Universidad Nacional de Ingeniería Facultad de Ingeniería Industrial y Sistemas LAB. DE QUÌMICA 1 1 “Año del Fortalecimiento de la Soberanía Nacional” UNIVERSIDAD DE INGENIERIA FACULTAD DE INGENIERIA DE INDUSTRIAL Y SISTEMAS INFORME DE LABORATORIO N°6 LÍQUIDOS Y SOLUCIONES QUIMICA I (BQU01) INTEGRANTES: AYASTA RAMOS, FABRIZIO EDUARDO MANUEL Código: 20221298G CARDENAS MUÑOZ, JOHIL NICK Código: 20190061K HUAMANYAURI PACOMBIA, LEONARDO JULIO Código: 20221315I CHAVARRÍA CALDAS, LUIS MANUEL Código: 20222613C PROFESORA DE LABORATORIO: REYES ACOSTA, ROSARIO PROFESORA DE PRACTICA: GOMES GALVEZ, SUSANA TERESA PROFESORA DE TEORIA: OSORIO MARUJO, BILMA ELIZABETH Universidad Nacional de Ingeniería Facultad de Ingeniería Industrial y Sistemas LAB. DE QUÌMICA 1 2 GASES EXPERIMENTO N°1 DETERMINACIÓN DEL PUNTO DE EBULLICIÓN DEL ALCOHOL ETÍLICO I. REACCIONES REALIZADAS En este experimento hallamos únicamente el punto de ebullición, por lo que no hay reacciones con las que trabajaremos en específico. II. PROCEDIMIENTO Materiales: Vaso de 250 mL Termómetro: -10°C a 110°C Capilar Mechero y rejilla Probeta de 25 mL Liga Agitador de alambre Trípode 1 tubo de ensayo 13x100 Pinza y nuez Reactivos: Alcohol etílico Procedimiento: Verificar que uno de los extremos del tubo capilar este cerrado. Llenar las ¾ partes del vaso con agua de caño. El conjunto debe quedar aproximadamente a 1 cm del fondo del vaso. Verter en un tubo de ensayo de 13x100, limpio y seco, 2.5 Ml de alcohol etílico. Sujete el termómetro con una cuerda. Sumergir todo el conjunto en un vaso de 250 mL. Introducir un capilar en el tubo que contiene alcohol, con el extremo del capilar cerrado arriba. Sujetar el tubo de prueba 13x100 a un termómetro mediante una liga de jebe. Universidad Nacional de Ingeniería Facultad de Ingeniería Industrial y Sistemas Calentar el vaso con un mechero de gas suavemente a través de una rejilla con asbesto. Mientras agite el agua con movimientos verticales de un agitador (en forma de anillo), cuidando de no chocar con el vaso o tubo de prueba. Observe el desprendimiento de burbujas y lea la temperatura en el momento en que sale la última burbuja del tubo capilar y justo el nivel de líquido comienza a ascender dentro del capilar. Esta es la TEMPERATURA DE EBULLICIÓN del líquido, anótela. LAB. DE QUÌMICA 1 3 Cuando una corriente rápida y continua de burbujas salga del pequeño capilar, tome el tiempo como 0. Continue calentando suavemente durante 5 minutos. Apague el mechero y deje que enfríe el aparato. El flujo de la corriente de burbujas disminuye. Universidad Nacional de Ingeniería Facultad de Ingeniería Industrial y Sistemas III. LAB. DE QUÌMICA 1 4 ANÁLISIS DE RESULTADOS Temperatura al apagar el mechero (5 minutos después de que comenzó a desprender burbujas): 95°C. Temperatura final (al salir la última burbuja y el líquido asciende en el capilar): 79°C. Por lo que el experimento nos demuestra que la temperatura de ebullición del alcohol etílico es 79°C. IV. OBSERVACIONES No se debe utilizar guantes de látex al momento de manipular el mechero. Nos damos cuenta de que los movimientos verticales con el agitador en forma de anillo aceleran el experimento Es importante no chocar el agitador con el vaso ni con el tubo de prueba, ya que estos son muy delicados. EXPERIMENTO N°2 DETERMINACIÓN DE LA CONCENTRACIÓN DE UNA SOLUCIÓN DE CLORURO DE SODIO I. REACCIONES REALIZADAS II. HCl(g) + NH3(g) NH4Cl(s) PROCEDIMIENTO Materiales: Recipiente tubular con base de 40x250 mm Densímetro Termómetro Reactivos: Solución problema (solución de cloruro de sodio) Procedimiento: Universidad Nacional de Ingeniería Facultad de Ingeniería Industrial y Sistemas LAB. DE QUÌMICA 1 5 Vierta la solución de cloruro de