Guía de laboratorio Soluciones Químicas Grado 11

GUÍA DE LABORATORIO SOBRE SOLUCIONES QUÍMICAS
GRADO UNDÉCIMO – 2015
LOGRO: EXPRESA LA CONCENTRACIÓN DE UNA SOLUCIÓN EN UNIDADES QUÍMICAS Y FÍSICAS; ASÍ TAMBIÉN ANALIZA
E INTERPRETA LOS CONCEPTOS DE EQUILIBRIO Y CINÉTICA QUÍMICA CON LA VELOCIDAD DE REACCIÓN
COMPRENDIENDO CON PRECISIÓN LOS MECANISMOS NECESARIOS PARA SU APLICACIÓN EN SITUACIONES
COTIDIANAS.
PROCESOS EXPERIMENTALES
1. El oscilador salino. Indagando... Cuando una solución concentrada de cloruro de sodio dentro de una jeringa se pone en contacto
con agua pura, la solución comienza a fluir hacia el agua y después de un periodo de tiempo el fenómeno se invierte, es decir empieza
a fluir agua hacia la solución salina dentro de la jeringa. Estos ciclos se repiten periódicamente de una manera autorregulada y
rítmica.
¿Qué vamos a hacer?
Observaremos las oscilaciones periódicas debidas al flujo de la solución salina hacia el agua pura y de ésta hacia la solución salina.
Materiales
Jeringa plástica de 60 o 100 ml, con aguja larga - Probeta grande o un recipiente cilíndrico - Soporte universal - Pinza para
condensador con nuez - Soluciones de cloruro de sodio, NaCl 5.5 M y 3.5 M
Procedimiento
Prepara 200 mL de NaCl 5.5 M (disuelve 64.0 g de sal de cocina en agua y completa hasta un volumen de 200 mL)
Prepara 200 mL de NaCl 3.5 M (disuelve 35.5 gramos de sal de cocina en agua y completa hasta un volumen de 200 mL)
Llena hasta el borde la probeta o el recipiente con agua
Posiciona la jeringa dentro del recipiente como se muestra en la figura
Llena rápidamente la jeringa con la solución salina 5.5 M Observa qué sucede.
Repite el procedimiento empleando la solución de NaCl 3.5 M. ¿Qué pasó?
Los sistemas oscilatorios son complejos y obedecen a situaciones alejadas del
equilibrio. Aunque en el presente experimento el sistema es muy simple y sólo
consta de dos componentes, su explicación no es tan sencilla ya que pertenece al
campo de la termodinámica no lineal de los fenómenos caóticos.
Una explicación sencilla es aquella en la que se considera que el sistema solución
salina-agua inicialmente está muy lejos del equilibrio y para llegar a él se requiere
que la solución concentrada de cloruro de sodio se mezcle íntimamente con el agua
pura del recipiente. Este proceso se lleva a efecto de una manera autónoma,
autorregulada y divertida a los ojos del experimentador, hasta que el movimiento
llega a su final cuando el sistema logra su equilibrio y cesan las oscilaciones.
Para pensar... Si en la jeringa se empleara agua en lugar de solución salina, ¿crees
que también se presentaría el fenómeno oscilatorio? ¿Piensas que la densidad de
la solución en la jeringa va cambiando con el tiempo? ¿Por qué?
2. Solución de colores ADVERTENCIA: Este experimento debe realizarse con las medidas de seguridad correspondientes,
utilizando guantes y protección ocular. Además, bajo la supervisión de un mayor, y si es tu profesor de química, mucho mejor.
Materiales: - Vaso de precipitado – Erlenmeyer - Azúcar - Hidróxido de Sodio (sosa cáustica soda cáustica) (NaOH) - Permanganato
de potasio (KMnO4) - Guantes y gafas de protección ocular
Procedimiento
Primero coloca 200 ml de agua en el Erlenmeyer. Ahora coloca unos 20ml de agua en el vaso de precipitado. Puedes utilizar una
pipeta para medir esta cantidad. Con los guantes y la protección ocular colocada, toma el Permanganato de potasio y lo colocas en
el recipiente con menos agua; con 8 cristales estará bien. Revuelve bien hasta que se disuelva.
