INSTITUCIÓN EDUCATIVA FEDERICO SIERRA ARANGO Área: Ciencias Naturales y Educación ambiental Docente: Grado: John Jairo Pérez M Décimo Guía de control Soluciones Fecha: Asignatura Química UNIDADES DE CONCENTRACIÓN OBJETIVOS Visualizar el grado de saturación, insaturación y sobresaturación de una solución. Aplicar las técnicas para preparar soluciones sólidolíquido y líquido-líquido. Determinar la concentración de una solución mediante el uso adecuado de las fórmulas correspondientes CONCENTRACIONES DE SOLUCIONES DE ACIDO Y BASES DE USO CORRIENTE EN EL LABORATORIO. Solución Ácido clorhídrico Ácido nítrico Ácido sulfúrico Amoniaco Soluto HCl(c) HCl(dil) HNO3(c) HNO3(dil) H2SO4 (c) H2SO4 (dil) NH3(c) NH3(dil) M(mol/L) 12 6 16 6 18 3 %m/m 36 20 72 32 96 25 (g/mL) 1.18 1.10 1.42 1.19 1.84 1.18 15 6 28 11 0.90 0.96 Para resolver este problema, primero que todo se debe reconocer que al efectuarse una dilución, solo cambia el volumen del disolvente, mientras que el número de moles permanece igual. Esto significa que el número de moles inicial (1) de soluto debe ser igual al número de moles final (2) del soluto. # de moles (1) = # de moles (2) M1 x V1 = M2 x V2 M1= concentración inicial V1= volumen inicial M2= concentración final V2= volumen final PRECAUCION: la dilución de un ácido o de una base fuerte, libera una gran cantidad de calor. El calor liberado, puede vaporiza gotas de agua a medida que estas se ponen en contacto con el ácido (o la base) fuerte, ocasionando salpicaduras que pueden ser peligrosas. Por lo tanto como medida de precaución, las soluciones concentradas siempre se vierten sobre agua, permitiendo en esta forma que el agua (que está en mayor cantidad) absorba el calor liberado. Preparación de las soluciones. Es posible preparar soluciones con ayuda de un balón volumétrico. El soluto debe estar disponible en un estado de alta pureza, para poder asegurar que una determinada masa, corresponde a un número definido de moles. En el solvente se disuelve una masa de soluto (generalmente sólido) que ha sido determinada con toda exactitud, y la solución se transfiere completamente (enjuagando) al matraz; si el soluto es de fácil flujo y se disuelve sin dificultad, puede ser introducido directamente en el matraz por medio de un embudo de boca ancha. Se añade entonces solvente hasta llegar un poco debajo de la marca del cuello del matraz. Cuando el soluto queda totalmente disuelto y la solución se ha mezclado perfectamente, se vuelve a añadir solvente hasta llegar a la marca volviendo a mezclar nuevamente (agitar como mínimo 25 veces). Se tiene entonces un volumen conocido de solución de concentración conocida también. Métodos de dilución Muchas de las soluciones con que se trabaja en el laboratorio han sido preparadas a partir de soluciones “madres” existentes. Por ejemplo, en el laboratorio puede existir un frasco de HCl comercial en el 0.1 M, el cual lógicamente deberá prepararse a partir del más concentrado. Se presenta entonces el típico problema de dilución. PROCEDIMIENTO Preparación de una solución de NaCl y reporte de su concentración en diversas formas: %m/m, %m/v, ppm; solubilidad (gsto/100gste), N; M; XNaCl; m. 1. Medir con una probeta graduada, 28 ml de agua, verterlo en un vaso de precipitados de 250ml y agregar lentamente 7 g de NaCl sólido hasta que se disuelva por completo. 2. Con los datos obtenidos y la definición de las diferentes formas de concentración, el estudiante está en capacidad de efectuar los cálculos correspondientes a las unidades de concentración solicitadas. 3. Determinar la densidad de la solución salina preparada experimentalmente y compararla con la tabla 1 4. Tomar la totalidad de la solución salina preparada y agregarle solvente según indicaciones del docente y determinar la nueva concentración de la solución resultante. Tabla 1 DENSIDAD Y CONCENTRACION DE ALGUNAS SOLUCIONES SALINAS Y BASICAS Tabla 2 DENSIDADES RELATIVAS DE ALGUNOS ACIDOS HCl NaCl 1.005 1.013 1.034 1.071 1.086 1.148 1.189 % 1 2 5 10 12 20 25 K2SO4 1.011 1.050 1.104 1.133 1.147 1.162 % 2 8 16 20 22 24 MgSO4 1.018 1.060 1.104 1.148 1.196 1.220 1.245 % 2 6 10 14 18 20 22 NaOH 1.014 1.054 1.109 1.219 1.328 1.430 1.525 % 1.2 5 10 20 3 40 50 % m/m 5.15 10.17 20.01 30.55 35.39 38.16 39.11 1.025 1.050 1.100 1.155 1.180 1.195 1.200 HNO3 % m/m 5.50 1.030 10.68 1.060 20.23 1.120 30.88 1.190 35.28 1.390 38.29 1.410 50.71 1.490 H2SO4 % m/m 5.96 1.40 10.19 1.070 20.91 1.150 29.84 1.220 35.71 1.270 40.35 1.600 50.11 1.690 CH3COOH % m/m 4 12 20 26 30 36 40 1.0038 1.0147 1.0250 1.0323 1.0369 1.0434 1.0474 Preparación de una solución sólido-liquido. CALCULOS A cada grupo de estudiantes debe preparar 100 mL de solución de hidróxido de sodio a una concentración molar según indicaciones del docente. 1. Reportar en una tabla la concentración de las soluciones preparadas. Mostrar los cálculos. 2. Determinar la densidad de las soluciones asignadas y el porcentaje de error cometido. Analizar los resultados y hacer las observaciones necesarias para explicar el porcentaje de error involucrado. Los pasos a seguir en la solución del problema son: Calcular cuánto reactivo sólido se debe pesar para obtener la concentración pedida. Una vez pesada la sustancia se transfiere a un vaso de precipitados y se agrega el volumen de agua requerido. Se agita para acelerar la disolución del sólido y para homogenizar muy bien la solución. Determinar la densidad de la solución por uno de los métodos estudiados anteriormente. Conservar la solución preparada. Leer en la tabla 1 la densidad teórica correspondiente a esa solución y comparar con la densidad hallada experimentalmente. Preparación de una solución diluida a partir de una solución concentrada Se dispone de una solución de HNO 3 al 65% m/m (y otras que seleccione el profesor) y densidad 1,4g/ml. En esta parte del procedimiento el estudiante debe realizar los cálculos para la preparación de la solución, determinar la densidad, compararla con la densidad que aparece en la tabla 2. CUESTIONARIO 1. ¿Qué significan los porcentajes que se muestran en las etiquetas de bebidas alcohólicas, productos de aseo y medicamentos? 2. ¿Cuál es la concentración correcta de un suero fisiológico? Explicar 3. Compara el significado de los siguientes términos: coloide, gel, sol. 4. Investigar en qué consiste el efecto Tyndall. 5. ¿Cuál es la importancia preparar un medicamento con la concentración que se especifica en la etiqueta? 6. ¿Por qué tiene el matraz un cuello largo y estrecho? 7. ¿Por qué en las prácticas de laboratorio el docente siempre te entrega soluciones preparadas, diluidas, en vez de hacerlo con las soluciones puras, directamente del recipiente que las contiene?