Practica_Nro6 - departamento de curso basico

DISOLUCIONES
UNIVERSIDAD MAYOR DE SAN ANDRÉS
FACULTAD DE INGENIERÍA
CURSO BASICO
LABORATORIO QUIMICA GENERAL
QMC 100 - L
SEM I/2011
PRÁCTICA Nº 6
DISOLUCIONES
1 OBJETIVO GENERAL

Observar el comportamiento de las disoluciones y la utilidad de las mismas.
1.1 OBJETIVOS ESPECIFICOS




Observar que tipo de sustancias forman disoluciones.
Preparar soluciones de ácidos y bases.
Estandarizar soluciones de ácidos y bases.
Determinar la concentración de soluciones de ácidos y bases.
2 FUNDAMENTO TEORICO
2.1. Definición y formación
Disoluciones: las disoluciones son mezclas homogéneas formadas por dos o mas
sustancias, ejemplos son la mezcla de cloruro de sodio y agua, mezcla de etanol y
agua, etc. Para que dos sustancias se mezclen y formen una disolución es necesario
que sean de la misma naturaleza, así, el cloruro de sodio, el etanol y el agua son
sustancias polares; sustancias como el cloroformo, benceno, aceite y otros similares
son sustancias no polares, en consecuencia cuando se mezcla estas formaran
disoluciones. Sin embargo si se mezcla agua (polar) y aceite (no polar) no forman una
disolución, observándose dos fases la del aceite y la del agua.
2.2. Unidades de concentración
La proporción en las cuales participan la sustancia en las disoluciones se
denomina concentración, las unidades más usuales son:
a) Molaridad: La molaridad se define como el numero de moles soluto
disuelto es un litro de disolución.
Molaridad = (M) =
núm erode m oles de soluto
1 litro de disolucion
b) Normalidad: La normalidad es el número de equivalentes gramo de
soluto disueltos en un litro de disolución.
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Normalidad = (N) =
núm erode equivalentes gram ode soluto
1 litro de disolucion
c) Porcentaje de masa: El porcentaje se define como:
Porcentaje en masa =
m asa de soluto
x 100
m asa de disolucion
Existen también otras unidades de concentración, tales como la molalidad, la
formalidad, etc.
2.3. Volumetría
La volumetría es un método muy empleado en la química analítica cuantitativa;
cuyo propósito es determinar la concentración de una solución, mediante la
adición de volúmenes de otra solución de concentración conocida (solución
estándar o solución patrón); este método también recibe los nombres de
valoración o titulación.
La sustancia de concentración desconocida suele llamarse analito y el reactivo
de concentración conocida se denomina titulante o valorante. El procedimiento
de la titulación o valoración se efectúa usualmente mediante un matraz
erlenmeyer que contiene el analito y el titulante se agrega mediante una bureta.
El punto de equivalencia es aquel en que la cantidad de titulante agregado al
analito es exactamente el necesario para que reaccione estequiométricamente.
Con el propósito de determinar el punto de equivalencia, se añade
generalmente un indicador al analito y se procede a la titulación; si desde la
bureta se vacía el titulante hasta completar la reacción, es decir hasta el punto
de equivalencia, el indicador permanece sin cambio (o cambia
imperceptiblemente); sin embargo si se agrega un exceso (una o mas gotas)
del titulante sobre el analito, el indicador cambia bruscamente una de sus
propiedades físicas o químicas, digamos el color; este punto se conoce como el
punto final de la titulación. Entonces el punto final es una aproximación al punto
de equivalencia, puesto que ha sido necesario añadir un exceso del titulante;
en términos simples, en una titilación empleando un indicador existirá siempre
el error sistemático; sin embargo, deben buscarse las condiciones de manera
que este error sea despreciable.
El empleo del método de titulación para conocer la concentración de sustancias
(analitos) requiere que se disponga de soluciones de concentración conocida
y exacta, que en este caso puede ser el titulante, esta solución de
concentración exacta suele prepararse disolviendo una cantidad pesada de un
reactivo puro en un volumen conocido de solución. En este caso, el reactivo
puro se conoce como patrón primario; el reactivo para ser empleado como
patrón primario debe cumplir los siguientes requisitos:
a) Debe poseer alta pureza (por lo menos 99.9%)
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b) No debe descomponerse en condiciones normales de almacenamiento.
c) Debe ser estable durante el secado (por el calentamiento o al vacío)
d) Debe reaccionar estequiometricamente con la sustancia a determinar.
La solución que se prepara con un patrón primario se denomina estándar
primario.
Indicadores de acido base
Los indicadores empleados en las titulaciones acido – base, son también
ácidos o bases débiles, cuyas distintos formas protonadas tiene diferentes
colores. Un ejemplo es la fenolftaleína, la cual es incolora cuando el pH es
menor a 8.0 y tiene color rosa, cuando el pH es mayor a 9.6.
La estructura molecular de la mayor parte de los indicadores es compleja, de
manera que, en forma general denotaremos como ln H a la especie protonada
de los indicadores e In- a la especie básica; el equilibrio entre In H y ln- puede
expresarse como:
lnH
===
Color A
ln- + H+
Color B
3 MATERIALES Y REACTIVOS
3.1 Materiales
ITEM
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
MATERIAL
CARACTERÍSTICA
tubos de ensayo
gradilla
matraces erlenmeyer
de 250de
mlprecipitados
vasos
de 250
vaso
deml
precipitado de
100 mlde reloj
vidrio
pipeta graduada
pipeta aforada
varilla de vidrio
cepillo
bureta
matraces aforados
pinza porta bureta
soporte universal
balanza
vaso de precipitado de
1000 ml
eudiómetro
pinza con nuez
tubo de
desprendimiento
termómetro
de
completo
mercurio
250 ml
100 ml
10 ml
20 ml
50 ml
500 ml
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CANTIDAD
10
1
3
2
1
1
1
1
1
1
1
2
1
1
1
1
1
1
1
1
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espátula
hornilla
pro pipeta
21
22
23
1
1
1
3.2 Reactivos
ITEM
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
REACTIVO
CARACTERÍSTICA
Agua destilada
Alcohol etílico
Cloruro de sodio
Acido clorhídrico
Hidróxido de sodio
Carbonato de sodio
Fenolftaleína
Naranja de metilo
Cloroformo
Aceite
Benceno
Magnesio metálico
CANTIDAD
p.a.
p.a.
p.a.
p.a.
4 Procedimiento
4.1 Formación de disoluciones.


