IDENTIFICACIÓN DE LAS SUSTANCIAS QUÍMICAS

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1 REV. 0 Pág. 1/16 IDENTIFICACIÓN DE LAS SUSTANCIAS CURSO: MANUEL GUTIÉRREZ PALMA GRUPO: 1º LACC

2 REV. 0 Pág. 2/16 FUNDAMENTO TEÓRICO La teoría acerca del proceso de disolución no ha avanzado aún hasta el punto de que podamos predecir las solubilidades de los solutos más sencillos en los disolventes usuales. Sin embargo, aplicando una serie de principios generales basados en consideraciones estructurales se pueden predecir las solubilidades relativas de un soluto dado en una serie de disolventes, así como las solubilidades relativas de diferentes solutos en un disolvente común. Son varios los factores responsables de la solubilidad de una sustancia en un determinado disolvente. Probablemente el factor más importante es el de atracción entre las partículas de soluto y de disolvente. Al estudiar el proceso de disolución de un soluto, s, en un disolvente, d, hay que considerar tres tipos de fuerzas atractivas. Por una parte, la existente entre las partículas de soluto entre sí, s-s, o las de disolvente entre sí, d-d, y por otra parte, las fuerzas de atracción entre las partículas de soluto con las de disolvente, s-d. OBJETIVO El objetivo de esta práctica es realizar una serie de disoluciones con el fin de aplicar los conocimientos teóricos a la práctica. Disoluciones a partir de solutos sólidos, solutos líquidos y disoluciones por dilución. También la creación de etiquetas para identificar las disoluciones.

3 REV. 0 Pág. 3/16 MATERIALES Y REACTIVOS Vaso de precipitados de 100mL Balanza analítica Espátula Varilla de vidrio Matraz aforado de 50 ml x3 Matraz aforado de 25 ml Pipeta graduada de 2 ml Pipeta graduada de 5 ml Tubos de ensayo x2 Gradilla metálica Frasco lavador Cuentagotas Agua destilada Hidróxido de calcio Sulfato de magnesio heptahidratado Ácido sulfúrico Permanganato potásico

4 REV. 0 Pág. 4/16 PROCEDIMIENTO Antes de proceder con cualquiera de las disoluciones se busca la ficha de seguridad del reactivo con el cual se trabaja para informarse de las normas de seguridad y usos que sean necesarios saber. Primera disolución: 100 ml Ca(OH)2 0,1M. Se utilizó para el procedimiento un matraz aforado de 50mL al no disponer de uno de 100 ml. Primero se realizan los cálculos correspondientes para saber qué cantidad de gramos de reactivo se deben pesar para realizar la disolución. Se coge un vaso de precipitados de 100 ml, utilizando el vaso de precipitados se pesa en la balanza analítica cogiendo el reactivo con una espátula y se anota el resultado. En el vaso se vierte agua destilada para disolver el reactivo teniendo en cuenta de no sobrepasar una cantidad de 50 ml que será el volumen de la disolución final. Se disuelve con la ayuda de una varilla de vidrio. Una vez disuelto la disolución se trasvasa a un matraz aforado de 50 ml. Se enjuaga el vaso con agua destilada que se vierte en el matraz para arrastrar el soluto que queda en las gotas del vaso. Por último, se enrasa el matraz con agua destilada, se coloca un tapón y se agita con cuidado volteándolo para homogeneizar la disolución. Al tener terminada la disolución se le pondría la etiqueta para identificarla. Segunda disolución: 100 ml MgSO4.7H2O 0,2N. Para hacer esta disolución se realiza exactamente el mismo procedimiento utilizado para la disolución anterior, de igual manera se utilizó un matraz aforado de 50 ml. Tercera disolución: 100 ml H2SO4 0,10M. Se utilizó para el procedimiento un matraz aforado de 50mL al no disponer de uno de 100 ml. Primero se realizan los cálculos correspondientes para saber qué volumen de reactivo se debe coger para realizar la disolución. A un matraz aforado de 50 ml se añade agua destilada hasta llenarlo aproximadamente hasta la mitad de su capacidad. Debajo de una campana extractora y con sumo cuidado se vierte el ácido sulfúrico en el interior del matraz aforado utilizando una pipeta graduada de 2

