En esta parte se determina la solubilidad del Ca(OH)2 en agua a las temperatura de 95C, 90C, 80C, 60C, 50C, 40C, 30C y la temperatura ambiente.

1) Instalar la bureta con el soporte universal con la solución de H2SO4 0.1N para la titulación.

2) Colocar sobre el trípode con rejilla metálica un vaso de 500 mL, conteniendo 250 mL de solución saturada de Ca(OH)2 con soluto no disuelto, calentar con el mechero o usando una cocinilla eléctrica, durante el calentamiento agitar con la bagueta en forma lenta, medir la temperatura hasta que el termómetro registre 95C, apagar el mechero o desconectar la cocinilla y enseguida tomar con la pipeta de la parte clara, un volumen de 10 mL y trasvasarlo a un matraz, inmediatamente titular con la solución de H2SO4 0.1N usando como indicador la fenolftaleína, anotar el volumen gastado.

3) Repetir la misma operación para cada una de las temperaturas indicadas, anotando el volumen gastado de la titulación, que servirá para calcular las concentraciones molares de Ca(OH)2 a una te4mperatura dad y luego transformar a las unidades de gramos de soluto/100mL de solución.Con los datos obtenidos construya la curva de solubilidad.NOTA: al terminar de usar la pipeta lavarlas, para evitar que quede obstruida.

B. Producto de solubilidad y formación de precipitados.1) Recibir del profesor pares de soluciones molares de concentración

conocida, tales como el cloruro de bario y sulfato de sodio, carbonato de sodio y sulfato de cobre(II), nitrato de calcio e hidróxido de amonio.

2) Llevar a dos tubos de ensayo 5 mL de cada solución, luego añadir uno al otro. Observe el precipitado y anote.

3) Con el par de soluciones trabajadas prepare una serie de disoluciones, formando 5 pares aproximadamente, procediendo de la siguiente forma:En 2 tubos de ensayo, tomar 1 mL de cada solución del par seleccionado y completar hasta 10 mL con agua destilada; las soluciones resultantes tendrán una concentración de 1.0 × 10-2 M.

4) Retirar 5mL de cada solución y mezclarlas en otro tubo. Observar si se forma precipitado.

5) Si se forma precipitado, hacer otra dilución tomando 1 mL de la solución 1.0 × 10-2 M y completar hasta 10 mL con agua destilada. Proceder de manera similar al paso anterior hasta que ya no se forme precipitado.

6) Con los resultados determinar el Kps experimental. Compare con el valor teórico y determine el % de error.NOTA: todo precipitado podrá observarse a simple vista si P.I.>103Kps

6



CÁLCULOS Y RESULTADOS

A) Variación de la solubilidad del Ca(OH)2 con la temperaturaSe conoce:Concentración de H2SO4 = 0.1NVolumen de Ca(OH)2 = 10mL <> 10-2L

¥ Solubilidad del Ca(OH)2 en T = 90ºVolumen gastado de H2SO4 = 5.4mL

NCa(OH )2×VCa(OH )2

=NH 2SO4×VH 2SO4

NCa(OH )2×10mL=0.1N ×5.4mL

NCa(OH )2=5.4×10−2 N

NCa(OH )2=MCa(OH )2

× MCa(OH )2=2.7×10−2M

Además M=n

V (L)= WPM×V (L) WCa(OH )2

=M×PM×V(L)

Por lo tanto WCa(OH )2=¿ 2.7×10−2mol

L×74

gmol

×10−2L=19.98×10−3g

Finalmente, la solubilidad será: S1= 19.98×10−3 g

100mL

¥ Solubilidad del Ca(OH)2 en T = 70ºVolumen gastado de H2SO4 = 3.4mL


=NH 2SO4×VH 2SO4

NCa(OH )2×10mL=0.1N ×3.4mL

NCa(OH )2=3.4×10−2 N

NCa(OH )2=MCa(OH )2

× MCa(OH )2=1.7×10−2M

Además M=n


=M×PM×V(L)


L×74

gmol

×10−2L=12.58×10−3g


100mL

7



¥ Solubilidad del Ca(OH)2 en T = 60ºVolumen gastado de H2SO4 = 3.0 mL


=NH 2SO4×VH 2SO4

NCa(OH )2×10mL=0.1N ×3.0mL

NCa(OH )2=3.0×10−2N

NCa(OH )2=MCa(OH )2

× MCa(OH )2=1.5×10−2M

Además M=n


=M×PM×V(L)


L×74

gmol

×10−2 L=11.10×10−3g

Finalmente, la solubilidad será: S2= 11.10×10−3g

100mL

¥ Solubilidad del Ca(OH)2 en T = 50ºVolumen gastado de H2SO4 = 2.4 mL


=NH 2SO4×VH 2SO4

NCa(OH )2×10mL=0.1N ×2.4mL

NCa(OH )2=2.4×10−2 N

NCa(OH )2=MCa(OH )2

× MCa(OH )2=1.2×10−2M

Además M=n


=M×PM×V(L)

Por lo tanto WCa(OH )2=¿ 1.2×10−2 mol

L×74

gmol

×10−2 L=8.88×10−3g


100mL

8



B) Calculando el Kps (Producto de solubilidad) del Ca(OH)2 Se tiene la reacción: Ca(OH)2 Ca+2 + 2(OH)-

