Cuaderno de prácticas de laboratorio Química General

Cuaderno de prácticas de laboratorio
Química General-Curso 2012/2013
Grado de Ingeniería Forestal
Universidad de Córdoba
Profesora: Nieves López de Lerma Extremera
Tlf.: 957 218 534; email: [email protected]
Dpto. de Química Agrícola y Edafología
Edificio Marie Curie (C3), 3ª planta
PRÁCTICA 1. PREPARACIÓN DE DISOLUCIONES.
OBJETIVOS
1.- Familiarizarse con el material de laboratorio.
2.- Aprender a preparar disoluciones de una concentración determinada.
3.- Manejar las distintas formas de expresar la concentración de una disolución.
FUNDAMENTO TEÓRICO
Una disolución o solución es una mezcla homogénea de dos o más sustancias cuyas
proporciones se mantienen constantes en cualquier volumen que se tome de la misma. La
sustancia que se encuentra en menor proporción se denomina soluto y la que se encuentra en
mayor proporción disolvente.
La proporción o relación entre la cantidad de soluto y la de disolvente define la
concentración de la disolución y ésta puede expresarse de múltiples formas basándose en la
masa, el volumen o en ambos. Las más comunes son:
▪ Concentración en masa (m/v): masa de soluto por volumen de disolución.
▪ Concentración molar o Molaridad (M): número de moles de soluto que contiene un
litro de disolución. M = n soluto/L disolución.
▪ Concentración molal o Molalidad (m): número de moles de soluto que contiene un
kilogramo de disolvente. m = n soluto/Kg disolvente.
▪ Concentración normal o Normalidad (N): número de equivalentes de soluto que
contiene un litro de disolución. N = nº eq soluto/L disolución. Es una forma de expresar
la concentración de una disolución en la que intervienen sustancias con propiedades
ácido-base o propiedades redox. La valencia corresponde al número de protones o
hidroxilos que se intercambia en una reacción ácido-base en el primer caso, y al número
de electrones intercambiados en una reacción de oxido-reducción en el segundo.
nº eq soluto = g soluto/Peq soluto = g soluto/(PM soluto/valencia soluto)
N = Molaridad x valencia
▪ Porcentaje masa-volumen (% m/v): gramos de soluto que se disuelven en cien
mililitros de disolución. % m/v = (g soluto/mL disolución) x 100.
▪ Porcentaje masa-masa (% m/m): gramos de soluto por cada cien gramos de
disolución. % m/m = (g soluto/g disolución) x 100.
▪ Porcentaje volumen-volumen (% v/v): mililitros de soluto por cada cien mililitros de
de disolución. % v/v = (mL soluto/mL disolución) x 100.
▪ Partes por millón (ppm): es un concepto análogo al de porcentaje pero este se utiliza
para concentraciones muy pequeñas. Se define como partes de masa de soluto que se
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encuentran en un millón de partes de disolución. Se puede referir a partes en volumen
(ppmv) lo que equivale a miligramos de soluto que contiene un litro de disolución, o a
partes en masa (ppmm), lo que equivale a miligramos de soluto que contiene un
kilogramo de disolución.
▪ Otras formas de expresar la concentración:
► Masa volúmica o densidad específica: se define como la
masa de la disolución (g) entre el volumen que ocupa (cm3 o
mL). No se debe confundir con la densidad relativa que se
define como el cociente entre la densidad específica de la
disolución problema y la densidad específica de otra disolución
tomada como referencia. Se mide con el areómetro o densímetro
el cual se basa en el Principio de Arquímedes: “un cuerpo total o
parcialmente sumergido en un fluido en reposo experimenta un
empuje hacia arriba igual al peso del volumen del fluido que
desaloja”. A través de las tablas de equivalencia se puede
calcular la concentración de la disolución.
► Grado Brix: es un porcentaje masa-masa que indica la masa de sacarosa por
cada cien unidades de masa de la disolución. Se mide con el refractómetro que
se basa en la medida del índice de refracción, es decir, en el cambio de la
velocidad de la luz al atravesar dos medios de distinta naturaleza (el aire y la
disolución). Existen dos tipos de refractómetros, el de mesa y el de mano.
PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL
Ejercicio 1
A) Preparar 250 mL de una disolución acuosa con una concentración en masa de sacarosa
de 250 g/L.
1.- Calcular los gramos de sacarosa que hay que pesar.
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2.- Pesar la sacarosa. Para pesar sustancias se puede utilizar la balanza granatario o la
balanza analítica. Los granatarios son balanzas de precisión media, con una sensibilidad de
0,1 g o 0,01 g. Se suele emplear para pesar una cantidad grande de compuesto, mayores de
10 g. La pesada en un granatario electrónico es muy sencilla, sólo hay que seguir los
siguientes pasos:
1. Encender el granatario.
2. Poner un vidrio de reloj(1) o un vaso de precipitados(2) de tamaño y
volumen adecuados para la cantidad que se va a pesar y poner a "0"
(tarar).
3. Añadir la cantidad de sustancia necesaria con una espátula(3) hasta el
peso previsto.