5 REV. 0 Pág. 5/16 ml. Finalmente se añade agua destilada hasta enrasar el matraz, se tapa y se agita para homogeneizar correctamente la disolución. Al tener terminada la disolución se le pondría la etiqueta para identificarla. Cuarta disolución: 10 ml Mn 10 ppm, 10 ml Mn 2 ppm, y 10 ml Mn 3 ppm. Se utilizó para el procedimiento un matraz aforado de 25mL al no disponer de uno de 10 ml. Primero se realizan los cálculos correspondientes para saber qué cantidad de gramos de reactivo se deben pesar para realizar la disolución. Se coge un vaso de precipitados de 100 ml, utilizando el vaso de precipitados se pesa en la balanza analítica cogiendo el reactivo con una espátula y se anota el resultado. En el vaso se vierte agua destilada para disolver el reactivo teniendo en cuenta de no sobrepasar una cantidad de 25 ml que será el volumen de la disolución final. Se disuelve con la ayuda de una varilla de vidrio. Una vez disuelto la disolución se trasvasa a un matraz aforado de 25 ml. Se enjuaga el vaso con agua destilada que se vierte en el matraz para arrastrar el soluto que queda en las gotas del vaso. Por último, se enrasa el matraz con agua destilada, se coloca un tapón y se agita con cuidado volteándolo para homogeneizar la disolución. Esta parte del procedimiento es exactamente igual que en la primera y la segunda disolución. Al tener terminada la disolución se le pondría la etiqueta para identificarla. A continuación, teniendo esta disolución hecha se calcula el volumen necesario que hay que coger de ella para hacer dos nuevas disoluciones por dilución. Conociendo ya esas cantidades se utiliza una pipeta graduada de 5 ml para trasvasar el volumen calculado a dos tubos de ensayo, después se vierte agua destilada para completar un volumen de 10 ml en cada uno. En cada uno de los procedimientos a la hora de enrasar el matraz se debe hacer mirando el enrase desde un ángulo frontal para evitar errores, también hay que tener en cuenta que si el frasco lavador vierte agua a una velocidad alta y es difícilmente controlable se requeriría el uso de un cuentagotas para terminar de enrasar el matraz de una forma más precisa y sin peligro de sobrepasar el enrase.

6 REV. 0 Pág. 6/16 CÁLCULOS Y RESULTADOS Primera disolución: 100 ml Ca(OH)2 0,1M. Los cálculos se realizaron para 100 ml y al resultado final se aplicó una proporción para obtener el resultado para 50 ml. M Ca(OH)2 = 74 g/mol Conociendo la Molaridad y el volumen de la disolución que se quiere hacer se calcula el número de moles que se necesitan con la fórmula de la molaridad: n = 0,01 Conociendo los moles de hidróxido de calcio necesarios y su masa molar se calculan los gramos que se necesitan pesar: 74 x 0,01 = 0,74g Ca(OH)2 Siendo este el resultado para una disolución de 100 ml se divide entre 2 para calcular la masa para una disolución de 50 ml. 0,74 / 2 = 0,37g Ca(OH)2 Se pesaron experimentalmente 0,3699g, aproximadamente 0,37g.

7 REV. 0 Pág. 7/16 Segunda disolución: 100 ml MgSO4.7H2O 0,2N. Los cálculos se realizaron para 100 ml y al resultado final se aplicó una proporción para obtener el resultado para 50 ml. M MgSO4.7H2O = 246,48 g/mol Se calcula la molaridad conociendo la normalidad y la valencia con la fórmula: N = M x V = M x 2 = 0,2 M = 0,2 / 2 = 0,1 Conociendo la Molaridad y el volumen de la disolución que se quiere hacer se calcula el número de moles que se necesitan con la fórmula de la molaridad: n = 0,01 Conociendo los moles de sulfato de magnesio heptahidratado necesarios y su masa molar se calculan los gramos que se necesitan pesar:

8 REV. 0 Pág. 8/16 246,48 x 0,01 = 2,4648g MgSO4.7H2O Se conoce que el reactivo tiene una pureza del 98% por lo que se realiza el cálculo de la masa que debemos medir del reactivo para obtener los gramos necesarios de MgSO4.7H2O 2,4648 x 100 / 98 = 2,515 g MgSO4.7H2O 98% Siendo este el resultado para una disolución de 100 ml se divide entre 2 para calcular la masa para una disolución de 50 ml. 2,515 / 2 = 1,26g MgSO4.7H2O Se pesaron experimentalmente 1,2623g, aproximadamente 1,26g.