Ahora coloca una cucharada de azúcar en el Erlenmeyer. También revuelve bien hasta que se disuelva por completo y luego haces
lo mismo con el hidróxido de sodio, es decir, colocas una cucharada de este compuesto dentro del Erlenmeyer y agita bien.
Para terminar, con mucho cuidado vierte el contenido del recipiente con Permanganato de potasio dentro del vaso de precipitado.
Verás cómo va cambiando progresivamente de color, como si fuese por arte de magia!
¿Cómo funciona? Cuando mezclamos las soluciones se comienza a desarrollar una “compleja” reacción química. Durante el
transcurso de la misma, aparecen en la solución, diferentes iones. Los distintos colores se deben a:
* Azul (MnO4 3- iones)
* Morado (MnO4 4- iones)
* Verde (MnO4 2- iones)
* Naranja (Mn 3+ iones)
Advertencias: El Permanganato de potasio mancha la piel y la ropa, por lo que tienes que manejarlo con cuidado. También, tienes
que tener cuidado con el manejo del Hidróxido de Sodio.
3. Factores que afectan la solubilidad de una solución:
¿Cuáles son los factores que afectan la solubilidad de unas sustancias en otras? ¿Qué son soluciones saturadas, insaturadas y
sobresaturadas? ¿Qué es una solución y cuáles son sus componentes?
Materiales y Reactivos
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Mechero
Tubos de ensayos
Pipetas
Mortero
Vasos de precipitados
Balanza
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Bebida Gaseosa
Una
Inyectadora
alumno
por
A.La temperatura.
En este experimento veremos cómo influye la temperatura en la solubilidad de un gas en un líquido.
En primer lugar toma un tubo de ensayos y vierte dentro de él una cantidad de la bebida gaseosa que trajiste, llena el tubo
aproximadamente hasta la mitad.
Instala el Mechero con ayuda de tu profesor, enciéndelo y sujeta el tubo de ensayos con la pinza apropiada para ello ya que lo debes
calentar ligeramente. Recuerda que para calentar tubos de ensayos debes tener cuidado de no dirigir la boca del tubo hacia la cara
de ninguna persona. Anota tus observaciones.
Ahora, vas a repetir el mismo experimento pero a distintas temperaturas, esto lo conseguirás utilizando apropiadamente el mechero
y en los intervalos de tiempo adecuados. Procede a anotar lo que observaste
Veamos cómo afecta la temperatura en la solubilidad de un sólido en un líquido
Vierte en dos tubos de ensayo agua del grifo hasta aproximadamente la mitad.
Con la técnica adecuada, calienta hasta ebullición el agua de uno de los tubos de ensayo. El otro mantenlo a temperatura ambiente.
Agrega a los tubos de ensayo igual cantidad de Cloruro de Sodio (sal común). Observa que sucede, compara y anota tus
observaciones. ¿Se comportan ambas soluciones del mismo modo? Explica. ¿Qué factor Aumentó la solubilidad? ¿Por qué?
Tome 2 tubos de ensayo y en cada uno coloque cantidades iguales de sulfato de cobre (II) pulverizado. Al primer tubo adiciónele 5
cm de agua fría y agua caliente al otro tubo de ensayo. Agite y compare resultados. El tubo de ensayo que contiene el agua caliente,
disuelve más rápido el sulfato de cobre pulverizado, que el agua fría. Este es un claro ejemplo, donde nos demuestra que la
temperatura influye en la solubilidad de la sustancia
Tamaño de las partículas
Ahora aparte, en un vaso de precipitado coloca 100 ml de agua y agrégale a uno de ellos 2 g de cloruro de sodio finamente
pulverizado (utiliza el mortero), y al otro la misma cantidad de cloruro de sodio pero en granos. Utiliza un Agitador de vidrio para que
disuelvas las muestras de sal.
Tome dos tubos de ensayo. En el primero cloque una pequeña cantidad de sulfato de cobre pulverizado y en el otro el mismo
compuesto en cristales .Adicione a cada tubo 10cm de agua. Tape los tubos e inviértalos 5 veces. Observe y anote sus comentarios
¿Cuál de las dos muestras se disuelve más rápido?