4. Apagar el granatario y limpiar si es necesario.
(1)
(2)
(3)
La balanza analítica se utiliza para pesar sólidos con gran
exactitud, ya que tienen una precisión mínima de 0,1 mg. El
funcionamiento es similar al anterior con la precaución de cerrar
las ventanitas una vez que se haya depositado la sustancia, ya
que las corrientes de aire pueden alterar la medida. De igual
forma hay que evitar las vibraciones de la mesa en la que se
encuentra la balanza.
3.- Disolver bien la sacarosa en el vaso de precipitado con un
volumen de agua destilada que no supere la mitad del volumen
final. Para favorecer la disolución se emplea una varilla de
vidrio o un agitador magnético.
4.- Trasvasar la sacarosa disuelta a un matraz aforado de 250
mL con la ayuda de un embudo y enjuagar el vaso con un poco
de agua destilada. Verter este agua de nuevo en el matraz. El
matraz aforado mide volúmenes de forma precisa por la
estrechez de su cuello, ya que un pequeño cambio de volumen
se traduce en un cambio considerable de la altura del líquido.
Contiene una única marca de graduación que indica hasta
donde hay que añadir agua destilada para completar los 250
mL. La forma correcta de enrasar el matraz se indica en la
figura.
5.- Tapar el matraz y homogeneizar la disolución por inversión.
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B) Preparar 250 mL de una disolución acuosa con una concentración en masa de sacarosa
diez veces menor que la anterior de 250 g/L.
1.- Calcular el volumen que debe tomarse de la disolución de sacarosa de 250 g/L a partir
de la Ley de las diluciones: V0 x C0 = VF x CF
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2.- Tomar el volumen calculado con una pipeta aforada(1).
Este tipo de pipeta es muy exacta. Posee un
ensanchamiento en su parte central y una única marca de
graduación o aforo. No se debe confundir con la pipeta
graduada(2) cuyo diámetro es uniforme en casi toda su
longitud y su volumen total se encuentra dividido en
mililitros y en décimas o centésimas de mililitros. Para
pipetear se utiliza un aspirador de pipetas(3) y el líquido se
vierte en el matraz a través del mismo sistema.
(1)
(2)
(3)
3.- Completar con agua destilada hasta la marca de graduación del matraz.
4.- Tapar el matraz y homogeneizar la disolución por inversión.
C) Medir el grado Brix de las disoluciones preparadas. Para ello se toman unas gotas de la
disolución con una pipeta Pasteur y se depositan en el prisma del refractómetro de mano tal y
como se indica en la figura 1. Se cierra la tapa para que la disolución se reparta
homogéneamente y se evita la aparición de burbujas de aire moviendo ligeramente la tapa. El
valor numérico se observa en la escala a través del ocular dirigiendo el refractómetro hacia la
luz. El prisma y la tapa se limpian con agua destilada y se secan cuidadosamente con papel.
D) Medir la densidad absoluta de las disoluciones preparadas. Para ello se vierte la
disolución en una probeta de 250 mL y a continuación se introduce con mucho cuidado el
areómetro adecuado (figura 2). Cuando este se estabilice se toma la lectura de la densidad.
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Figura 1.
Pipeta Pasteur
Tapa de solapa para luz solar
Ocular
Prisma
Escala
Figura 2.
Ejercicio 2
A) Preparar 250 mL de una disolución acuosa con una concentración en masa de cloruro sódico
de 150 g/L.
B) Preparar 250 mL de una disolución acuosa con una concentración en masa de cloruro sódico
diez veces menor que la anterior.
C) Medir el grado Brix de las disoluciones preparadas.
D) Medir la densidad absoluta de las disoluciones preparadas.
Disolución
Concentración en masa (g/L) ºBrix Densidad absoluta
Sacarosa
250
Sacarosa
25
Cloruro sódico
150
Cloruro sódico
15
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MATERIAL UTILIZADO
Material de vidrio:
Aparatos:
Reactivos:
- vaso de precipitados
- refractómetro
- sacarosa
- pipeta aforada
- areómetro
- cloruro sódico
- probeta
- balanza granatario
- matraz aforado
- agitador magnético
- embudo
CUESTIONARIO
Fórmulas químicas:
Sacarosa: C12H22O11
Cloruro sódico: NaCl
Pesos atómicos:
C = 12 g/mol
H = 1 g/mol
O = 16 g/mol
Na = 23 g/mol Cl = 35,5 g/mol
1.- Calcular la Molaridad de todas las disoluciones
2.- Calcular la Molalidad de todas las disoluciones
3.- Calcular el porcentaje masa/volumen de todas las disoluciones
4.- Calcular el porcentaje masa/masa de todas las disoluciones. ¿Coincide este porcentaje
con el ºBrix medido con el refractómetro de mano? Si no coincide, ¿a qué crees que puede
deberse?
5.- ¿Coinciden las concentraciones en masa de las disoluciones preparadas con los
obtenidos en las tablas de conversión a partir de sus densidades absolutas? Si no es así
explica por qué.
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