sodio o de sacaros al recipiente tubular hasta unos 2 cm del Borde superior. Mida la temperatura e introduzca el densímetro para la lectura correspondiente. Usando la tabla adjunta, determine la concentración de sacarosa o cloruro de sodio en % III. ANÁLISIS DE RESULTADOS La densidad que obtenemos es de 1.130 a 20°C Para poder hallar el porcentaje en peso de cloruro de sodio (NaCl) mediante operaciones matemáticas calculamos el valor exacto. Según la tabla 1.1162 _____________________16 1.130_______________________X 1.1319______________________18 Por Thales Universidad Nacional de Ingeniería Facultad de Ingeniería Industrial y Sistemas 1.130−1.1162 1.1319−1.130 0.0138 0.0019 1380 19 = LAB. DE QUÌMICA 1 6 𝑋−16 = 18−𝑋 𝑋−16 18−𝑋 𝑋−16 = 18−𝑋 𝑋 = 17,972 Entonces el porcentaje en peso es 17.972 𝑚𝑠𝑜𝑙 𝜌= 𝑉 1,13 . (1000) = msol msol = 1130 g msto = msol . x msto = 1130 . (0,17972) msto = 203,0836 nsto = 𝑚𝑠𝑡𝑜 𝑀 203,08 𝑔 = 58,5 𝑔/𝑚𝑜𝑙 = 3,47 𝑚𝑜𝑙 (se divide entre el volumen, que es 1 L) Concentración: 3,47 M IV. OBSERVACIONES Densímetro: Un densímetro es un aparato que mide la densidad de los líquidos fundamentándose en el principio de Arquímedes. Los densímetros están formados por varillas de vidrio hueco que presentan un ensanchamiento en la parte inferior y un lastre. Al sumergirlas en un líquido flotan, cumpliéndose que el peso del volumen de líquido desalojado es igual al peso de todo el aparato; por tanto, se hundirán más o menos según sea la densidad del líquido. Densidades (g/cm3). Ya teniendo el cloruro de sodio (NaCl) en la probeta en primer lugar introducimos el termómetro y mantenemos por un tiempo prudente para medir la temperatura de la solución, en segundo lugar, introducimos el densímetro y le damos un pequeño empuje hacia adentro, luego esperamos a que se estabilice y nos fijamos la marca que muestra en el densímetro. Ya tomada la marca del densímetro comparamos con los datos que tenemos en la tabla N°1 Universidad Nacional de Ingeniería Facultad de Ingeniería Industrial y Sistemas LAB. DE QUÌMICA 1 7 EXPERIMENTO N°3 DETERMINACIÓN DE LA ACIDEZ MEDIANTE EL USO DE INDICADORES I. II. REACCIONES REALIZADAS PROCEDIMIENTO Materiales: 6 tubos de ensayo de 13x100 Fenolftaleína Reactivos: HCl, ácido clorhídrico (0.5M) NaOH, hidróxido de sodio (0.5M) NH4Cl, cloruro de amonio (0.5M) NaHCO3, bicarbonato de sodio (0.5M) Na2CO3, carbonato de sodio (0.5M) CH3COONa, acetato de sodio (0.5M) Procedimiento: 1. Cada reactivo con su indicador universal. Papel indicador de pH Anaranjado de metilo Universidad Nacional de Ingeniería Facultad de Ingeniería Industrial y Sistemas LAB. DE QUÌMICA 1 8 2. Cada reactivo con 3 o 4 gotas de fenolftaleína. 3. Hay 3 reactivos que son incoloros al echar las gotas de fenolftaleína (HCl, NH 4Cl y CH3COONa). Universidad Nacional de Ingeniería Facultad de Ingeniería Industrial y Sistemas LAB. DE QUÌMICA 1 9 4. A los reactivos incoloros se le agrega 3 o 4 gotas de anaranjado de metilo. III. ANÁLISIS DE RESULTADOS IV. OBSERVACIONES Según los resultados obtuvimos 3 bases y 3 ácidos. Se concluye que se puede estudiar la acidez de una solución mediante indicadores como la fenolftaleína o el anaranjado de metilo además del papel indicador, pero no con uno solo debido a que cada uno actúa en cierto rango o viraje. Universidad Nacional de Ingeniería Facultad de Ingeniería Industrial y Sistemas LAB. DE QUÌMICA 1 10 CONCLUCIONES - Cuando queremos un ácido o una base debemos escoger el indicador adecuado pues al hacer la prueba no reaccionará y no será posible reconocer la sustancia - El punto de ebullición se da cuando la presión de vapor se iguala a la presión atmosférica, por lo tanto, el punto de ebullición cambia dependiendo a que altura sobre el