B. Naturaleza del soluto y del solvente.
1. Coloque 5 tubos de ensayo en la gradilla. Al primero añádele una pequeña cantidad de azúcar, al segundo 1 cm³ de aceite, al
tercero yodo, al cuarto sal común y al quinto ácido bórico.
2. Adicione a cada tubo de ensayo 5 cm³ de agua. Agite y luego deje en reposo. Observe y anote lo que ocurre en cada caso. En
Aquellos tubos donde no presente disolución, adicione otros 5 cm³ de agua y agite. Observe y anote. Continúe adicionando agua
hasta que se disuelva el soluto o se llene el tubo. Anote la cantidad de agua usada en cada caso. De acuerdo con sus observaciones
clasifique los solutos en solubles, poco solubles o insolubles
Repita los puntos 1 y 2 empleando alcohol en lugar de agua como solvente.
C.Efecto de la agitación
Coloque en el fondo de dos tubos de ensayo pequeñas cantidades (iguales) de permanganato de potasio. Evite que la sustancia
toque las paredes del tubo.
Incline cada tubo y suavemente deje correr por sus paredes dos centímetros cúbicos de agua. Agite uno de los tubos y el otro no.
Observe con atención Al agitarlo el permanganato de potasio se disolvió completamente y se oscureció, mientras que en el que no
se agito, no se disolvió y solo se oscureció en donde se situaba el permanganato de potasio
5. PREPARACIÓN DE UNA SOLUCIÓN: Preparación de 100 ml una solución de NaCl 0.5M.
Realizar el cálculo de los gramos para preparar la solución
La disolución se prepara disolviendo gramos de la sal (NaCl) con un mínimo de agua, en un vaso de precipitado. Luego se trasvasija,
en un frasco volumétrico de 100ml a través de un embudo de gravitación y se diluye (agregando más agua), hasta completar el
volumen de disolución de 100 ml
6. PREPARACIÓN DE UNA DILUCIÓN DE NaCl 0.02M a partir de la solución anterior.
Se prepara agregando disolvente a una disolución cuya concentración se conoce. Se mide un volumen de la disolución concentrada
(alícuota) y se añade una determinada cantidad de disolvente, de manera de obtener una disolución más diluida.
Preparación de 250 ml una solución de NaCl 0.02M.
En un frasco volumétrico de 250ml prepare una solución de NaCl, lo más exactamente posible a partir de la solución patrón de
concentración 0.5M. Rotule y guarde. Volumen inicial en ml de la solución madre o patrón de NaCl________ Volumen en ml de
solvente adicionados__________________________. Cuál es la concentración de la nueva solución?__________________ .
7. VELOCIDAD DE RECCION
Materiales
Tubos de ensayo, Gradilla, Termómetro. Vaso de precipitados, Cronómetro, Soporte, nuez y pinza, Placa calefactora con agitación
magnética, Baño María
Reactivos
Disolución de Na2S2O3 0,5 M
Disolución de H2SO4 0,25M
Disolución de HCl 2 M - Carbonato cálcico en polvo
Carbonato cálcico en trozos
Procedimiento
Parte 1. Influencia de la concentración en la velocidad de reacción. Añadir 3 ml de la disolución Na2S2O3 0,5 M en un tubo d e
ensayo (disolución preparada). En el mismo tubo de ensayo, añadir 3 ml de agua destilada.
En otro tubo de ensayo, añadir 6 ml de la disolución H2SO4 0,25M Preparar el cronómetro. Mezclar las disoluciones de los dos tubos
de ensayo. Comenzar a contar el tiempo con el cronómetro desde que las dos disoluciones entren en contacto.
Parar el cronómetro cuando se observe la primera turbidez. Repetir el proceso con los siguientes volúmenes:
Tubo de ensayo 1: 6 ml de la disolución Na2S2O3 0,5 M (y 0 ml de agua destilada).
Tubo de ensayo 2: 6 ml de la disolución H2SO4 0,25M
Parte 2. Influencia de la temperatura en la velocidad de reacción
Añadir 3 ml de la disolución Na2S2O3 0,5 M en un tubo de ensayo. En el mismo tubo de ensayo, añadir 3 ml de agua destilada
En otro tubo de ensayo, añadir 5 ml de la disolución H2SO4 0,25M
Introducir los dos tubos de ensayo durante dos minutos en el baño de María, medir la temperatura del baño y anotarla. Preparar el
cronómetro.
