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UNIVERSIDAD DE EL SALVADOR

FACULTAD DE CIENCIAS NATURALES Y MATEMTICAS

ESCUELA DE QUMICA

QUIMICA GENARAL: DOCTORADO EN MEDICINA

PRACTICA N 4: DISOLUCIONES

Fecha a realizar: 11 al 15 de mayo

18 al 22 de mayo

I. OBJETIVO GENERAL

Reconocer los factores que afectan la solubilidad y la velocidad de disolucin,

preparar algunos tipos de disoluciones e identificar el calor involucrado en algunos

procesos de disolucin.

II. OBJETIVO ESPECIFICOS

2.1 Comprobar el efecto de la naturaleza del soluto y del solvente, temperatura y presin en la solubilidad de la sustancias. 2.2 Comprobar el efecto de agitacin, tamao de la partcula y temperatura en la velocidad de disolucin. 2.3 Aplicar las tcnicas adecuadas para preparar disoluciones y diluciones. 2.4 Comprobar los cambios de energa asociados en los procesos de disolucin.

III. FUNDAMENTO TEORICO

Una solucin es una mezcla homognea de dos o ms sustancias. Estn formadas

por soluto y solvente Se llama soluto a la sustancia que se dispersa y solvente al

medio dispersante. Cuando se mezcla un soluto con un solvente, al proceso se le

denomina disolucin.

La solubilidad de una sustancia se define como la cantidad de soluto que se

disuelve en una cantidad establecida de disolvente a una temperatura determinada.

Para describir la solubilidad, se emplea con frecuencia los trminos miscible e

inmiscible. Los lquidos que se pueden mezclar para formar una disolucin son

miscibles, y los que no forman soluciones, es decir aquellos insolubles entre s son

inmiscibles.

En la formacin de algunas disoluciones, se cede calor a los alrededores y en

muchos otros casos se absorbe calor desde los alrededores. Cuando el proceso de

disolucin se realiza con desprendimiento de calor o liberacin de calor, se dice que

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es exotrmico, evidencindose un aumento en la temperatura del recipiente que la

contiene; caso contrario, cuando en el proceso de disolucin se absorbe el calor, es

endotrmico y el recipiente se enfra.

Para predecir la solubilidad de una sustancia se deben considerar tres factores:

1. Naturaleza del soluto y disolvente: La sustancias covalentes polares y las inicas tienden a ser miscibles o solubles con otras sustancias polares. Las

sustancias no polares tienden a ser miscibles en sustancias no polares, por lo

que se cumple la regla de lo semejante disuelve a lo semejante.

La solubilidad de una sustancia polar en el agua depende principalmente de

dos factores: La energa reticular del slido y la energa de hidratacin de

los iones. La energa reticular es una medida de la atraccin elctrica entre

los iones con carga opuesta; La energa de hidratacin de los iones (Entalpa

o contenido calrico), es una medida de la atraccin de los iones hacia las

molculas polares del agua. Cuando la energa de solvatacin supera a la

energa reticular, el slido se disuelve. En la disolucin, las molculas de

soluto y disolvente deben interactuar, es decir deben atraerse unas a otras,

existiendo fuerzas intermoleculares Ion-Dipolo cuando el soluto es un slido

ionico y el disolvente es una sustancia polar.

Solvatacin: Es el proceso mediante el cual un Ion o una molcula es

rodeada por molculas de disolvente, distribuidos de una forma especfica.

Cuando las molculas de agua rodean a los iones del soluto al proceso se le llama

Hidratacin.

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2. Temperatura: En los sistemas slido-lquido (soluto slido, solvente lquido), generalmente un incremento de temperatura, aumenta la

solubilidad, porque la energa cintica de las molculas aumenta y como

consecuencia, hay una mayor interaccin entre las partculas o molculas del

soluto con el solvente. Cuando el soluto es un gas y el solvente es un

lquido, un incremento de temperatura disminuye la solubilidad, por lo cual

el gas tiende a salir de la disolucin.

3. Presin: La solubilidad de un gas en un lquido es directamente proporcional a la presin de ese gas sobre la solucin. A mayor presin

menor volumen, mayor nmero de interacciones entre las molculas

gaseosas y el solvente; y como consecuencia hay una mayor solubilidad. Es

decir el efecto de la presin es directamente proporcional a la solubilidad del

gas en la disolucin.

