UNIVERSIDAD CATOLICA BOLIVIANA “SAN PABLO” CIV-245 INGENIERÍA SANITARIA Laboratorio No. 2 Preparación de soluciones y concentraciones Estudiante: Villan Monroy Daniel Alejandro LA PAZ-BOLIVIA 1. Objetivos 1.1. Objetivo general Preparar soluciones con diferentes concentraciones. 1.2. Objetivos especificos Identificar los componentes de una solución. Calcular cantidades de soluto necesarias para concentraciones específicas y volúmenes pedidos. 2. Fundamento teórico Una solución química es la mezcla homogénea de una o más sustancias disueltas en otra sustancia en mayor proporción. Una solución química es compuesta por soluto y solvente. El soluto es la sustancia que se disuelve y el solvente la que lo disuelve. Las soluciones químicas pueden presentar los tres estados de la materia: líquida, física y gaseosa. A su vez, sus solutos y sus solventes también pueden presentar esos tres estados. Concentración de una solución química La concentración es una magnitud que describe la proporción de soluto respecto al solvente en una disolución. Esta magnitud se expresa en dos tipos distintos de unidades: Unidades físicas. Aquellas que se expresan en relación al peso y al volumen de la solución, en forma porcentual (se multiplican por 100). Por ejemplo: %Peso/peso. Se expresa en gramos de soluto sobre gramos de solución. 𝑝 𝑔𝑠𝑜𝑙𝑢𝑡𝑜 % = ∗ 100 𝑝 𝑔𝑠𝑜𝑙𝑢𝑐𝑖𝑜𝑛 %Volumen/volumen. Se expresa en centímetros cúbicos (cc) de soluto sobre cc de solución. 𝑉 𝑉𝑠𝑜𝑙𝑢𝑡𝑜 % = ∗ 100 𝑉 𝑉𝑠𝑜𝑙𝑢𝑐𝑖𝑜𝑛 %Peso/volumen. Combina las dos anteriores: gramos de soluto sobre cc de solución. 𝑝 𝑔𝑠𝑜𝑙𝑢𝑡𝑜 % = ∗ 100 𝑉 𝑉𝑠𝑜𝑙𝑢𝑐𝑖𝑜𝑛 Concentración (g/L). Indica la masa de soluto en un litro de solución. Partes por millón (ppm). Se define como los miligramos de soluto disuelto en 1000 ml o un litro de solución. 𝑚𝑔𝑠𝑜𝑙𝑢𝑡𝑜 𝑝𝑝𝑚 = 𝑘𝑔𝑠𝑜𝑙𝑢𝑐𝑖𝑜𝑛 Unidades químicas. Aquellas que se expresan en sistemas de unidades químicas. Por ejemplo: Molaridad (M). Se expresa en número de moles de soluto sobre un litro de solución o un kilogramo de solución. Se calcula de la siguiente manera: 𝑀𝑜𝑙𝑎𝑟𝑖𝑑𝑎𝑑(𝑀) = 𝑛 𝑉𝑑𝑖𝑠𝑜𝑙𝑢𝑐𝑖𝑜𝑛 Fracción molar (Xi). Se expresa en