nivel del mar nos encontremos. - El punto de ebullición no puede elevarse en forma indefinida pues conforme se aumenta la presión, la densidad de la fase gaseosa aumenta hasta que finalmente se vuelve indistinguible de la fase líquida con la que está en equilibrio estando por encima del punto crítico en donde no existe fase liquida. - El cambio de color de un indicador se aprecia cuando la concentración de la forma ácida o de la forma básica es superior o igual a 10 veces la concentración de la forma básica o la forma ácida respectivamente. - Podemos calcular la concentración de una solución de manera experimental ayudándonos de datos experimentales. CUESTIONARIO 1- ¿En qué momento empieza a hervir el líquido? Un líquido comienza a hervir cuando cierta temperatura provoca que la presión del vapor de un líquido sea igual que la presión atmosférica. Es por esta razón que la temperatura de ebullición puede variar según la altitud en que se encuentre (que está en proporción con la presión). 2- ¿A qué se debe presencia de burbujas en líquido en ebullición? Estas burbujas que se forman son el mismo líquido, pero en estado gaseoso, se forman al fondo del recipiente debido a que en esta zona el calor es más intenso, por lo que son las primeras moléculas en cambiar de fase. Por último, estas suben a la superficie en forma de burbujas ya que el estado gaseoso tiene una menor densidad que el estado líquido. 3- ¿Cómo varía la temperatura de ebullición del agua por cambio de altitud, midiéndola en la ciudad de Ticlio (altitud: 4818 metros sobre el nivel del mar, msnm)? Como ya se explicó en la pregunta n°1, la temperatura de ebullición depende de la altura, ya que este definirá la presión a la que tiene que llegar el líquido para hervir. Primero debemos hallar la presión atmosférica en la altitud de 4818 msnm. P(h) = Po . 𝑒 −𝛼.ℎ en que 𝛼 = 𝜌𝑎𝑖𝑟𝑒 .𝑔 𝑃𝑜 = 1,22 . 9,8 101325 = 1,18 . 10−4 Universidad Nacional de Ingeniería Facultad de Ingeniería Industrial y Sistemas LAB. DE QUÌMICA 1 11 −4 P(4818) = 1 atm . 𝑒 −1,18 . 10 .4818 = 1 𝑎𝑡𝑚 . 𝑒 −0,5685 = 0,5663 𝑎𝑡𝑚 Notamos que la presión disminuye, por lo que será necesario menos calor (y con ello menor temperatura) para llegar a hervir. En conclusión, la temperatura de ebullición disminuirá. 4- En relación con las fuerzas intermoleculares, explique: a. El etanol tiene punto de ebullición mayor que el dimetiléter (DME), ambos del mismo peso molecular. Etanol: CH3CH2OH (POLAR) ---------- ENLACE PUENTE DE HIDROGENO(PH) Dimetiléter: C2H6O(POLAR) ------- DIPOLO-DIPOLO, LONDON Al tener el mismo peso molecular son isómeros, ya que poseen la misma fórmula, pero diferente estructura. En este caso el mayor punto de ebullición es del etanol debido a que posee enlace puente de hidrógeno (PH), que es más fuerte que las demás fuerzas intermoleculares. b. El ordenamiento de las temperaturas de ebullición de las moléculas: éter etílico C4H10O, n-butanol C4H10O, n-butóxido de sodio C4H10ONa: En la comparación de éteres con alcoholes, los éteres tienden a tener la temperatura de ebullición muy bajos en comparación con los alcoholes debido a que los éteres no poseen PH. Temperaturas de ebullición de menor a mayor. Éter etílico, n-butanol y n-butóxido de sodio. 5- ¿Cuál compuesto tendrá mayor temperatura de ebullición n-butil alcohol o terbutil alcohol? ¿Por qué? El n-butil tiene mayor temperatura de ebullición que el terbutil debido a que en los alcoholes tienen puente de hidrogeno y nos tendríamos que fundamentar con el peso atómico y si los enlaces son simples, dobles o triples. 