En 4 tubos de ensayo coloque en cada uno de ellos aproximadamente 5 ml
de: agua destilada, alcohol etílico, cloroformo y benceno. A continuación
coloque una pequeña porción de cloruro de sodio (el equivalente a un
grano de arroz) en cada uno de los tubos de ensayo anteriores, agite y
registre sus observaciones.
En 4 tubos de ensayo coloque en cada uno de ellos aproximadamente 5 ml
de: agua destilada, alcohol etílico, cloroformo y benceno. A continuación
coloque aproximadamente entre 2 a 4 gotas de aceite en cada uno de los
tubos de ensayo anteriores. Agite y registre sus observaciones.
4.2 Preparación de HCl 0.3 M





Con los datos del frasco de HCl concentrado, calcule el volumen de éste
ácido necesario para preparar 500 ml de HCl 0.3 M.
En un vaso de precipitados de 100 ml, vierta aproximadamente 50 ml de
agua destilada; sobre el agua y mediante una pipeta, vierta el volumen de
HCl calculado previamente.
Si la mezcla es exotérmica, espera que enfríe y viértala en el matraz
aforado de 500 ml.
Enjuague el vaso empleado y el agua de lavado viértalo en el matraz
aforado.
Con agua destilada, complete hasta el aforo y etiquete el matraz.
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4.3 Preparación de NaOH 0.2M