La velocidad con la que disuelve un slido en un solvente est determinada por:

1. Tamao de la partcula. Para que un slido se disuelva en un solvente, la superficie de este tiene que estar en contacto con el disolvente; y los cristales

ms pequeos se disuelven con ms rapidez que los grandes. Entonces, se

puede decir que a mayor superficie de contacto, mayor velocidad de

disolucin.

2. Temperatura. En la mayor parte de los casos la velocidad de disolucin de un slido aumenta con la temperatura, debido a que se aumenta la energa

cintica de las partculas del soluto por lo que a mayor temperatura mayor

velocidad de disolucin.

3. Agitacin o mezclado. El efecto de la agitacin o mezclado es un proceso cintico. A mayor agitacin de un slido en un lquido mayor velocidad de

disolucin.

4. Concentracin de la solucin: Al preparar una dilucin inicialmente el soluto y el disolvente se mezclan, la velocidad de disolucin es mxima: A

medida que la cantidad de soluto va aumentando, se acerca al punto de

saturacin, y la velocidad de la disolucin disminuye significativamente.

La cantidad de soluto disuelto para determinar una cantidad determinada de

disolucin se conoce como la concentracin de la disolucin., la cual puede

expresarse de diferentes formas: Molaridad (M), Normalidad (N), molalidad

(m), partes por milln (ppm), porcentuales (%p/p, %p/v, %v/v). El porcentaje en

peso es una forma cmoda y adecuada de expresar la concentracin para

especificaciones comerciales o patrones requeridos por la ley.

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En esta prctica de laboratorio se utilizarn solamente 3 unidades de

concentracin:

-Porcentaje en peso por unidad de volumen (%P/V)

-Molaridad (M)

-Normalidad (N)

Dnde:

% p/v =g de soluto

mL de disolucinx100

M =n

v# de moles=

Litro de disolucin

N =# Eq-g

v=

Litro de disolucin

# equivalentes-gramo

Dilucin.

Al diluir con agua destilada una disolucin de concentracin conocida, se obtiene

una disolucin de menor concentracin. Este proceso se conoce como

Dilucin.

Durante el proceso de dilucin el nmero de moles de soluto permanece

constante, por lo tanto, podemos decir que el nmero de moles iniciales es igual

al nmero de moles finales, lo que cambia es la concentracin de la disolucin.

Entonces:

# de moles iniciales = V inicial x C inicial

# de moles finales = V final x C final

Como el nmero de moles iniciales es igual al nmero de moles finales, se

pueden igualar ambas expresiones.

Por lo tanto:

Vi Ci = Vf Cf

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Donde:

Vi = volumen inicial

Vf = volumen final

Ci = concentracin inicial

Cf = concentracin final

Este mtodo de Dilucin puede utilizar cualquier unidad de volumen (L, mL,) o cualquier unidad de concentracin (M, N, % p/p, %p/v,), siempre y cuando se mantengan al inicio y al final.

IV. CONCEPTOS BASICOS

4.1 Escriba el significado de los siguientes trminos.

a) soluto b) solvente c) solubilidad d) disolucin e) concentracin f) dilucin

4.2. Escriba la generalizacin que se aplica a la solubilidad, con relacin a la naturaleza del soluto y solvente.

4.3. Escriba los factores que afectan la solubilidad y la velocidad de disolucin.

4. 4 Escriba la ecuacin que se utiliza para efectuar los clculos de

a) Molaridad b) Normalidad c) Diluciones.

4.5 Realizar los clculos previos a la sesin de laboratorio (numeral 8.3)

V. TECNICAS

5.1. Agitacin y disolucin 5.2. Uso de balanza 5.3. Medicin de volumen exacto 5.4. Preparacin de disoluciones 5.5. Calentamiento directo

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VI. EQUIPO Y REACTIVOS

EQUIPO

- 10 Tubos de ensayo de 16 x 150 mm - 1 Probeta de 25 mL - 2 Vasos de precipitado de 250 mL - 1 Vaso de precipitado de 100 mL. - 1 Agitador de vidrio - 1 Baln volumtrico de 100 mL - 1 Esptula - 1 Gradilla para tubos de ensayo - 1 Embudo pequeo - 1 Pipeta graduada de 10 mL - 1 Pipeta volumtrica de 25 mL - 1 Frasco lavador - 1 Gotero (proveer el alumno) - 1 Mechero Bunsen o Hot plate - 1 Malla con centro de cermica - 1 Soporte - 1 Pinza de sostn - 1 Frasco lavador - 1 Balanza granataria

