PREPARACIÓN DE DISOLUCIONES Y ESTEQUIOMETRIA DE UNA

PREPARACIÓN DE DISOLUCIONES Y ESTEQUIOMETRIA DE UNA REACCIÓN QUÍMICA.
Nota previa de seguridad:
Se recuerda a los alumnos que:
- deben acudir al laboratorio provistos de bata, gafas de seguridad y guantes
- deben llevar el pelo recogido
- no se puede comer (ni masticar chicle), beber ni fumar en el laboratorio
- no se debe tirar ningún producto químico por la pila ni a la basura. Al final del guión
aparecen las normas para la eliminación de los residuos producidos en el laboratorio. En
caso de duda, consultar con el profesor de prácticas.
OBJETIVOS
En esta práctica se persiguen dos objetivos fundamentales:
- Aprender a preparar disoluciones de una determinada concentración a partir de una
sustancia sólida o por dilución de una disolución concentrada (parte A).
- Establecer la estequiometría de una reacción química mediante el método de
variaciones contínuas (parte B).
(A) PREPARACIÓN DE DISOLUCIONES
FUNDAMENTO TEÓRICO
Una disolución es una mezcla homogénea de dos o más sustancias donde el
componente que se encuentra en mayor proporción, generalmente líquido, se llama disolvente y
a los demás componentes (uno o varios) se les denomina solutos.
La composición de una disolución se puede expresar de diferentes formas :
- Tanto por ciento en peso (% en peso): gramos de soluto en 100 g de disolución.
- Gramos por litro (g/L): gramos de soluto en 1 litro de disolución.
- Molaridad (M): moles de soluto en 1 litro de disolución.
- Molalidad (m): moles de soluto en 1 kg de disolvente.
En el laboratorio hay que preparar disoluciones de una determinada concentración. Para
ello hay que pesar una cantidad determinada de sustancia sólida o medir un determinado
volumen de disolución concentrada y posteriormente diluir (agregar disolvente) hasta un
volumen determinado.
Para la medida de masas se utiliza la balanza y para la medida de volúmenes de líquidos
pipetas, buretas, probetas y matraces aforados.
El alumno debe preparar las disoluciones que se indican a continuación, para lo que
previamente debe realizar los cálculos pertinentes, tomando los datos de los frascos o botes de
reactivos a utilizar. Todo el material a utilizar debe estar perfectamente limpio.
PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL
- Material
1 Vaso de precipitados de 50 mL
1 Matraz aforado de 50 mL
1 Matraz aforado de 100 mL
1 Bureta
1 Pesasustancias
1 Embudo
1 Varilla de vidrio
Frasco lavador con agua destilada
- Reactivos
- BaCl2·2H2O(s)
- H2SO4(ac) 3 M
En esta primera parte de la práctica, prepararemos las disoluciones de los reactivos que
utilizaremos posteriormente para determinar la estequiometría de una reacción química.
1. Preparación de 50 mL de disolución de BaCl2 0,6 M.
Se calcula la cantidad de sólido necesario, en gramos (Nota de seguridad: el cloruro de
bario es nocivo por inhalación e ingestión. Usar guantes). Indica en el recuadro de abajo, los
cálculos efectuados para la preparación de la disolución de BaCl2 0,6 M:
Los gramos necesarios de cloruro de bario se pesan en la balanza utilizando un pesasustancias.
Se trasvasa a un vaso de precipitados, enjuagando el pesasustancias con agua destilada sobre
el vaso para recoger el sólido que pudiera haber quedado adherido a él. Se añade agua
destilada hasta un volumen aproximadamente la mitad del volumen final. Se agita con una varilla
de vidrio hasta que el sólido esté disuelto y la disolución obtenida se vierte, mediante un
embudo, en el matraz aforado de 50 mL. Se enjuaga el vaso con pequeñas porciones de agua
destilada, que se van añadiendo al matraz aforado. Finalmente se completa con agua destilada
hasta el volumen deseado (enrase del matraz). Se pone el tapón y se agita, volteándolo varias
veces, para conseguir homogeneizar la disolución.
2.Preparación de 100 mL de disolución de H2SO4 0,9 M.
En este caso vamos a preparar esta disolución a partir de otra más concentrada
(disponemos de H2SO4 3 M) (Nota de seguridad: el ácido sulfúrico es corrosivo. Usar guantes y
gafas). Hemos de calcular el volumen de disolución concentrada que contiene la cantidad de
H2SO4 puro que necesitamos. Indica en el recuadro de abajo, los cálculos efectuados para la
preparación de la disolución de ácido sulfúrico 0,9 M:
Para preparar la disolución diluida de ácido sulfúrico, se toma un matraz aforado de 100 mL
perfectamente limpio, se le añade agua destilada hasta aproximadamente la mitad del volumen
y después en una vitrina o campana extractora de gases, añadimos el volumen calculado de
H2SO4 concentrado, midiéndolo con una bureta. Se añade más agua destilada y al final se
completa gota a gota con agua destilada hasta la línea de enrase del matraz aforado con la
ayuda de un cuentagotas o una pipeta Pasteur, se pone el tapón y se agita volteándolo varias
veces para conseguir una disolución homogénea.