Con los datos del frasco de NaOH sólido, calcule la masa de NaOH
necesarios para preparar 500 ml de solución de Na OH 0.2 M.
En un vidrio de reloj, pese esta cantidad, disuelva con agua estilada y
espere que enfríe la mezcla.
Vierta esta solución es un matraz aforado de 500 ml.
Enjuague el vaso empleado y el agua de lavado viértalo en el matraz
aforado.
Complete hasta el aforo con agua destilada y etiquete el matraz.
4.4 Estandarización de la solución de HCl 0.3 M







Pese aproximadamente 1 gramo de carbonato de sodio en una capsula de
porcelana y seque durante una media hora a 110 ºC en un horno secador,
luego deje enfriar en un desecador.
Pese con exactitud entre 0.15 a 0,20 g de carbonato de sodio anhidro y
coloque cada una de ellas en matraces erlenmeyer.
Disuelva el carbonato de sodio con 50 ml de de agua destilada.
Añada 2 a 3 gotas de naranja de metilo a cada solución.
Llene una bureta de 50 ml con el HCl 0.3 M.
Añada cuidadosamente el HCl de la bureta, sobre la solución de carbonato
de sodio contenido en el erlenmeyer agitando constantemente, hasta que el
indicador vire a color rojo (rojo a rosado)
Registre el volumen de HCl vertido y titule las dos muestras restantes de
carbonato de sodio de manera similar.
4.5 Estandarización de la solución de NaOH 0.2 M




En tres matraces erlenmeyer, mediante una pipeta aforada de 20 ml vierta
exactamente 20 ml de la solución de NaOH y dos gotas de fenolftaleína.
Utilizar una bureta de 50 ml, en la cual se llena de solución de acido
clorhídrico preparada.
Añadir cuidadosamente el HCl estandarizado contenido en la bureta, hasta
que el indicador vire de rosado a incoloro.
Registre el volumen de HCl vertido y titule las dos muestras restantes de
Na OH de manera similar.
5 Datos Experimentales
5.1 Formación de disoluciones


Registre con cual o cuales de los disolventes, el cloruro de sodio forma
disolución.
Registre con cual o cuales de los disolventes, el aceite forma disolución.
Agua
Alcohol etílico
Cloruro de sodio
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Cloroformo
Benceno
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Aceite
5.2 Preparación de HCl 0.3M
Pureza de HCl
conc. (%)
Densidad de HCl
conc. (g/ml)
Volumen de HCl
conc. (ml)
Volumen de
solución a
preparar (ml)
5.3 Preparación de NaOH 0.2M
Pureza de NaOH sólido Masa de NaOH a pesar
(g)
(%)
Volumen de solución a
preparar
(ml)
5.4 Estandarización de la solución de HCl 0.3 M
Nº Masa de Na2 CO3
(g)
Volumen de HCl
empleado
(ml)
1
2
3
5.5 Estandarización de la solución de NaO 0.2 M
Nº
Volumen de NaOH medido
(ml)
Volumen de HCl empleado en la titilación
(ml)
1
2
3
6 Cálculos
6.1 Formación de disoluciones

