Preparación de soluciones Preparation of solutions Preparação de soluções RESUMEN En esta práctica de laboratorio correspondiente al área de bioquímica realizamos preparación de soluciones de una determinada concentración a partir de otras sustancias o por dilución de una solución más concentrada, también hicimos uso de los cálculos estequiométricos de las reacciones para determinar la concentración de una disolución a partir de otra concentración conocida, obteniendo distintos resultados y conclusiones expuestas a continuación. PALABRAS CLAVE: Concentración, dilución, soluto, solvente. SUMMARY In this laboratory practice corresponding to the area of biochemistry, we prepare solutions of a certain concentration from other substances or by dilution of a more concentrated solution, we also made use of the stoichiometric calculations of the reactions to determine the concentration of a solution to from another known concentration, obtaining different results and conclusions exposed below. KEY WORDS: concentration, dilution, solute, solvent. RESUMO Nesta prática de laboratório correspondente à área de bioquímica, preparamos soluções de uma certa concentração a partir de outras substâncias ou por diluição de uma solução mais concentrada, utilizamos os cálculos estequiométricos das reações para determinar a concentração de uma solução para de outra concentração conhecida, obtendo resultados e conclusões diferentes expostos abaixo. PALAVRAS-CHAVE: Concentração, diluição, soluto, solvente. 1. INTRODUCCIÓN La solubilidad es una mezcla de dos o más componentes homogéneos, dado a que cada componente se mezcla con el otro y así pierden sus características individuales. Solución= soluto + solvente Las soluciones poseen una serie de propiedades que las caracterizan: 1. Su composición química es variable. 2. Las propiedades químicas de los componentes de una solución no se alteran. 3. Las propiedades físicas de la solución son diferentes a las del solvente puro: la adición de un soluto a un solvente aumenta su punto de ebullición y disminuye su punto de congelación; la adición de un soluto a un solvente disminuye la presión de vapor de éste. [1] Hay cuatro factores que afectan la solubilidad y estos son: superficie de contacto, agitación, temperatura y presión. La concentración de una solución expresa la relación de la cantidad de soluto a la cantidad de solvente. Dependiendo de su concentración, las soluciones se clasifican en diluidas, concentradas, saturadas y sobresaturadas. Diluidas: Si la cantidad de soluto respecto del solvente es pequeña. Ejemplo: una solución de 1 gramo de sal de mesa en 100 gramos de agua. Concentradas: si la proporción de soluto con respecto del solvente es grande. Ejemplo: una disolución de 25 gramos de sal de mesa en 100 gramos de agua. Saturadas: se dice que una solución está saturada a una determinada temperatura cuando no admite más cantidad de soluto disuelto. Ejemplo: 36 gramos de sal de mesa en 100 gramos de agua a 20º C. Sobresaturadas: Solución que contiene mayor cantidad de soluto que la permitida a una temperatura determinada. La sobresaturación se produce por enfriamientos rápidos o por descompresiones bruscas. [2] Esta práctica experimental fue diseñada con el objetivo de adquirir conocimientos y destreza en la preparación de todo tipo de soluciones y el proceso de dilución. 2. MATERIALES Y METODOS 2.1 Materiales Valón aforado de 50ml, beaker de 50ml, varilla agitadora, 6 tubos de ensayo, gradilla, embudo pequeño, pipetas 10ml, éter al 99,5%, cloruro de sodio (NaCl), azul de metileno, balanza analítica. 2.2 Métodos 2.1.1 Solución de cloruro de sodio y agua. Inicialmente, tomamos un vidrio de reloj y lo pesamos en la balanza electrónica, luego de esto realizamos los cálculos pertinentes para determinar cuántos gramos de NaCl se debía utilizar para realizar la solución de cloruro de sodio al 4.5%; cuyo resultado fue 2,25gr, dicha medida fue agregada al vidrio de reloj y se pesó en la balanza. Posteriormente, se realizó la disolución del cloruro de sodio con agua destilada. (figura 1.) Cálculos P/V = Peso soluto/volumen solución*100 P/V = 4,5 %/100 *50ml = 2,25g NaCl figura 1. 