términos de moles de un componente (solvente o soluto) en relación con los moles totales de la solución, de la siguiente manera: 𝑚𝑜𝑙𝑒𝑠 𝑑𝑒 𝑠𝑜𝑙𝑢𝑡𝑜 𝑋𝑠𝑜𝑙𝑢𝑐𝑖𝑜𝑛 = 𝑚𝑜𝑙𝑒𝑠 𝑑𝑒 𝑠𝑜𝑙𝑢𝑡𝑜 + 𝑚𝑜𝑙𝑒𝑠 𝑑𝑒 𝑠𝑜𝑙𝑣𝑒𝑛𝑡𝑒 𝑋𝑠𝑜𝑙𝑣𝑒𝑛𝑡𝑒 = 𝑚𝑜𝑙𝑒𝑠 𝑑𝑒 𝑠𝑜𝑙𝑣𝑒𝑛𝑡𝑒 𝑚𝑜𝑙𝑒𝑠 𝑑𝑒 𝑠𝑜𝑙𝑢𝑡𝑜 + 𝑚𝑜𝑙𝑒𝑠 𝑑𝑒 𝑠𝑜𝑙𝑣𝑒𝑛𝑡𝑒 Siempre contemplando que: 𝑋𝑠𝑜𝑙𝑣𝑒𝑛𝑡𝑒 + 𝑋𝑠𝑜𝑙𝑢𝑐𝑖𝑜𝑛 = 1 La fracción molar es adimensional, es decir, no se expresa en unidades de medición. Molalidad (m). Es la proporción entre el número de moles de cualquier soluto disuelto por kilogramos de disolvente. Se calcula de la siguiente manera: 𝑛 𝑚𝑜𝑙𝑎𝑙𝑖𝑑𝑎𝑑(𝑚) = 𝑚𝑎𝑠𝑎 𝑑𝑖𝑠𝑜𝑙𝑣𝑒𝑛𝑡𝑒 [𝑘𝑔] Normalidad (N). Es el número de equivalentes de soluto en un litro de solución. 𝑒𝑞𝑠𝑜𝑙𝑢𝑡𝑜 𝑁𝑜𝑟𝑚𝑎𝑙𝑖𝑑𝑎𝑑(𝑁) = 𝑉𝑠𝑜𝑙𝑢𝑐𝑖𝑜𝑛 Tipos de solución química Las soluciones químicas pueden clasificarse de acuerdo a dos criterios. La proporción entre el soluto y el disolvente: Diluidas. Cuando la cantidad de soluto respecto al solvente es muy pequeña. Por ejemplo: 1 gramo de azúcar en 100 gramos de agua. Concentradas. Cuando la cantidad de soluto respecto al solvente es grande. Por ejemplo: 25 gramos de azúcar en 100 gramos de agua. Saturadas. Cuando el solvente no acepta ya más soluto a una determinada temperatura. Por ejemplo: 36 gramos de azúcar en 100 gramos de agua a 20 °C. Sobresaturadas. Como la saturación tiene que ver con la temperatura, si incrementamos la temperatura, se puede forzar al solvente a tomar más soluto del que ordinariamente puede, obteniendo una solución sobresaturada (saturada en exceso, digamos). Así, sometida a un calentamiento, la solución tomará mucho más soluto del que ordinariamente podría. 3. Parte experimental 3.1. Materiales y reactivos 1 espátula 1 cepillo 1 varilla de vidrio 3 vasos de precipitado 1 vidrio reloj 1 pipeta de 1 ml 1 pipeta de 5 ml 4 matraces aforados de 100 ml 4 matraces aforados de 25 ml 1 piseta 1 embudo de vidrio Balanza electrónica HCl ácido clorhídrico NaOH hidróxido de sodio NaCl cloruro de sodio CH3COOH ácido acético NH3 amoniaco. 3.2. Procedimiento A.- Realizar los cálculos para la preparación de 100 ml de solución 0,1 M de HCl, NaOH, CH3COOH y NH3 con los diferentes datos que se le proporcionara en el laboratorio. 