6- ¿Qué efecto tendría en la temperatura de ebullición, la adición de sal NaCl al agua pura? El efecto que causa la adición de cloruro de sodio en el agua pura es que varía en la temperatura de ebullición, en este caso la temperatura de ebullición es elevada por NaCl. El efecto no se percibe en una cocina promedio. Universidad Nacional de Ingeniería Facultad de Ingeniería Industrial y Sistemas LAB. DE QUÌMICA 1 12 7- ¿Cuál será la molaridad de la solución de cloruro de sodio estudiada en el experimento N°2? El porcentaje en masa de NaCl es de 17,972. Consideran el volumen de la solución 1L. M = (𝑀 M= 𝑚 𝑁𝑎𝐶𝑙 )(𝑉𝑠𝑜𝑙 ) 1130 . (0,17972) (58,5)(1) M = 3,47 8- ¿Por qué la solución de cloruro de amoniaco NH4Cl es ligeramente ácida? Esto se puede fundamentar por las teorías ácido base ya que en el cloruro de amonio encontramos los iones Cl- que formaron parte de una base fuerte como el HCl el cual es un ácido fuerte y por tanto esta sal sería una base débil. Ahora esta solución también posee iones NH4+ provenientes del NH3 que es base débil y por ello este ion tendría carácter de ácido fuerte. Es por ello que en la solución predomina ligeramente el carácter ácido. 9- ¿Por qué la solución de acetato de sodio CH3COONa es ligeramente básica? El ion Na+ proviene de una base fuerte, el NaOH, será su ácido conjugado y extremadamente débil, no dará reacción en agua, pero el CH3COO– es la base conjugada de un ácido débil, CH3COOH, ácido acético, por lo que no será tan extremadamente débil y dará reacción en agua. 10- ¿Qué indicador es más apropiado para una titulación con punto de equivalencia de pH=4? El más apropiado sería el anaranjado de metilo pues se ubica en el intervalo de pH 3,14,4 de color rojo a naranja. 11- Presente el procedimiento de un experimento para estudiar el descenso de temperatura de congelamiento de agua por crioscopía. Explique fundamento. Descenso crioscópico Es la disminución de la temperatura del punto de congelación que experimenta una solución respecto a la del solvente puro. Todas las soluciones tienen una temperatura de congelación inferior al solvente puro. Experimento: Materiales Universidad Nacional de Ingeniería Facultad de Ingeniería Industrial y Sistemas LAB. DE QUÌMICA 1 13 Agua Alcohol Sal Vasos Procedimiento 1. Llenamos hasta la mitad de agua 3 vasos de 250 ml. 2. En un vaso disolvemos 1 cuchara de sal (tratando que no se sature) y en otra 3. Lo llevamos al refrigerador y cuando el agua pura este congelada lo retiramos. Observación Podemos notar que solo el agua pura está completamente congelada y en los demás recipientes no está completamente congelada especialmente el vaso donde agregamos alcohol. Podemos concluir que la temperatura de congelación de la disolución disminuye a medida que aumenta la molaridad. Explicación Este fenómeno se produce debido a que las disoluciones tienen más entropía, más desorden, que el disolvente líquido puro. A mayor concentración de soluto, mayor desorden, mayor entropía en la disolución y, por lo tanto, menor temperatura de congelación. 12- ¿Cómo prepararía una solución acuosa 0.5 molal CaCl2, empleando 105 mL de agua? Molaridad = 𝒎𝒐𝒍𝒆𝒔 𝒅𝒆 𝒔𝒐𝒍𝒖𝒕𝒐 𝒎𝒂𝒔𝒂 𝒅𝒆 𝒔𝒐𝒍𝒗𝒆𝒏𝒕𝒆 (𝑲𝒈) Densidad del agua es 𝟏𝒈 𝒎𝒍 0.5 = 𝒙 𝒎𝒐𝒍𝒆𝒔 𝒅𝒆 𝑪𝒂𝑪𝒍𝟐 𝟎.𝟏𝟎𝟓 𝒌𝒈 entonces en 105 ml hay 105 g de agua. X = 0.0525 Para obtener 0.5 molal de CaCl2 se tendría que diluir 0.0525 moles de CaCl2 en 105 ml de agua. BIBLIOGRAFÍA https://soloformulas.com/ley-de-difusin-o-ley-de-graham.html Universidad Nacional de Ingeniería Facultad de Ingeniería Industrial y Sistemas LAB. DE QUÌMICA 1 14 http://www.gisiberica.com/densimetr%C3%ADa%20are%C3%B3metros/fundamento_teorico.ht m https://www.heraldo.es/noticias/aragon/2016/04/25/por-que-salen-burbujas-agua-cuando-hierve844449-300.html#:~:text=Las%20burbujas%20se%20forman%20en,superficie%20en%20forma %20de%20burbujas. https://es.wikipedia.org/wiki/Punto_de_ebullici%C3%B3n