PREPARACIÓN DE SOLUCIONES

UNIVERSIDAD DE CARABOBO
FACULTAD DE CIENCIAS DE LA SALUD
ESCUELA DE BIOANÁLISIS
DEPARTAMENTO DE CIENCIAS BÁSICAS
PROGRAMA: QUÍMICA ANALÍTICA y ORGÁNICA
PRÁCTICA N°3
PREPARACIÓN DE SOLUCIONES
Revisada y actualizada:
Prof. Yulimar Álvarez
Prof. Diana Arredodo
Prof. Raymi Castellanos
Prof. Ericka Hernández
Prof. Sharim Marrero
Prof. Eloina Peñate
Prof. Gabriela V. Romero.
PERÍODO ACADÉMICO 2015-2016
PRÁCTICA Nº 3
OBJETIVO GENERAL
-
Preparar soluciones de concentración aproximada a partir de compuestos sólidos y
a partir de soluciones concentradas.
NIVELES DE ENTRADA ( Pre-requisitos)
-
Conocer el material volumétrico de uso frecuente
Saber utilizar la Balanza Analítica
Cálculos para la preparación de soluciones a partir de soluciones a partir de
compuestos sólidos y de soluciones concentradas.
CONTENIDO
1. Conceptos de: Solución, soluto, solvente, dilución, disolver, enrasar.
2. Unidades de Concentración: Molaridad, Normalidad, Molalidad, densidad, % m/m,
% m/v, % v/v, ppm.
3. Problemas relacionados con la preparación de soluciones.
4. Pasos a seguir durante la técnica de preparación de soluciones a partir de reactivos
sólidos y a partir de soluciones concentradas.
ACTIVIDADES A SER DESARROLLADAS (de acuerdo al contenido)
-
Preguntas intercaladas
Resolución de Problemas
Realización de la técnica para la preparación de soluciones a partir de reactivos
sólidos y a partir de soluciones concentradas.
BIBLIOGRAFÍA
Química General Superior. Masterton – Slowinski.
Manual de Química Analítica Cualitativa. Prof. Hernani Martínez.
Química General. Whitten K. Kennet G.
Química. Raymond Chang
Química Analítica Moderna, David Harvey
INTRODUCCIÓN
El estudio de las soluciones es de gran interés e importancia porque muchos de los
fenómenos naturales están relacionados directamente con ellas. Por medio de las
soluciones, las plantas distribuyen los materiales necesarios para la nutrición, desde las
raíces hacia las hojas, y además almacenan el almidón y el azúcar en los tubérculos y
los frutos. La concentración creciente de las sales del agua de mar y la desintegración de
las rocas son también el resultado de la acción disolvente del agua que forma las
soluciones.
Las soluciones también forman parte en los procesos de digestión ya que los alimentos
son solubilizados en agua para ser transportados por la corriente sanguínea a los tejidos
corporales. Los fluidos corporales de todas las formas de vida son soluciones. Las
variaciones de concentración en especial de sangre y orina aportan al médico datos
valiosos con respecto a la salud de las personas. Gran variedad de medicamentos
usados son soluciones acuosas.
La mayoría de los reactivos empleados en el laboratorio de análisis químico y
bioanalítico son soluciones y en muchos de los casos los reactivos de casas comerciales
se presentan para ser preparados por el profesional, según el requerimiento de cada
laboratorio, que responde al número de muestras a procesar.
SOLUCIONES
Una solución es la mezcla homogénea de un soluto disuelto en un solvente a través de
fuerzas intermoleculares. Es de composición variable, limitada por la solubilidad y en
ella no hay precipitación.
Una solución está formada por un solvente y uno o más solutos.
El solvente es el medio en el cual se mezclan o disuelven las otras sustancias. El
solvente generalmente es un líquido como el agua. El término acuoso designa al agua
como el solvente.
El soluto es el componente que se disuelve en el solvente. En una solución acuosa de
azúcar, el soluto es el azúcar y el solvente es el agua.
Las propiedades físicas y químicas de las soluciones dependen en gran medida de las
cantidades relativas de soluto y disolvente presentes. Suelen utilizarse distintos
adjetivos para indicar las cantidades relativas de soluto y disolvente presentes en una
disolución.