9 REV. 0 Pág. 9/16 Tercera disolución: 100 ml H2SO4 0,10M. Los cálculos se realizaron para 100 ml y al resultado final se aplicó una proporción para obtener el resultado para 50 ml. M H2SO4 = 98 g/mol Conociendo la Molaridad y el volumen de la disolución que se quiere hacer se calcula el número de moles que se necesitan con la fórmula de la molaridad: n = 0,01 Conociendo los moles de ácido sulfúrico necesarios y su masa molar se calculan los gramos que se necesitan pesar: 98 x 0,01 = 0,98g H2SO4 Se conoce que el reactivo tiene una pureza de entre 95% y 98%, se estima del 96,5%. Por lo que se realiza el cálculo de la masa que debemos medir del reactivo para obtener los gramos necesarios de H2SO x 100 / 96,5 = 1,016g H2SO4 96,5% El ácido sulfúrico es un reactivo líquido por lo que no se pesa si no que se recoge con una pipeta. Conociendo su densidad que es igual a 1,83 g/ml se calcula el volumen que debemos coger para tener esa cantidad de masa de H2SO4 puro: V = 0,555 ml Siendo este el resultado para una disolución de 100 ml se divide entre 2 para calcular el volumen para una disolución de 50 ml. 0,555 / 2 = 0,2775 ml H2SO4 96,5%

10 REV. 0 Pág. 10/16 Se pipetearon experimentalmente 0,28 ml aproximadamente. Cuarta disolución: 10 ml Mn 10 ppm, 10 ml Mn 2 ppm, y 10 ml Mn 3 ppm. En este caso los cálculos inicialmente se realizaron para 25 ml. M KMnO4 = 159 g/mol Se conoce que ppm equivale a mg/l por lo que para preparar una disolución de 25 ml de 10 ppm de Mn se calcula cuantos gramos de Mn debe haber en los 25 ml de la disolución: Estos 0,00025 son de Mn puro por lo que conociendo su masa molar y la masa molar del KMnO4 se calcula la masa de reactivo que se tiene que pesar para hacer la disolución requerida.

11 REV. 0 Pág. 11/16 Se pesaron experimentalmente 0,0007g. Tras tener la disolución de 25mL de 10 ppm de Mn se calculan los ml que debemos tomar de esta para preparar una disolución de 10mL 2ppm y otra de 10mL de 3ppm. Se utiliza la fórmula que relaciona las concentraciones iniciales y finales con los volúmenes iniciales y finales. Vf x Cf = Vi x Ci 10mL x 2ppm = Vi x 10 ppm Vi = 2 ml Se pipetean en un tubo de ensayo 2 ml de la disolución principal y se añaden 8 ml de agua para obtener la disolución de 10 ml Mn 2 ppm. Se pipetean en un tubo de ensayo 3 ml de la disolución principal y se añaden 7 ml de agua para obtener la disolución de 10 ml Mn 3 ppm.

12 REV. 0 Pág. 12/16 N M %p/p %p/v Fórmula N = M x V M=n/LD Ms / Mt x 100 Ms / VD x ml Ca(OH)2 0,1M. 0,2 0,1 0,73 aprox. 0,74 50 ml MgSO4.7H2O 0,2N. 0,2 0,1 2,4 aprox. 2,46 50 ml H2SO4 0,10M. 0,2 0,1 1,009 1, ml Mn 10 ppm. 0, , ,001 aprox. 0, ml Mn 2 ppm. 0, , ,0002 aprox. 0, ml Mn 3 ppm. 0, , ,0003 aprox. 0,0003 OBSERVACIONES Se pudieron destacar varias cosas sobre la práctica. Aunque el guión inicialmente sugería unos materiales para realizar la práctica, finalmente se optó por utilizar otros materiales que hubiera disponibles, siempre que se realizasen los cálculos correctamente esto no debe ocasionar ningún tipo de error. Al mezclar el ácido sulfúrico con el agua hay que tener en cuenta algo muy importante, y es que el ácido sulfúrico es un ácido muy higroscópico, es decir que tiene mucha tendencia a atraer las moléculas de agua y a reaccionar con ellas, esto produce una reacción exotérmica y si la mezcla se realiza mal puede ocasionar problemas. Lo que se debe hacer es verter el ácido sulfúrico sobre el agua y no al contrario, porque de este modo el ácido nada más introducirse en el agua se diluye más fácilmente y cuando el ácido está diluido ya no reacciona tan violentamente. Hay que resaltar que en la experiencia el bote que se supone que contenía el ácido sulfúrico no lo contenía realmente. Al menos no contenía ácido sulfúrico concentrado. Debía ser que era ácido muy muy diluido, que había sido contaminado y por ello no estaba en buenas