1) 100ml HCl 0,1M # 𝑚𝑜𝑙𝑒𝑠 𝑙𝑖𝑡𝑟𝑜 # 𝑚𝑜𝑙𝑒𝑠 0.1𝑀 = 0.1 #𝑚𝑜𝑙𝑒𝑠 = 0.1 ∗ 0.1 = 0.01𝑚𝑜𝑙 𝑔 𝐻𝐶𝑙 = 36.458 𝑚𝑜𝑙 𝑔 36.458 ∗ 0.01𝑚𝑜𝑙 = 0.365𝑔 𝑚𝑜𝑙 𝑀= 2) 100ml NaOH 0,1M # 𝑚𝑜𝑙𝑒𝑠 𝑙𝑖𝑡𝑟𝑜 # 𝑚𝑜𝑙𝑒𝑠 0.1𝑀 = 0.1 #𝑚𝑜𝑙𝑒𝑠 = 0.1 ∗ 0.1 = 0.01𝑚𝑜𝑙 𝑀= 𝑔 𝑁𝑎𝑂𝐻 = 39.997 𝑚𝑜𝑙 𝑔 39.997 ∗ 0.01𝑚𝑜𝑙 = 0.400𝑔 𝑚𝑜𝑙 3) 100ml CH3COOH 0,1M # 𝑚𝑜𝑙𝑒𝑠 𝑀= 𝑙𝑖𝑡𝑟𝑜 # 𝑚𝑜𝑙𝑒𝑠 0.1𝑀 = 0.1 #𝑚𝑜𝑙𝑒𝑠 = 0.1 ∗ 0.1 = 0.01𝑚𝑜𝑙 𝑔 𝐶𝐻3 𝐶𝑂𝑂𝐻 = 60.021 𝑚𝑜𝑙 𝑔 60.021 ∗ 0.01𝑚𝑜𝑙 = 0.600𝑔 𝑚𝑜𝑙 4) 100ml NH3 0,1M # 𝑚𝑜𝑙𝑒𝑠 𝑀= 𝑙𝑖𝑡𝑟𝑜 # 𝑚𝑜𝑙𝑒𝑠 0.1𝑀 = 0.1 #𝑚𝑜𝑙𝑒𝑠 = 0.1 ∗ 0.1 = 0.01𝑚𝑜𝑙 𝑔 𝑁𝐻3 = 17.031 𝑚𝑜𝑙 𝑔 17.031 ∗ 0.01𝑚𝑜𝑙 = 0.170𝑔 𝑚𝑜𝑙 B.- Preparar 25 ml de una solución 100 ppm, luego diluir a 50 ppm, 5 ppm y 1ppm. En los matraces de 25 ml. 𝑚𝑔𝑠𝑜𝑙𝑢𝑡𝑜 𝑝𝑝𝑚 = 𝑙𝑠𝑜𝑙𝑢𝑐𝑖𝑜𝑛 1) 100 ppm 25 ml 𝑚𝑔𝑠𝑜𝑙𝑢𝑡𝑜 100 𝑝𝑝𝑚 = 0.025 𝑙 100 ∗ 0.025 = 𝑚𝑔𝑠𝑜𝑙𝑢𝑡𝑜 𝑚𝑔𝑠𝑜𝑙𝑢𝑡𝑜 = 2.5𝑚𝑔 2) 50 ppm 25 ml 𝑚𝑔𝑠𝑜𝑙𝑢𝑡𝑜 50 𝑝𝑝𝑚 = 0.025 𝑙 50 ∗ 0.025 = 𝑚𝑔𝑠𝑜𝑙𝑢𝑡𝑜 𝑚𝑔𝑠𝑜𝑙𝑢𝑡𝑜 = 1.25𝑚𝑔 3) 5 ppm 25 ml 𝑚𝑔𝑠𝑜𝑙𝑢𝑡𝑜 0.025 𝑙 5 ∗ 0.025 = 𝑚𝑔𝑠𝑜𝑙𝑢𝑡𝑜 𝑚𝑔𝑠𝑜𝑙𝑢𝑡𝑜 = 0.125𝑚𝑔 5 𝑝𝑝𝑚 = 4) 1 ppm 25 ml 𝑚𝑔𝑠𝑜𝑙𝑢𝑡𝑜 0.025 𝑙 1 ∗ 0.025 = 𝑚𝑔𝑠𝑜𝑙𝑢𝑡𝑜 𝑚𝑔𝑠𝑜𝑙𝑢𝑡𝑜 = 0.025𝑚𝑔 1 𝑝𝑝𝑚 = 4. Analisis de resultados Se obtuvo que para preparar las siguientes soluciones, se requieren las siguientes cantidades 100ml HCl 0,1M 100ml NaOH 0,1M 100ml CH3COOH 0,1M 100ml NH3 0,1M 25ml 100ppm 25ml 50ppm 25ml 5ppm 25ml 1ppm 0.365g de HCl 0.400g de NaOH 0.600g de CH3COOH 0.170g de NH3 2.5mg 1.25mg 0.125mg 0.025mg 5. Conclusiones Se logro analizar los datos, realizar los cálculos correspondientes y se pudo obtener resultados, para todo este proceso se investigo en internet y también se utilizo la guía brindada en la materia. 6. Bibliografia https://www.youtube.com/watch?v=xSUumzz4ErY https://www.youtube.com/watch?v=I0knIpdRdtg https://www.youtube.com/watch?v=w_82Yi9sdA4 https://www.youtube.com/watch?v=CE2te7LVCQE https://www.youtube.com/watch?v=WccNkuKkbJ4 https://www.youtube.com/watch?v=IV00xeBk5qU https://www.youtube.com/watch?v=4pvBPfxoFsA https://www.youtube.com/watch?v=ZD-do2NxxT8 https://www.youtube.com/watch?v=lh0YQUoUbuw https://concepto.de/solucion-quimica/ https://www.significados.com/solucion-quimica/