2.1.2 Disolución de cloruro de sodio y agua. Se toman 0,5ml de la primera solución y se agregan a un matraz aforado con 50ml de agua destilada, posteriormente se toman 10ml de la primera solución nuevamente y se agrega a un matraz con 50ml de agua destilada. (figura 2.) 2,0ml * 0,1% / 2,5ml = C2 0,08% = C2 Tubo 2. 2,0ml * 0,08% = 2,5ml * C2 2,0ml * 0,08% / 2,5ml = C2 0,0645% = C2 Tubo 3. figura 2. Cálculos a. V1*C1 = V2*C2 50ml * 0.9% /4,5% = 10ml b. V1*C1 = V2*C2 50ml * 0.045% / 4,5% = 0,5ml 2.1.3 Solución de etanol y agua destilada. Se preparó una solución de etanol agregando 22,613ml de este compuesto con 99,5% de concentración, en un matraz aforado con 50ml de agua destilada. Cálculos 50ml*45% / 99,5% = 22,613 ml 2.1.4 Solución de azul de metileno y agua. Para la disolución de azul de metileno y agua destilada, tomamos 6 tubos de ensayo a cada uno agregamos 2 ml de agua destilada y luego 0.5 de azul de metileno al 0.1% al primer tubo de ensayo, luego tomamos 0.5ml del primer tubo y lo agregamos en el segundo tubo, del segundo tomamos 0,5ml de solución para el tercero y así sucesivamente hasta que llegar al sexto tubo; realizando un proceso de dilución. Cálculos Tubo 1. 2,0ml * 0,1% = 2,5ml * C2 2,0 * 0,064% = 2,5ml * C2 2,0ml * 0,064% / 2,5ml = C2 0,0512% = C2 Tubo 4. 2,0ml * 0,0512% = 2,5ml * C2 2,0ml * 0,0512% / 2,5ml = C2 0,04096% = C2 Tubo 5. 2,0ml * 0,04096% = 2,5ml * C2 2,0ml * 0,04096% / 2,5ml = C2 0,032768% = C2 Tubo 6. 2,0ml * 0,032768% = 2,5ml * C2 2,0ml * 0,032768 / 2,5ml = C2 0,0262144% = C2 3. RESULTADOS Y DISCUSIÓN 3.1 Solución de cloruro de sodio y agua. Resultó una solución diluida puesto que posee una pequeña cantidad de soluto el cual se disocia fácilmente en el agua, el cloruro de sodio está formado por dos moléculas unidas entres si por atracción electrostática siendo la disposición de los iones uno frente al otro facilitándole a las moléculas de agua atraerlas y romperlas para dar como resultado una mezcla homogénea. [3] 3.2 Disolución de cloruro de sodio y agua. Luego de la solución ya preparada se sacaron 0,5ml y 10 de solución para preparar otras al 0,045% y 0.9% en 50 ml de agua destilada. Realizando una dilución a partir de la primera solución, obteniendo la reducción de la concentración del cloruro de sodio en el agua. 3.3 Solución de etanol y agua destilada. Se obtuvo una disolución homogénea e incolora de etanol y agua destilada, Al encontrarse en estado líquido tanto el solvente como el soluto no existe un límite en la solubilidad se puede afirmar que el agua destilada funciona como un disolvente para el etanol formando fácilmente una solución homogénea entre ellos, donde el etanol y el agua interactúan a niveles moleculares creando puentes de hidrógenos entre sí. [4] 3.4 Solución de azul de metileno y agua. En los seis tubos de ensayo se obtuvo una solución de azul de metileno y agua, cada vez un poco más diluida con respecto al tubo anterior, ya que, al ir tomando 0,5 ml de la solución anterior para agregarla al tubo siguiente, fue disminuyendo la concentración del azul de metileno, obteniendo que el tubo final contenga la solución completamente diluida. La dilución consistió en rebajar la cantidad de soluto por unidad de volumen de disolución. Se logró adicionando más diluyente a la misma cantidad de soluto: se tomó una poca porción de una solución alícuota y después esta misma se introdujo en más disolvente. Esto se deduce al pensar que tanto la disolución en un principio como al final contará con la misma cantidad de moles. [5] 4. CUESTIONARIO 1. Los isómeros de la forma cis son más soluble que los de la forma trans En ese sentido, ¿cuál sería la