CÁTEDRA: QUÍMICA GUÍA DE LABORATORIO Nº 3

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1 CÁTEDRA: QUÍMICA GUÍA DE LABORATORIO Nº 3 TEMA: PREPARACIÓN DE SOLUCIONES OBJETIVOS 1. Preparar soluciones de diversas sustancias y acondicionarlas para su posterior uso, poniendo en práctica las técnicas más comunes. 2. Habituarse al manejo del material de laboratorio. 3. Colaborar en la preparación de material para las restantes prácticas con el fin de una participación activa en la tarea común. 4. Practicar cálculos que involucren cantidades de soluto, solvente y solución, relacionando entre sí dichas magnitudes. PRERREQUISITOS 1. Conocer las unidades de concentración más comunes. 2. Poseer conocimientos matemáticos sobre proporcionalidad. CONCURRIR AL LABORATORIO CON ETIQUETAS ADHESIVAS, MARCADOR, CINTA ADHESIVA TRANSPARENTE (Cintex), BOTELLA VACÍA DE PLÁSTICO LIMPIA de 500 ml, CALCULADORA, ELEMENTOS DE LIMPIEZA (TRAPO, DETERGENTE), FÓSFOROS, PROPIPETA INTRODUCCIÓN TEÓRICA Una solución es un sistema homogéneo constituido por dos o más sustancias puras, que no resiste los métodos de fraccionamiento (métodos físicos) como es la destilación. El componente en menor proporción se denomina soluto y al mayor solvente. La dispersión de un sólido en un líquido o la difusión de un líquido en otro son fenómenos generalmente lentos, aunque la solubilidad relativa o mutua favorezca a la transformación. Como el soluto ocupa los espacios intermoleculares del solvente, puede ayudarse a la mezcla mediante agitación o aumentando la velocidad media de las moléculas mediante calentamiento. Esto último no es lo más aconsejable en el caso de sustancias cuya solubilidad disminuye al aumentar la temperatura. Toda expresión de concentración es en sí parte de una proporción. Las formas más comunes de expresión de concentraciones son: 1. gramos de soluto/100 Usada para la expresión de solubilidades. 2. gramos desoluto /100 ó Llamada porcentaje en masa, simbolizada % m/m 3. gramos de soluto /100 ml de solución Llamada porcentaje masa en volumen, simbolizada % m/v 4. moles de soluto /1L de solución Molaridad, M. Una de las expresiones más comunes en química 5. moles de soluto /1 kg de solvente m: molalidad. Química FI UNPSJB 2015 Página 149

2 6. moles de soluto moles de soluto + moles de solvente X: Fracción Molar. Ejemplos 1.- Determinar la masa de sal de 75% de pureza necesaria para preparar 250 ml de solución 12 % m/v Solución: La pureza de una sal representa los gramos de soluto puros por cada 100 gramos de muestra, entonces: # $%& = 12 )* 100 #+ ó, 250#+ ó, )* = Determinar el volumen de solución de ácido clorhídrico de 40% m/m y densidad 1,20 g/cm 3 que se requieren para preparar 200 ml de solución 0,2M. Solución: Calcular la concentración inicial del ácido: 1 2 = 34 56%78$ 9: $8&;< %78$ $8&;=>ó? 2,A456%78$ 9: $8&;=>ó?,, 27B 9: $8&;=>ó? B 9: $8&;=>ó? 2 B $8&;=>ó?, 278& $8&;<8 =131 CD,E 56%78$ 9: $8&;<8 Luego determinamos el volumen de dicha solución necesario para preparar la nueva solución: G 2 = 200 #+, 0, =3,1 #+ Con estos elementos de cálculo, cada grupo de alumnos preparará una parte del conjunto de soluciones que señala esta práctica. MATERIALES NECESARIOS: Matraces aforados de 50, 100, 250, 500 y 1000 ml Probetas de 50 o 100 ml Vasos de precipitados de 100, 200 y 500 ml Pipetas graduadas de 2, 5 y 10 ml Vidrio de reloj o recipiente para pesar. Mechero, trípode y tela metálica. Botellas o frascos de vidrio de 250 y 500 ml con tapa Embudo Espátula Balanza Propipetas Varillas PROCEDIMIENTO: Lavar el frasco o botella donde se va a guardar la solución y secarlo por escurrimiento. En caso de solutos sólidos: 1. Realizar los cálculos necesarios de acuerdo a la solución pedida Química FI UNPSJB 2015 Página 150