Mezclar las disoluciones de los dos tubos de ensayo. Comenzar a contar el tiempo con el cronómetro desde que las dos disoluciones
entren en contacto. Parar el cronómetro cuando se observe la primera turbidez.
Parte 3 Influencia de la superficie de contacto en la velocidad de reacción
Añadir 0,5 g de carbonato cálcico en trozos en un tubo de ensayo. Añadir 5 ml de la disolución HCl 2 M (preparada con antelación).
Observar lo ocurrido.
En otro tubo de ensayo, añadir 0,5 g de carbonato cálcico en polvo en un tubo de ensayo. Añadir 5 ml de la disolución HCl 2 M.
Observar lo ocurrido, y comparar la velocidad de reacción en ambos casos.
MATERIAL Y PRODUCTOS
1 gradilla, 1 termómetro, 1 aro soporte, 12 tubos de ensayo, 1 cronómetro, 1 pie, nuez, 1 frasco lavador con agua destilada, disolución
almidón, 1 vaso de precipitados de 250 ml, Yodato de potasio 0,05 M, Hidrogeno sulfito de sodio 0,05 M
PROCEDIMIENTO
Experiencia A: Variación de la velocidad con la concentración. Se preparan los siguientes pares de tubos de ensayo:
Par 1: Un tubo con 10 ml de yodato y otro tubo con 5 ml de hidrogeno sulfito y 5 gotas de almidón.
Par 2: Un tubo con 9 ml de yodato y 1 ml de agua destilada y otro tubo con 5 ml de hidrogeno sulfito y 5 gotas de almidón.
Par 3: Un tubo con 8 ml de yodato y 2 ml de agua destilada y otro tubo con 5 ml de hidrogeno sulfito y 5 gotas de almidón.
Par 4: Un tubo con 7 ml de yodato y 3 ml de agua destilada y otro tubo con 5 ml de hidrogeno sulfito y 5 gotas de almidón.
Una vez preparados los pares de tubos, se colocan ordenados según su concentración decreciente en la gradilla, se prepara el
cronómetro para medir los diferentes tiempos de reacción y se procede de la siguiente manera:
Se vierte rápidamente la solución con hidrogeno sulfito en el tubo de ensayo de la disolución de yodato. Se agita invirtiendo el tubo
tres veces y se espera que aparezca el color azul. Mediante un cronómetro se mide el tiempo desde el instante de la mezcla de las
disoluciones hasta la aparición del color azul.
Observa atentamente la solución en el tubo de ensayo y anota el tiempo al primer síntoma de reacción. Se repite la misma operación
para los pares de tubos 2, 3, 4 y se anota en cada caso el tiempo. Se repite dos veces más la misma experiencia y se toman los
valores medios para el tiempo.
Medidos los tiempos en cada caso, se construyen las gráficas, representando: gráfica1: concentración de yodato en ordenadas y
tiempo en abscisas; gráfica 2: concentración de yodato en ordenadas e inversa del tiempo en abscisas.
Experiencia B: Variación de la velocidad con la temperatura. Se preparan los siguientes pares de tubos de ensayo:
Par 1: Un tubo con 10 ml de yodato y otro con 5 ml de hidrogeno sulfito y cinco gotas de almidón a temperatura ambiente.
Par 2: Un tubo con 10 ml de yodato y otro tubo con 5 ml de hidrogeno sulfito y cinco gotas de almidón, ambos tubos se encuentran a
40 ºC. Para conseguir esta temperatura, antes de mezclarlos, se introducen durante unos 10 minutos en un baño de María calentado
hasta los 40 ºC. Se vierte rápidamente el hidrogeno sulfito sobre el yodato hasta que aparece el color azul. Los dos tiempos de
reacción se miden igual que en la experiencia A.
3. ELABOREMOS UN INFORME
Una vez terminada la consulta es importante que se elabore un informe escrito en su carpeta, donde se describan cada una de las
funciones y/o usos de los materiales del laboratorio, además de las normas e instructivo del laboratorio. Es muy importante plantear
conclusiones.
Lic. Mery Juliette Navarro Castro
Docente de Química