razón?; y comparativamente entre 1 g de ácido fumárico y 1g de ácido maleico, ¿cuál es más soluble? El maleico por ser el isómero cis tiene los dos carboxilos orientados hacia el mismo lado del doble enlace y, por lo tanto, se genera un momento dipolar relativamente elevado, mientras que el fumárico al ser el isómero trans tiene los carboxilos en lados opuestos, lo que reduce la suma de dipolos y el momento dipolar resultante es muy bajo. Es decir, será más soluble, mientras que, en el fumárico, al ser menos polar, disminuirá la posibilidad de ser solvatado por el agua y por lo tanto de ser menos soluble. 2- ¿Cuáles son los factores que influyen en la solubilidad? Descríbalos brevemente. - Presión: influye en gran medida a la solubilidad de gases en liquido - Temperatura: La temperatura afecta la rapidez y grado de solubilidad. Al aumentar la temperatura se favorece el movimiento de las moléculas en solución y con ello su rápida difusión. Además, una temperatura elevada hace que la energía de las partículas del sólido, moléculas o iones sea alta y puedan abandonar con facilidad la superficie, disolviéndose. - Grado de agitación: al disolverse el sólido, las partículas de este deben difundirse por toda la masa del solvente. Este proceso es lento y alrededor del cristal se forma una capa Osmolaridad y Osmolalidad (tipos) (Realice un ejercicio de aplicación) falta este de disolución muy concentrada que dificulta la continuación del proceso; al agitar la solución Propiedades coligativas (qué es y cuáles son, defínalas) se logra la separación de la capa y nuevas moléculas de solvente alcanzan la superficie del sólido. - Naturaleza del soluto y del solvente: Los procesos de disolución son complejos y difíciles de explicar. El fenómeno esencial de todo proceso de disolución es que la mezcla de sustancias diferentes da lugar a varias fuerzas de atracción y repulsión cuyo resultado es la solución. La solubilidad de un soluto en particular depende de la atracción relativa entre las partículas en las sustancias puras y las partículas en solución. - Estado de subdivisión: Este factor tiene especial importancia en la disolución de sustancias sólidas en solvente líquidos, ya que, cuando más finamente dividido se encuentre el solidó, mayor superficie de contacto existirá entre las moléculas del soluto y el solvente. Con ello, se aumenta la eficiencia de la solvatación. Es por eso por lo que en algunas situaciones la trituración de los solutos facilita bastante la disolución 3-defina: Tensión superficial Solvatación Capilaridad Agente tensoactivos Plasmólisis Turgencia celular -La tensión superficial: se define como la cantidad de energía necesaria para incrementar la superficie de un líquido y contrarrestar esa fuerza de atracción hacia el interior. Otra forma de verlo es imaginarse que la tensión superficial es lo que impide que algo se sumerja en el líquido, esa fuerza que hay que superar para atravesar un líquido. Es la propiedad que poseen las superficies de los líquidos, por la cual parecen estar cubiertos por una delgada membrana elástica en estado de tensión. -La solvatación es un proceso que consiste en la atracción y agrupación de las moléculas que conforman un disolvente, o en el caso del soluto, sus iones. Cuando se disuelven los iones de un disolvente, éstos se separan y se rodean de las moléculas que forman el disolvente. Cuanto mayor es el tamaño del ion, mayor será el número de moléculas capaces de rodear a éste, por lo que se dice que el ion se encuentra mayormente solvatado. -Capilaridad: Es una propiedad de los líquidos que depende de su tensión superficial la cual, a su vez, depende de la cohesión o fuerza intermolecular del líquido y que le confiere la capacidad de subir o bajar por un tubo capilar. Cuando un líquido sube por un tubo capilar, es debido a que la cohesión intermolecular entre sus moléculas es menor que la adhesión del líquido con