3 2. Pesar la cantidad de sustancia calculada para preparar el volumen de solución correspondiente, en un soporte adecuado (papel, vidrio de reloj), CUIDANDO NO DAÑAR LA BALANZA CON SUSTANCIAS CÁUSTICAS. Transvasar cuantitativamente el soluto a un vaso de precipitados. 3. Agregar la mitad del agua destilada necesaria y agitar con la varilla. Si aún así no se logra disolver, agregar pequeñas porciones de solvente hasta disolución total. Para solutos líquidos: 1. Realizar los cálculos necesarios de acuerdo a la solución pedida 2. Agregar la mitad del agua destilada necesaria en un vaso de precipitados. 3. Medir el volumen necesario de soluto con el material volumétrico adecuado y colocar su contenido lentamente en el vaso. Para ambos casos: 4. En caso de trabajar con ácidos, algunas sales o soluciones de NaOH el proceso de solubilización desprende calor y el vaso de precipitados suele calentarse. Por esta razón, antes de pasar la solución al matraz, debe colocarse el vaso de precipitados en un baño de agua hasta que alcance la temperatura ambiente. 5. Una vez fría la solución, pasar a un matraz aforado de capacidad adecuada utilizando un embudo, lavar el vaso con agua destilada (solvente), vertiendo el agua de lavados en el matraz hasta dos centímetros antes del aforo. 6. Completar el volumen hasta el aforo (enrasar) con ayuda de una piseta. Tapar e invertir para homogeneizar la mezcla. 7. Confeccionar la etiqueta, pegarla en el frasco y si es posible cubrirla con cinta de embalar transparente. 8. Transvasar el contenido del matraz al frasco definitivo y taparlo cuidadosamente. 9. Completar el informe y entregar al auxiliar. OBSERVACIONES 1. La etiqueta que se confecciona debe incluir en letra grande: - SOLUTO (fórmula química) - CONCENTRACIÓN - APELLIDO Y NOMBRE del autor del trabajo - FECHA - VOLUMEN PREPARADO Debe consignarse, además, el número de la práctica en que será usada. 2. El matraz aforado no debe calentarse bajo ningún concepto, pues ello deterioraría su calibración. 3. Los frascos de plástico de alcohol medicinal son apropiados para guardar soluciones de hidróxido de sodio y no hace falta enjuagarlos, sino que basta dejarlos secar por escurrimiento. 4. El AgNO 3 necesita, para su conservación, botella oscura. Úsese frasco color caramelo o bien fórrese el frasco con papel oscuro. 5. En soluciones preparadas a partir de otras más concentradas, por dilución, se debe medir el volumen de la solución inicial. El ácido acético (CH 3 COOH) 0,5 M puede prepararse a partir de CH 3 COOH glacial (99 % m/v) y densidad 1,051 g/ml o bien a partir de vinagre (5 % m/v). DEJAR LA MESA DE TRABAJO LIMPIA Y SECA, SIN RESTOS DE DROGAS U OTRO MATERIAL UTILIZADO. NO TIRAR SOLVENTES O DESECHOS SÓLIDOS EN LAS PILETAS Química FI UNPSJB 2015 Página 151

4 Listado de posibles soluciones a preparar Nombre % m/m* Densidad g/ml MM Conc Vol (ml) Al(NO 3 ) ,92 0,38 M 100 FeCl 3. 6 H 2 O ,3 0,31 M 100 K 2 Cr 2 O ,19 0,1 M 100 Pb(NO 3 ) ,12 0,24 M 100 AgNO 3 99, ,88 0,12 M 100 KI ,2 0,01 M 500 KI ,2 0,5 250 NaOH M 100 NaOH M 250 NaOH ,1 M 250 AgNO 3 99, ,87 0,1 M 250 NaHCO ,01 10 %m/v 100 K 2 CrO ,19 0,24 M 100 K 2 CrO ,19 5 %m/v 100 Na 2 S 2 O 3. 5H 2 O 99, ,17 0,001 M 500 KBr ,5 M 100 KBrO ,96 0,04 M 500 NaCl ,44 1 M 100 NaCl ,44 3 %m/v 250 K 3 (Fe(CN) 6 ) 99, ,26 0,1 %m/v 250 CuSO 4. 5 H 2 O ,68 0,5 M 100 CuSO 4. 5 H 2 O ,68 1 M 250 ZnSO 4. 7 H 2 O ,56 1 M 250 HCl 37,25 1,19 36,46 4 M 50 HCl 37,25 1,19 36,46 0,1 M 500 CH 3 COOH 99,1 1,048 60,05 5 %m/v 50 HNO ,39 63,01 8 M 50 H 2 SO 4 96,5 1,84 98,08 1 M 50 *En solutos sólidos se habla de pureza y en solutos líquidos es una concentración de la solución. PREGUNTAS 1. Cómo realiza la lectura de volúmenes? 2. Qué precaución debe tener con el material de vidrio graduado (ej.: pipeta)? 3. Indique tres unidades de expresión de concentraciones 4. Indique el material necesario para preparar una solución a partir de un soluto sólido 5. a) Cuántos gramos de NaCl necesita para preparar 200 ml de una solución al 10 % m/v? b) Confeccione la etiqueta de la solución preparada 6. Qué masa de KCl se necesita para preparar 250 gramos de solución 5% m/m? 7. Calcular la concentración molar (M) de la solución resultante de diluir 125 ml de HCl 0,40M con 875 ml de agua 8. Se dispone de HNO 3 35% m/m y densidad 1,21 g/ml, a) Calcular su concentración molar b) Si se toma una muestra de 10 ml de dicha solución y se diluye con agua hasta un volumen de 500 ml, cuál será la concentración de la solución resultante? Química FI UNPSJB 2015 Página 152

5 CATEDRA: QUÍMICA INFORME DE LABORATORIO Nº 3 TEMA: PREPARACIÓN DE SOLUCIONES APELLIDO Y NOMBRE:... COMISIÓN:... FECHA.../.../... RESULTADO: Escriba los cálculos que le permitieron conocer las cantidades de soluto a medir o pesar en cada caso. 2. Realice un dibujo esquemático de los pasos seguidos para preparar cada solución pedida. Química FI UNPSJB 2015 Página 153

6 Fórmula Química del Soluto Concentración Volumen preparado Fecha de realización Trabajo Práctico en el que será usado Fórmula Química del Soluto Concentración Volumen preparado Fecha de realización Trabajo Práctico en el que será usado Química FI UNPSJB 2015 Página 154