Explique porqué se forman disoluciones en un caso y en otro no.
6.2 Estandarización de la solución de HCl 0.3 M
 Calcule la concentración exacta del HCl para cada prueba
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 Realice el tratamiento estadístico de datos
6.3 Estandarización de la solución de NaO 0.2 M
 Calcule la concentración exacta del NaOH para cada prueba
 Realice el tratamiento estadístico de datos
7 Cuestionario
1.
2.
3.
4.
¿Explicar que es una solución?
¿Para que se utiliza la unidad de masa equivalente en soluciones y por que?
¿Explicar formalidad.
¿Qué es el punto equivalente, que es el punto final, cual la utilidad de un
indicador en una titilación?
5. En una titulación se utiliza instrumentos como la bureta, matraz erlenmeyer,
soporte universal y pinzas porta buretas. Explicar y esquematizar la ubicación
de todos los instrumentos en una titulacion.
6. Del esquema de la anterior pregunta explicar donde se ubica el analito, titulante
e indicador.
7. Calcular la cantidad de sosa cáustica y de agua que se necesitan para preparar
5 litros de una solución al 20% cuya densidad es 1,219 g/ml. ¿Cuál es la
normalidad de esta solución?
8. Una disolución de carbonato sodico de densidad 1,105 g/ml contiene 10,22%
de carbonato anhidro. Calcular el volumen de la misma que podrá dar lugar por
evaporación a 100 g del carbonato hidratado, Na2CO3 10H2O.
9. Se tiene una disolución de dicromato potasico al 1%, cuya densidad relativa es
prácticamente la unidad. Calcular el volumen de esta disolución que se
necesita para preparar 250 cm3 de disolución 0,1 normal de dicromato al actuar
como oxidante
10. 0,350 g de un cloruro metálico anhidro necesitan para su precipitación 24.00
cm3, el peso atómico aproximado del metal es 140, a partir de estos datos,
identificar el metal y hallar las formulas de los dos cloruros.
11. a) Que significa polaridad en una molécula? b) Indicar el nombre de tres
moléculas polares c) Indicar el nombre de tres moléculas no polares d) Se
podrán mezclar cantidades equivalentes de hexano y aceite? Justifique su
respuesta.
12. Calcular el numero equivalente de: a) 200 mg Carbonato de sodio b) 100 gr
sulfato de cobre penta hidratado c) 1 g hipoclorito de calcio d) medio kilogramo
de sal común e) una libra de bicarbonato de calcio.
13. Se dispone en laboratorio de un HCl al 37% y masa especifica 1,19.
Asumiendo que los volúmenes son aditivos, determinar la masa de agua que
se necesita para preparar un galón de HCl 0,0998 N.
14. Determinar el volumen de acido nítrico concentrado de densidad relativa 1,4 al
66,97% en masa, que debe agregarse a un litro de acido clorhídrico
concentrado de densidad relativa 1,198 al 40% en masa, para obtener agua
regia.
15. Se dispone de un acido sulfúrico concentrado de densidad 1,824 g/cm3 y 92%
en masa. Cuanto se deberá diluir este acido para obtener un acido 2 Normal?
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16. Calcular la concentración de un acido sulfúrico de densidad 1,725 g/cm3, a
partir de los siguientes datos: 10 cm3 del acido se diluyen a 250 cm3, y 10 cm3
de este acido diluido al valorarlo con NaOH 0,5034 N, gastan 21,70 cm3.
17. 2,2834 g de una mezcla de cloruro de sodio y ioduro de sodio se disuelven en
agua. La disolución obtenida se valora adecuadamente con nitrato de palta 0,1
Normal, gastándose 36,35 cm3. Determine la composición centesimal de la
mezcla.
18. Una muestra de 0,518 g de piedra caliza se disolvió y precipitó el calcio como
oxalato. Después de filtrar y lavar el precipitado, se requieren 40 ml. de
permanganato de potasio 0,25 N en medio acido para valorarlo. Determine el
porcentaje de oxido de calcio en la piedra caliza
8 Bibliografía
MONTECINOS, EDGAR - MONTECINOS. JOSÉ. Practica de Laboratorio (1989)
MONTECINOS, EDGAR - MONTECINOS. JOSÉ. Química (1994)
BROWN, LEMAY, BURSTEN, QUÍMICA, LA CIENCIA CENTRAL. Editorial Pretince –
Hall, S.A. 1993
WHITTEN KENNET: QUÍMICA GENERAL. Editorial Mc – Graw - Hill 1997
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