REACTIVOS

- Gaseosa (proveer el alumno) - Sulfato de cobre II pentahidratado (CuSO4.5 H2O) - Sacarosa o azcar ( C12H22O11) (proveer el alumno) - Cloruro de Amonio (NH4Cl) - Hidrxido de Sodio (NaOH) - Gasolina (proveer el alumno) - Aceite comestible (proveer el alumno) - Azcar en cubos (proveer el alumno)

VII. PROCESO EXPERIMENTAL

7.1 FACTORES QUE AFECTAN LA SOLUBILIDAD.

7.1.1 Efecto de la naturaleza del soluto y disolvente

Colocar 3 ml de agua destilada en un tubo de ensayo y en otro, 3 ml de gasolina.

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Agregar a cada tubo 5 gotas de aceite comestible.

Agitar los tubos, comparar y contestar las siguientes preguntas:

En cul disolvente es soluble el aceite?

__________________________________

Influye la naturaleza del disolvente en la solubilidad del soluto?

__________________________________

De acuerdo a sus observaciones complete el siguiente cuadro:

TUBO SOLUTO SOLVENTE SOLUBLE O

INSOLUBLE

N1 Aceite H2O

N2 Aceite Gasolina

Despus de observar los resultados explicar cmo influye este factor

sobre la solubilidad y qu generalizacin se puede aplicar.

7.1.2 Efecto de la presin

Destapar una bebida carbonatada fra. Observar y anotar lo que observa _______________________________________

Qu sucede con el volumen del gas antes de destapar la bebida

carbonatada? ____________________________________ y

despus de destaparla?___________________________

En qu caso el gas presenta mayor solubilidad cundo el envase est tapado o cuando est destapado? Explique._____________________

________________________________________

De acuerdo a sus observaciones complete el siguiente cuadro:

BEBIDA

CARBONATADA

QUE SE

OBSERVA

PRESION

(MAYOR O MENOR)

SOLUBILIDAD DEL GAS

(MAYOR O MENOR)

TAPADA

DESTAPADA

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Cul es la relacin que existe entre la presin y la solubilidad?

_____________________________________________________________

Cul es la relacin entre la presin y el volumen de gas?

____________________________________

Afecta la presin si el soluto es slido lquido? _______

Explique______________________________________________________

_____________________________________________________________

_____________________________________________________________

7.1.3 Efecto de la temperatura.

Depositar 50 mL de la bebida carbonatada en un vaso de precipitado de 250 ml y calentar sin llegar al punto de ebullicin.

Qu observa?

_____________________________________________

_____________________________________________

Cmo se ve afectada la solubilidad de un gas al aumentar la

temperatura?___________________________________

De acuerdo a sus observaciones complete el siguiente cuadro:

BEBIDA CARBONATADA QUE SE OBSERVA SOLUBILIDAD DEL GAS

(MAYOR O MENOR)

ANTES DE CALENTAR

DURANTE EL

CALENTAMIENTO

Establecer la relacin que existe entre la temperatura y la solubilidad de un

gas en un lquido?

______________________________________________________________

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7.2 FACTORES QUE AFECTAN LA VELOCIDAD DE DISOLUCIN.

7.2.1 Efecto de la agitacin.

En dos tubos de ensayo colocar unos pocos cristales de Azcar pulverizada.

Agregar agua destilada hasta la mitad del tubo.

Agitar uno de los tubos vigorosamente dejando el otro en reposo.

Se disolvi completamente el soluto que no se agit? ________

De qu manera la agitacin afecta la velocidad de disolucin?

_____________________________________________________

De acuerdo a sus observaciones complete el siguiente cuadro:

TUBO SOLUTO

SOLVENTE

TIEMPO DE

DISOLUCION

(RAPIDO O LENTO)

Agitando

C12 H22O11

H2O

Sin agitar

C12 H22O11

H2O

Establecer la relacin entre la agitacin y:

El tiempo de disolucin_________________________________

______________________________

La velocidad de disolucin._______________________________

____________________________________________________

7.2.2 Efecto del tamao de las partculas

En dos tubos de ensayo colocar agua destilada hasta la mitad de su capacidad.

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En uno de los tubos colocar un cubo de azcar y en otro colocar una cantidad aproximadamente igual de la misma sustancia,

pulverizada.

Agitar los tubos vigorosamente. En cul de los tubos, los cristales se disuelven ms rpido?

