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SOLUCIONES OBJETIVOS 

Preparar soluciones de diferentes concentraciones y determinar concentraciones desconocidas a partir de soluciones valoradas

FUNDAMENTO TEORICO Una solución es un sistema disperso que puede definirse como una mezcla homogénea de moléculas, átomos e iones de dos o más sustancias diferentes que dentro de ciertos límites su composición puede variar. A la cantidad de soluto disuelto en una determinada cantidad de solvente se le conoce con el nombre de concentración, esta concentración puede expresarse de diferentes formas:     

FRACCIÓN MOLAR (XS, Xd): Es la relación entre el número de moles de soluto (o disolvente) y el número de moles total de los todos los componentes en la solución. MOLALIDAD(m): Es el número de moles de soluto disueltos en 1kg de disolvente MOLARIDAD (M): Número de moles de solutos disueltos en 1L de solución. NORMALIDAD (N): Número de equivalentes gramos de soluto contenidos en 1L de solución. PORCENTAJE EN PESO (%): Es la relación de la masa del soluto entre la masa total de la solución expresada en porcentaje, es decir es la cantidad de gramos de solutos que hay en 100 gramos de solución. Para determinar la concentración de una solución desconocida se utiliza una segunda solución de concentración conocida, que al mezclarse con la primera experimenta una reacción química y de estequiometria también conocida. La solución de concentración conocida se llama concentración valorada. El proceso se denomina valoración o titulación. En la determinación de la concentración desconocida de una acido que utiliza una base de concentración conocida. En la determinación de la concentración desconocida de una base se utiliza un ácido de concentración conocida. Se denomina acidimetría o alcalimetría respectivamente. En la reacción de neutralización, los iones hidrogeno provenientes del ácido y los iones hidróxido de la base reaccionan formando H2O

𝐻𝐶𝑙 + 𝑁𝑎𝑂𝐻 → 𝐻2 𝑂 + 𝑁𝑎𝐶𝑙 + + + − − 𝐻(𝑎𝑐) + 𝐶𝑙(𝑎𝑐) + 𝑁𝑎(𝑎𝑐) + 𝑂𝐻 − → 𝐻2 𝑂 + 𝑁𝑎(𝑎𝑐) 𝐶𝑙(𝑎𝑐)

Los aniones del ácido y los cationes de la base son iones espectadores, la reacción neta: − 𝑯+ (𝒂𝒄) + 𝑶𝑯(𝒂𝒄) → 𝑯𝟐 𝑶

Cuando se han mezclado cantidades estequiométricamente equivalentes de ácido y base se dice que se llega al punto de equivalencia de titulación. En el punto de equivalencia el Nº de Eq-g de H debe ser al número de Eq-g de OH. Una de las formas de determinar cuándo se llega al punto de equivalencia de una titulación de acido base es utilizando un reactivo indicador, que tiene distinto color en solución acida o en solución básica. El cambio de color indica que toda la solución problema debe ser neutralizado y marca el punto final de la valoración. Una unidad de concentración muy útil en cálculos volumétricos, es la normalidad que emplea el concepto de Eq-g. La concentración normal depende de la reacción en particular y es necesario especificar dicha reacción. En el caso de reacciones de neutralización como el número de Eq-g del ácido y la base son iguales se desprende que NaVa = NbVb

MATERIALES Y REACTIVOS                  

Soporte universal Pipetas volumétricas: una de 5ml otra de 10 mL Bureta de vidrio de 25 mL Matraz Erlenmeyer de 100 mL Embudo de filtración Pinza para bureta Propipeta vaso de precipitado de 250 mL fiola de 100 mL fenolftaleína ácido clorhídrico, 0.1 N, solución estándar solución problema de una base NaCl Etanol (C2H5OH) Luna de Reloj Pisceta Bagueta Agua destilada

Experimento N°1: Preparación de una solución en M/M.  Preparar 100 g. de una solución de NaCl al 1,5% m/m.  Pesar 1.5 g. de NaCl en la balanza electrónica.  Disponer de una Probeta, y llenar 9,8 mL agua destilada en ella.

