PRÁCTICA 1. PREPARACIÓN DE DISOLUCIONES.

Transcripción

1 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 1

2 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 (cm 3 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. 2

3 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. 3

4 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: V 0 x C 0 = V F x C F 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. (3) (1) (2) 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. 4

5 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 5

6 MATERIAL UTILIZADO Material de vidrio: - vaso de precipitados - pipeta aforada - probeta - matraz aforado - embudo Aparatos: - refractómetro - areómetro - balanza granatario - agitador magnético Reactivos: - sacarosa - cloruro sódico CUESTIONARIO Fórmulas químicas: Sacarosa: C 12 H 22 O 11 Pesos atómicos: Cloruro sódico: NaCl 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. 6