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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
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