________________________

En cul de los tubos los cristales tienen mayor superficie de

contacto? _________________________

De acuerdo a sus observaciones, complete el siguiente cuadro:

TUBO SOLUTO

SOLVENTE

SUPERFICIE DE

CONTACTO

(MAYOR O MENOR)

TIEMPO DE

DISOLUCION

(RAPIDO O LENTO)

N1 C12 H22O11 pulverizada

H2O

N2 C12 H22O11 en cubo

H2O

Establecer la relacin entre la superficie de contacto y:

El tiempo de disolucin.

La velocidad de disolucin.

7.2.3 Efecto de la temperatura

Colocar agua destilada en dos tubos de ensayos hasta la mitad.

Agregar a cada tubo cantidades iguales de sacarosa en polvo (azcar).

Calentar uno de los tubos de ensayo y comparar con el otro tubo sin calentar.

En cul de los tubos la sacarosa se disuelve ms rpidamente?

__________________________

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Cmo afecta la temperatura la velocidad de disolucin del soluto en el solvente?_________________________________________

De acuerdo a sus observaciones, complete el siguiente cuadro:

TUBO SOLUTO SOLVENTE TIEMPO DE DISOLUCION

(RAPIDO O LENTO)

A temperatura

ambiente C12 H22O11 H2O

Calentado

C12 H22O11

H2O

Tomando en cuenta que el soluto es slido y el solvente es lquido, establecer

la relacin existente entre la temperatura y:

El tiempo de disolucin.

_____________________________________________________________

La velocidad de disolucin.

_____________________________________________________

7.3 Preparacin de Disoluciones.

En la preparacin disoluciones donde el soluto es un slido y el

solvente es lquido, la tcnica adecuada es la siguiente:

a) Pesar exactamente las sustancias slidas en un vaso de precipitado.

b) Agregar agua destilada hasta disolver la mayor parte de soluto.

c) Transferir todo el contenido del vaso de precipitado a un baln o frasco

volumtrico, a travs de un embudo pequeo. Lavar con pequeas

cantidades de agua destilada el vaso de precipitado para asegurarse que

todo el slido pasa a la disolucin (Transferencia cuantitativa).

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d) Cualquier partcula slida que se encuentre en el embudo se debe

enjuagar con agua destilada utilizando un frasco lavador, y los lquidos

de enjuague se transfieren al frasco volumtrico.

e) Agregar agua hasta las tres cuartas partes del baln y agitar la mezcla

hasta que se disuelva completamente el slido.

f) Luego aadir agua cuidadosamente con un gotero o un frasco lavador,

hasta que coincida con la marca de calibracin localizada en el cuello

del frasco volumtrico utilizando la tcnica de aforar.

g) Finalmente, tapar el frasco volumtrico para homogenizar

cuidadosamente la disolucin (seguir las indicaciones de su instructor).

PARTE EXPERIMENTAL EN LA PREPARACION DE DISOLUCIONES

El estudiante deber realizar previamente los clculos necesarios para

la preparacin de disoluciones en el laboratorio.

7.3.1 Utilizando las tcnicas anteriormente descritas, preparar 100 ml de

disolucin acuosa al 1.6 % p/v de sulfato de cobre II pentahidratado

(CuSO4.5H2O), y calcular su molaridad.

7.3.2 Transferir la disolucin anterior en un vaso de precipitado y

utilizando la frmula para realizar diluciones, calcular y medir el volumen

necesario de la disolucin anterior para preparar 100 ml de CuSO4.5H2O

0.016 M.

7.3.3 Usar la frmula de equivalencia entre molaridad y normalidad, para

calcular la normalidad de la disolucin que prepar en 7.3.2, y a partir de

ella preparar 100 ml de disolucin de CuSO4.5H2O 0.008 N.

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7.4 PROCESOS DE DISOLUCION EXOTRMICOS Y ENDOTERMICOS.

- Colocar separadamente 5 mL de agua destilada en dos tubos de ensayo.

- Al tubo N 1 adicionar unas perlas de Hidrxido de Sodio (NaOH) y

agitar hasta disolucin. Tocar el tubo con la mano. Qu siente?

__________________________________________________________

- Al tubo N 2 adicionarle unos cristales de Cloruro de Amonio (NH4Cl) y

agitar hasta disolucin. Tocar el tubo con la mano. Qu siente?

__________________________________________________________

Con sus observaciones complete el siguiente cuadro:

Tubo n

soluto Solvente Libera

calor

Absorbe

calor

Tipo de Proceso

(endotrmico o

exotrmico)

1 NaOH H2O

2 NH4Cl H2O