(B) ESTEQUIOMETRÍA DE UNA REACCIÓN QUÍMICA
FUNDAMENTO TEÓRICO
En una reacción química, los reactivos siempre interaccionan en una proporción
constante de acuerdo a la ley de acción de masas y a la constante de equilibrio de la reacción.
Así, la estequiometría de una reacción química viene dada por la relación molar a la que
interaccionan los reactivos para dar los productos. Dicha relación molar puede determinarse
utilizando el método de variaciones continuas. Este método consiste en medir una propiedad
común de una serie de sistemas, preparados con los reactivos de nuestra reacción química, en
todas las relaciones posibles de masa (experimentalmente sólo se usan algunas de estas
relaciones). Los datos obtenidos se llevan a una gráfica frente a la composición de cada
sistema. Si la representación es una recta, la propiedad medida es aditiva y se puede afirmar
que los reactivos no interaccionan. Si, por el contrario, la gráfica muestra una inflexión, la
interacción se produce precisamente para la mezcla que corresponde al punto de inflexión.
PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL
- Material
1 gradilla con tubos de ensayo graduados
1 Bureta
1 baño de agua a 60 ºC
- Reactivos
- BaCl2 0,60 M
- H2SO4 0,90 M
En esta segunda parte de la práctica, determinaremos la relación molar en que interaccionan el
cloruro de bario y el ácido sulfúrico. Para ello, se mezclarán distintos volúmenes de disoluciones
de estas dos sustancias. La propiedad medida será la altura del precipitado que se forma al
mezclar los reactivos, con lo cual se puede establecer la ecuación estequiométrica de la
reacción. En tubos de ensayo graduados se vierten las cantidades de las disoluciones de cloruro
de bario y de ácido sulfúrico que se indican en la siguiente tabla.
mL BaCl2 060 M
mL H2SO4 0,90 M
Tubo 1
2,0
8,0
Tubo 2
3,0
7,0
Tubo 3
4,0
6,0
Tubo 4
5,0
5,0
Tubo 5
6,0
4,0
Tubo 6
7,0
3,0
Tubo 7
8,0
2,0
Tubo 8
9,0
1,0
En primer lugar, se añaden a los tubos los volúmenes correspondientes de disolución de cloruro
de bario (nota de seguridad: el cloruro de bario es nocivo por ingestión). Posteriormente, se
añade con una bureta los volúmenes correspondientes de disolución de ácido sulfúrico 0,90M a
los tubos con las disoluciones de cloruro de bario (nota de seguridad: el ácido sulfúrico es
irritante. Utilizar guantes y gafas).
Se agitan los tubos para homogeneizar las mezclas y se ponen en una gradilla que se sumerge
en un baño de agua a 60 OC. Se dejan los tubos en el baño hasta que el precipitado que se
forma sedimente y desaparezca la turbidez de la disolución de sobrenadante. Volver a agitar si
es necesario para que no queden bolsas de disolución entre el precipitado. La sedimentación
llevará una media hora aproximadamente. Se sacan del baño los tubos y se dejan reposar en la
gradilla a temperatura ambiente hasta que el precipitado haya decantado totalmente
(aproximadamente unos 10 minutos más). Medir la altura del precipitado utilizando la graduación
de los tubos y completar la tabla siguiente:
Tubo 1 Tubo 2 Tubo 3 Tubo 4 Tubo 5 Tubo 6 Tubo 7 Tubo 8
mL BaCl2 0,60 M
2,0
3,0
4,0
5,0
6,0
7,0
8,0
9,0
8,0
7,0
6,0
5,0
4,0
3,0
2,0
1,0
mmoles de BaCl2
mL H2SO4 0,90 M
mmoles de H2SO4
altura del precipitado
ELIMINACIÓN DE RESIDUOS y LIMPIEZA DEL MATERIAL DE LABORATORIO
Las disoluciones que no se hayan utilizado y los residuos de la segunda parte de la práctica se
echarán en los depósitos correspondientes colocados en el laboratorio. Una vez vacíos, todos
los recipientes y utensilios deben quedar perfectamente limpios.
BIBLIOGRAFIA
- Experimentos de Química Clásica (“The Royal Society of Chemistry”). Ted Lister. Editorial
Síntesis. Biblioteca de Químicas. 1ª Edición (2002).
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Masaguer JR, Coto MV, Casas JS. (1975). How to establish a chemistry equation. J. Chem.
Educ., 52, 387.
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Programa-Guión de Practicas de Química. Mercedes Martín y otros. Editorial Hespérides. 1ª
Edición (1994).
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Química. Raymond Chang. Editorial Mc Graw-Hill Interamericana. 7ª Edición (2002)
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Química. Ralph Petrucci y William Harwood. Editorial Prentice Hall. 8ª Edición (2003).