Clasificación de las soluciones:
Según la cantidad de soluto presente en la solución:
Solución diluida: es aquella en la cual la relación de soluto a disolvente es muy
pequeña.
Solución concentrada: la relación de soluto a disolvente es grande.
Según la capacidad de la solución para disolver el soluto:
Solución saturada: es aquella que contiene la máxima cantidad de soluto disuelto en un
disolvente dado, a una temperatura determinada. En una solución saturada no hay
modificación de la concentración con respecto al tiempo.
Solución insaturada: es aquella en la cual la relación de soluto a solvente es menor que
en la solución saturada.
Soluciones sobresaturadas: la solución contiene más soluto que el que se puede
disolver.
Solubilidad: es la cantidad de soluto necesaria para producir una solución saturada en
una cantidad dada de solvente a una temperatura específica. La solubilidad por lo
general está dada en gramos de soluto por 100 g de solvente.
UNIDADES DE CONCENTRACIÓN
Además de los enunciados cualitativos sobre qué componentes están presentes en una
solución, se debe hacer especificación sobre la cantidad de ellos. Generalmente, sólo
se especifica las cantidades relativas de los componentes.
La concentración de una solución hace referencia a la proporción de la cantidad de
soluto en la cantidad de solución y se expresa utilizando unidades químicas y unidades
físicas ó arbitrarias de concentración.
Unidades físicas:
Porcentaje en peso (%m/m o %p/p):
%m/m = masa soluto__ x 100
masa solución
Porcentaje en volumen (%v/v):
%v/v = volumen soluto__ x 100
volumen solución
Porcentaje masa-volumen (%m/v):
%m/v = masa soluto (g)_ x 100
vol. solución (ml)
Cuando las soluciones son muy diluidas la concentración se expresa en partes por
millón (ppm), lo cual quiere decir el número de partes (en cualquier unidad) en un
millón de partes (la misma unidad) de la solución.
Partes por millón (ppm):
1 ppm = __g soluto__
106 g solución
Cuando el agua es el disolvente, el volumen en mililitros y la masa en gramos de una
solución diluida son numéricamente iguales, y se puede decir que:
1 ppm = 1 mg/L
Las partes por billón (ppb) de manera similar, significan partes por mil millones
(billón) de partes, como por ejemplo gramos por mil millones (billón) de gramos. Esta
expresión se usa para sistemas extremadamente diluidos.
Partes por billón (ppb):
1 ppb = 1 g/L
Unidades químicas:
Molaridad (M) o concentración molar:
M = moles de soluto
litros de solución
Normalidad (N):
N = eq-g de soluto
litros de solución
Molalidad (m):
m = moles de soluto
kg de solvente
PATRONES PRIMARIOS
Son sustancias de elevada pureza que se utilizan para preparar disoluciones patrones de
concentración exactamente conocidas, que son utilizadas en el proceso de valoración.
SOLUCIÓN PATRÓN PRIMARIO
Son soluciones de concentración exactamente conocida que pueden prepararse a partir
de sustancias patrón primario. Puede prepararse esta disolución por dos métodos
distintos: método directo y método indirecto.
MÉTODOS DE PREPARACIÓN DE SOLUCIONES PATRÓN
1. Método directo. Este método se reserva para aquella sustancia que tiene carácter de
patrón primario, por ejemplo: Carbonato de Sodio, Carbonato Ácido de Potasio,
Ácido Oxálico, Dicromato de Potasio, Permanganato de Potasio etc. El
procedimiento consiste en pesar exactamente en una balanza analítica la cantidad de
sustancia previamente calculada, se disuelve convenientemente y se trasvasa a un
balón aforado de capacidad adecuada y luego se completa con el solvente hasta el
volumen requerido.
Estas soluciones son de concentración conocida y por ende no necesitan ser
estandarizadas para el análisis.
2. Método Indirecto. Es el más usado, debido a que el número de sustancias tipo
patrón primario existente es bastante reducido. En este caso, si el soluto es una
sustancia higroscópica (NaOH, KOH) o si el soluto es un reactivo líquido
concentrado de densidad y % m/m conocido (HCl, H3PO4, etc.), se pesa o se mide
una cantidad ligeramente por encima de la previamente calculada, se disuelve
convenientemente y se completa hasta el volumen requerido. Estas soluciones tienen
una concentración aproximada y la exacta se determina luego, valorándola con
solución patrón primario.