13 REV. 0 Pág. 13/16 condiciones o que simplemente se trataba de otro compuesto distinto. Se sabe esto debido a que tras un protocolo de seguridad aplicado que consiste en simplemente coger un trozo de papel para apoyar las pipetas que se están usando para pipetear ácido y que así el ácido no toque la superficie de la mesa de la campana extractora se observó que el ácido no reaccionaba de ningún modo con el papel cuando se sabe que el contacto con ácido sulfúrico quema el papel al instante agujereándolo y produciendo cenizas. Otra curiosidad a destacar es el intenso color morado que se observó en la disolución de permanganato potásico con la que también había que tener especial cuidado ya que podía producir manchas persistentes en la ropa. CONCLUSIONES A la hora de hacer una disolución hay que tener en cuenta muchos parámetros, pero sobre todo tener muy claro lo que se quiere hacer, y cómo se debe hacer. Conocer bien el producto que se utiliza ya que debemos saber a qué nos enfrentamos, porque algunos productos pueden ser peligroso, manejar los datos que necesitamos para tener claro desde un principio todo el proceso que queremos seguir y seguirlo. Hay que trabajar con mucha precisión a la hora de realizar disoluciones ya que una de las disoluciones requiere de pesar valores de menos de un miligramos, rozando el límite de la sensibilidad de la balanza analítica.

14 REV. 0 Pág. 14/16 INFORMACIÓN DE SEGURIDAD EPI: Guantes de látex Bata FDS: Hidróxido de calcio. Sulfato de magnesio heptahidratado Ácido sulfúrico 95-98% Permanganato potásico En esta práctica donde hay que tener más precaución es en el uso del ácido sulfúrico ya que puede causar quemaduras graves. Las disoluciones se vierten por el desagüe ya que son de concentraciones muy bajas. BIBLIOGRAFIA Química general Volumen I. Soledad Esteban Santos, Raquel Navarro Delgado. Editorial UNED.

15 REV. 0 Pág. 15/16 ANEXO. EJERCICIOS 1- El hidróxido de calcio se almacenaría en un recipiente metálico ya que así lo apunta su ficha de seguridad. El hidróxido de sodio se guardaría en un recipiente de plástico debido a que ataca al sílice de los envases de vidrio. 2- Parto de las concentraciones finales que son 15, 85 y 45. Estas concentraciones son de una disolución de 250 ml, pero si vienen de 10mL de una disolución anterior multiplicaré las concentraciones x25. Lo que resulta en las concentraciones de 375, 2125 y 1125 respectivamente. Pero estas concentraciones son de 250 ml de otra disolución creada a partir de una de 25mL más concentrada, por lo que para averiguar la concentración de esa disolución multiplico x10 estas concentraciones. Dando como resultado final que las concentraciones iniciales fueron Ca ppm, Cl ppm y Mg ppm. 3- A) Las pipetas y las buretas son los materiales de vidrio graduados más precisos. B) Los matraces aforados son los más representativos en cuestión de volumen contenido. 4- El error más probable es a la hora de efectuar la pesada, hay que pesar con paciencia, con precaución, teniendo cuidado de no maltratar la balanza, y de que esta se encuentre en buenas condiciones. Otro error probable es que a la hora de transvasar el soluto a la disolución se pierda parte del soluto en el trayecto ya sea por el aire o porque quede adherido al objeto donde se ha pesado. El error más probable al medir un soluto líquido se encuentra en la misma medición y en una mala utilización del material volumétrico. Hay que tener en cuenta cómo observar a través de una pipeta o una bureta a la hora de verter un soluto en una disolución, conocer el correcto posicionamiento de la muesca y tener en cuenta los posibles errores inherentes al propio material de vidrio que se utiliza.

16 REV. 0 Pág. 16/16 Un error que puede afectar a cualquiera de los dos tipos de disoluciones es la suciedad, la presencia de otro agente en alguno de los materiales que se utilice y que pueda dar algún tipo de reacción y de ese modo una respuesta tanto negativa como positiva, esto provocaría falseos en los resultados. 5- Bajaría su concentración de HCl ya que es un ácido con un cierto grado de volatilidad, produce vapores por lo que es un ácido con el que debe trabajarse bajo campana extractora.