el material del tubo; es decir, es un líquido que moja. El líquido sigue subiendo hasta que la tensión superficial es equilibrada por el peso del líquido que llena el tubo. Éste es el caso del agua y esta propiedad es la que regula parcialmente su ascenso dentro de las plantas, sin gastar energía para vencer la gravedad. -Agente tensoactivo: tiene una estructura muy semejante al de un carboxilato de ácido graso y forma micelas en agua. Una mancha grasienta es hidrófoba y por tanto no se puede limpiar sólo con agua. Pero si utilizamos un jabón, se formarán micelas que tenderán a ocluir porciones microscópicas de la mancha de grasa dentro de las micelas. La mancha desaparecerá, aparentemente disuelta en el agua. Según su estructura molecular pueden ser: Tensoactivos aniónicos: Son los que más se producen a escala industrial en cuanto a volumen y son los más utilizados a nivel doméstico. En cuanto a relación efectividad/precio son los mejores en general. Ejemplo: El jabón natural es un tensoactivo aniónico. Tensoactivos catiónicos: Tienen propiedades bactericidas y pueden matar diferentes microorganismos o al menos retrasar su crecimiento, pero no lavan tan bien. Tensoactivos no iónicos: Empleados con frecuencia para vajillas, no forman mucha espuma Tensoactivos anfóteros: Utilizados champús y cremas para usar sobre la piel en Propiedades Coligativas: se denomina a aquellas propiedades que no depende de la naturaleza del soluto presente, sino del número de moléculas de soluto en reacción con el número total de estas presentes en la disolución, por adicción de un soluto no volátil, aplicable al menos en soluciones diluidas. Propiedades: - Separa los componentes de una solución por un método llamado destilación fraccionaria. - Determinar masas de solutos desconocidos. - Formular sueros o soluciones fisiológicas que no provoque desequilibrio hidosalino en los organismos animales o que permitan corregir una anomalía de este. Descenso relativo de la presión de vapor: La presión de vapor de un disolvente desciende cuando se le añade un soluto no volátil. Este efecto es el resultado de dos factores: 1) la disminución del número de moléculas del disolvente en la superficie libre 2) la aparición de fuerzas atractivas entre las moléculas del soluto y las moléculas del disolvente, dificultando su paso a vapor. Elevación ebulloscopia: La temperatura de ebullición de un líquido es aquélla a la cual su presión de vapor iguala a la atmosférica. Cualquier disminución en la presión de vapor (como al añadir un soluto no volátil) producirá un aumento en la temperatura de ebullición. La elevación de la temperatura de ebullición es proporcional a la fracción molar del soluto. Este aumento en la temperatura de ebullición (DT e) es proporcional a la concentración molal del soluto: DT e = K y m Descenso crioscópico: La temperatura de congelación de las disoluciones es más baja que la temperatura de congelación del disolvente puro (Ver Figura de la tabla). La congelación se produce Difusión es el proceso mediante el cual las moléculas del soluto tienen a alcanzar una distribución homogénea en todo el espacio que les es accesible, lo que se alcanza al cabo de cierto tiempo (Figura de la izquierda). En Biología es especialmente importante el fenómeno de difusión a través de membranas, ya que la presencia de las membranas biológicas condiciona el paso de disolvente y solutos en las estructuras celulares (Figura de la derecha). La presencia de una membrana separando dos medios diferentes impone ciertas restricciones al proceso de difusión de solutos, que dependerán fundamentalmente de la relación entre el diámetro de los poros de la membrana y el tamaño de las partículas disueltas. Las membranas se clasifican en cuatro grupos: vesadas ni por cuando la presión de vapor del líquido iguala a la presión de vapor del sólido. Llamando Tc al solutos ni por el disolvente descenso