SOLUCIÓN PATRÓN SECUNDARIO
Son soluciones que se han valorado con una solución patrón primario para determinar
su concentración exacta. Ejemplo: Solución de Acido Clorhídrico 0,0982 N una vez que
ha sido valorada con una solución patrón primario puede ser utilizada para valorar otras
soluciones.
DILUCIÓN: proceso mediante el cual se reduce la concentración de un soluto en
solución, agregando más solvente.
Cuando diluimos una solución mezclándola con más solvente, la cantidad de soluto
presente no cambia.
Mc.Vc = Md.Vd
(sólo en diluciones)
DISOLVER: proceso mediante el cual se disgrega el soluto en el solvente.
TÉCNICA A SEGUIR PARA LA PREPARACIÓN DE SOLUCIONES
1.- Realizar los cálculos correspondientes para determinar la cantidad de soluto y
solvente que se utilizará en la preparación de la solución. En caso de soluciones
cuya concentración se exprese en % m/m se debe calcular el peso de soluto y el peso
de solvente a emplear; si el solvente es agua generalmente se utiliza el volumen en
lugar del peso, ya que la densidad es aproximadamente la unidad; si es otro líquido,
es necesario calcular el volumen correspondiente al peso requerido por medio de la
densidad, ya que siempre es más cómodo medir el volumen que pesar el líquido. Si
la concentración es en % m/v, % v/v, Normalidad ó Molaridad, basta completar con
el solvente para obtener el volumen de solución requerido.
2.- Seleccionar el material a emplear.
3.- Preparar el soluto. Algunas veces es necesario someter el soluto a procesos
previos, ello se indica en la técnica de preparación de cada solución en particular.
Los textos de química analítica y los manuales de laboratorio contienen los detalles
para cada caso.
Cuando se trata de soluto sólido, se debe tener el cuidado que esté finamente
dividido (pulverizar en un mortero antes de pesar), para que la disolución ocurra lo
antes posible.
4.- Pesar o medir el soluto según sea sólido ó líquido, utilizando la balanza ó el
instrumento adecuado cuya elección depende de las características del soluto. Si su
composición cuantitativa no está bien definida en cuanto al contenido de impurezas
ó se trata de sustancias higroscópicas no se requiere de exactitud en la pesada ó en la
medida.
5.- Medir el solvente en caso de soluciones cuya concentración esté expresada en %
m/v, Normalidad y Molaridad.
6.- Disolver el soluto (sólido) en un vaso de precipitado adecuado, dependiendo del
volumen de solución a preparar. La disolución previa de soluto debe hacerse en una
cantidad de solvente inferior al total, especialmente en la preparación de soluciones
cuya concentración se exprese en % m/m, % m/v, Normalidad y Molaridad.
El soluto disuelto se trasvasa mediante un embudo al matraz aforado, se agrega
pequeñas porciones de solvente y se agita el matraz con movimiento rotativo después
de cada agregado.
Cuando se trata de reactivos líquidos concentrados, se debe añadir previamente un
pequeño volumen de agua en el matraz aforado, con la finalidad de evitar el
excesivo calor de disolución, posteriormente se agrega pequeñas porciones de
solvente como en el caso anterior.
7.- Enrasar. Cuando el nivel de la solución llegue a la base del cuello del matraz, se
procede a enrasar agregando el solvente con una pipeta hasta la señal de aforo, es
necesario esperar que la solución alcance la temperatura ambiente ya que
generalmente al disolver una sustancia hay desprendimiento de calor (Acido
Sulfúrico, Hidróxido de Sodio, etc.) ó absorción de calor (Cloruro de Sodio y otras
sales).
8.- Agitar por inversión. Para realizar este paso es necesario aforar previamente.
9.-Almacenar. La solución preparada se trasvasa a un recipiente adecuado (frasco de
vidrio ó de plástico); si se trata de soluciones que se alteran por acción de la luz el
recipiente debe ser opaco ó de color ámbar.
Todo frasco almacenado debe llevar una etiqueta (ROTULACIÓN) que indique el
nombre del contenido, concentración, fecha de preparación de la solución y el
nombre de la persona que lo preparó.