Entonces: Kps = [Ca+2 ][ (OH)-]2

¥ Kps del Ca(OH)2 en T = 90º

Kps=[Ca+ 2 ]¿¿

Kps=(2.7×10−2)¿Kps=19.683×10−6


Kps=[Ca+ 2 ]¿¿

Kps=(1.7×10−2)¿Kps=4.913×10−6


Kps=[Ca+ 2 ]¿¿

Kps=(1.5×10−2 )¿Kps=3.375×10−6


Kps=[Ca+ 2 ]¿¿

Kps=(1.2×10−2 )¿Kps=1.728×10−6

9



CUESTIONARIO:

1. Para los puntos que le permitió trazar la curva de solubilidad determine la solubilidad en mol/L y sus correspondientes Kps.

Kps Kps = [Ca+2][OH-]2 Ca(OH)2 1Ca+2 + 2(OH)-

Para 90°C:

Solubilidad = 2.7×10−2molL

Kps = (0.027)(0.027)2 =1.9x10-6

Para 70°C:


Kps = (0.017)(0.017)2 =4.9x10-6

Para 60°C:


Kps = (0.015)(0.015)2 =3.4x10-6

Para 50°C:

Solubilidad = 1.2×10−2 molL

Kps = (0.012)(0.012)2 =1.7x10-6

2. A partir de los Kps experimentales, encontrar la solubilidad molar a la temperatura de trabajo.

Kps del Ca(OH)2 en T = 90º

Kps=[Ca+ 2 ]¿¿

Kps=(2.7×10−2)¿Kps=19.683×10−6

Kps del Ca(OH)2 en T = 70º

Kps=[Ca+ 2 ]¿¿

Kps=(1.7×10−2)¿Kps=4.913×10−6

10



3. Calcular la solubilidad molar a 25 oC de las siguientes sustancias: PbSO4 <------> Pb+2 + SO4

-2

Kps=1.0x10-8 = (solub.)(solub.) Solub.=1.00x10-4 M SrSO4 <------> Sr+2 + SO4

-2

Kps=2.8x10-7 = (solub.)(solub.) Solub.=5.29x10-3 M PbSO4 <------> Pb+2 + SO4

-2

Kps=2.0x10-4 = (solub.)(solub.) Solub.=1.41x10-2 M

4. Calcular la concentración de Pb+2 en una solución saturada de PbCrO4.

(Kps PbCrO4 = 2x10-14)PbCrO4 <------> Pb+2 + CrO4-2

Kps PbCrO4 = 2x10-14 = (M Pb+2)(M CrO4-2) = (M Pb+2)2

M Pb+2 = 1.4x10-7 M

5. Indique los errores posibles en el experimento.Los errores posibles son: Al momento de usar el termómetro no siempre se llega a una temperatura

exacta. Al instante de preparar soluciones, los tubos de ensayo y los matraces no

tienen medida exacta. Con los datos y cálculos obtenidos no siempre se llega a construir la grafica

pedida. Al momento de mezclar las soluciones, muchas veces no se llega a observar

la formación de un precipitado, porque no se presta la debida atención a la observación.

11



CONCLUSIONES

La solubilidad de un material puede variar los cambios de temperatura.

A mayor temperatura, hay mayor solubilidad.

A mayor precipitado, se tiene que hay menor solubilidad.

Para determinar la solubilidad de los solutos usados en este experimento, se usado la titulación.

Se ha llegado a una comparación entre concentración y solubilidad.

12



RECOMENDACIONES

Al momento de trabajar con el Ca(OH)2 ,tener presente el lavar los instrumentos usados con este reactivo, rápidamente, pues dicha sustancia tiende a alojarse en las paredes del recipiente que lo contiene a una velocidad alta.

Para la parte de esta reacción de Ca(OH)2 , mediante el uso de la pipeta, tener sumo cuidado en succionar la solución de la zona periférica del recipiente, si ocurre por el contrario, los resultados del mismo no serán satisfactorios.

Es preferible retirar la sustancia que se calienta, cuando aún no marca la temperatura deseada, pues ella tiende a aumentar gradualmente al momento de ser sacada del mechero.

Realizar el transvasado rápidamente ya que la temperatura cambia. Por ende se debe tener todo los insumos previamente preparados como Tener preparado de antemano los 10 ml de agua destilada en la probeta , con las 3 gotas de fenolftaleína.

Observar bien las concentraciones mínimas posibles de formación de precipitados e identificar cual de las concentraciones es la mínima , se debe agitar con fuerza el precipitado pues no se observa a simple vista cuando está diluido.

13



BIBLIOGRAFÍA

Raymond Chang “Química General”, Editorial Mc Graw Hill, Cuarta edición.

Frederick R. Longo ‘‘Química General’’, Editorial Mc Graw Hil.

Brown Teodoro “Química la ciencia central”, Editorial Prentice Hall.

Academia César Vallejo “Química, análisis de principios y aplicaciones”, Editorial Lumbreras, Tomo II

14

Documents

Informe Lab 9