crioscópico y m a la concentración molal del soluto, se cumple que: solutos verdaderos, pero sí del agua DTc = Kc m Presión osmótica: La presión osmótica es la propiedad coligativaa más importante por sus aplicaciones biológicas, pero antes de entrar de lleno en el estudio de esta propiedad es verdaderos, pero no a los solutos coloidales ente y de solutos coloidales y verdaderos; sólo son impermeables a las dispersiones groseras necesario revisar los conceptos de difusión y de ósmosis. -Plasmólisis: Como fenómeno contrario a la turgencia se puede citar la plasmólisis, las células al perder agua se contraen, separándose el protoplasto de la pared celular. Este fenómeno tiene lugar de forma natural cuando la planta se marchita; éste puede provocarse colocando la célula en un medio de concentración salina mayor a la del citoplasma (debido a que la membrana plasmática es permeable al agua). También si la planta se encuentra un tiempo expuesta a los rayos solares se produce un exceso de transpiración, provocando de esta manera la eliminación de vapor de agua al medio. -Turgencia: determina el estado de rigidez de una célula, es el fenómeno por el cual las células al absorber agua, se hinchan, ejerciendo presión contra las membranas celulares, las cuales se ponen tensas. Este fenómeno está íntimamente relacionado con la ósmosis. 5. CONCLUSIONES En este trabajo experimental se presentaron los conceptos, características, procedimientos, resultados y análisis de la actividad practica concerniente a extracción solido-liquido. Como resultado de la investigación realizada es posible concluir que es muy importante tener presente el conocimiento de las expresiones que nos ayudan a aclarar dudas acerca de las características básicas de una solución, con las cuales se pueden calcular soluciones de diferentes grados de concentración. Por otra parte, nos percatamos de la importancia que representa el manejo de soluciones, ya que el costo de estas puede ser muy variado, y si al instante de producirlas no se presta atención a la concentración y densidad de los compuestos y no se valoran adecuadamente. Finalmente, cabe resaltar que el estudio de las soluciones posee una gran importancia, ya que se puede decir que es la base de la industria química, por un sin número de procesos y productos provienen de los compuestos entre solutos y disolventes, como en el caso de la industria de los alimentos, perfumes, farmacéuticos, pinturas, etc. Gracias a este trabajo experimental realizado pudimos llevar a la práctica y comprobar lo antes aprendido teóricamente, adquiriendo conocimientos de vital importancia en nuestro futuro estudiantil y profesional. 6. AGRADECIMIENTOS Nuestros sinceros agradecimientos al docente Víctor Enrique Macías Villareal quien fue nuestra guía a lo largo de la práctica de laboratorio referente a la preparación de soluciones, agradecemos a nuestra alma máter por brindarnos el derecho a la educación y sus instalaciones, materiales e instrumentos para la realización de este laboratorio, y por último agradecemos a todo este maravilloso equipo de trabajo que aportó su valioso tiempo y dedicación a esta práctica experimental de gran importancia en nuestra vida estudiantil y profesional. 7. REFERENCIAS [3] Márquez, Eduardo J. Martínez (2010). Química. Cengage Learning Editores. ISBN 6074811652. Consultado el 04-03-2018. [4] Reboiras, M. D. (2006). Química: la ciencia básica. Editorial Paraninfo. ISBN 9788497323475. Consultado el 04-03-2018. [5] Christen, Hans Rudolf (1977). Química general. Reverte. ISBN 9788429171310. Consultado el 04-03-2018. 8. WEBGRAFÍA [1] EduMedia. (2018). Disolución del NaCl en agua. Recuperado de: https://www.edumediasciences.com/es/media/554-disolucion-delnacl-en-el-agua. [2] Téllez, Iván. Química 11 alianza. (2018). Soluciones químicas. Recuperado de: https://sites.google.com/site/quimica11alianz a/temas-de-clase/solucione-quimicas.