 Disolver NaCl en los 9,8 mL de agua.  Agitar y guardarlo en un frasco etiquetado. Solución NaCl 1,5% m/m

Cálculo: %

𝑚 𝑚𝑆𝑜𝑙𝑢𝑡𝑜 = 𝑥100% 𝑚 𝑚𝑆𝑜𝑙𝑢𝑐𝑖𝑜𝑛

𝑚𝑆𝑜𝑙𝑢𝑐𝑖𝑜𝑛 = 𝑚𝑆𝑜𝑙𝑢𝑡𝑜 + 𝑚𝑆𝑜𝑙𝑣𝑒𝑛𝑡𝑒

En (1): 1,5% =

𝑚𝑆𝑜𝑙𝑢𝑡𝑜 𝑋100% 100𝑔

𝑚𝑆𝑜𝑙𝑢𝑡𝑜 = 1,5𝑔. 𝑑𝑒 𝑁𝑎𝐶𝑙

En (2): 𝑚𝑆𝑜𝑙𝑣𝑒𝑛𝑡𝑒 = 𝑚𝑆𝑜𝑙𝑢𝑐𝑖𝑜𝑛 − 𝑚𝑆𝑜𝑙𝑢𝑡𝑜 𝑚𝑆𝑜𝑙𝑣𝑒𝑛𝑡𝑒 = 100𝑔 − 1,5𝑔 𝑚𝑆𝑜𝑙𝑣𝑒𝑛𝑡𝑒 = 98,5 𝑔 𝐴𝑔𝑢𝑎. 𝐴𝑔𝑢𝑎 =

1𝑔 = 𝑚𝐴𝑔𝑢𝑎 = 𝑣𝑜𝑙. 𝐴𝑔𝑢𝑎 = 98,5𝑚𝐿 𝑑𝑒 𝐴𝑔𝑢𝑎. 𝑚𝐿

Experimento N°2: Preparación de una solución en V/V.  Preparar 100 mL de una solución de etanol al 1,5% V/V.  Con la ayuda de una Pipeta medir 1,5 mL de etanol.  Con una Probeta, medir 98,5 mL de agua destilada.  Transferir el etanol a un vaso de precipitados, y adicionar los 98,5 mL de agua. Agitarlo y etiquetarlo.

Cálculo:

%

𝑉 𝑉𝑠𝑜𝑙𝑢𝑡𝑜 = 𝑥100% 𝑉 𝑉𝑠𝑜𝑙𝑢𝑐𝑖ó𝑛

𝑉𝑠𝑜𝑙𝑢𝑐𝑖𝑜𝑛 = 𝑉𝑠𝑜𝑙𝑢𝑡𝑜 + 𝑉𝑠𝑜𝑙𝑣𝑒𝑛𝑡𝑒

En (1):

1,5%

𝑉 𝑉𝑠𝑜𝑙𝑢𝑡𝑜 = 𝑋100% 𝑉 100𝑚𝐿

𝑉𝑠𝑜𝑙𝑢𝑡𝑜 = 1,5𝑚𝐿 𝑑𝑒 𝑒𝑡𝑎𝑛𝑜𝑙.

En (2):

𝑉𝑠𝑜𝑙𝑣𝑒𝑛𝑡𝑒 = 𝑉𝑠𝑜𝑙𝑢𝑐𝑖𝑜𝑛 − 𝑉𝑠𝑜𝑙𝑢𝑡𝑜 𝑉𝑠𝑜𝑙𝑣𝑒𝑛𝑡𝑒 = 100 𝑚𝐿 − 1,5𝑚𝐿 𝑉𝑠𝑜𝑙𝑣𝑒𝑛𝑡𝑒 = 98,5 𝑚𝐿 (𝑎𝑔𝑢𝑎)

Experimento N°3: Preparación de una solución en %m/v.  Preparar 100 mL de una solución de NaCl al 2% m/v.  Pesar 2g. de NaCl en la balanza electrónica.  Adicionar NaCl en una Fiola.  A ello, adicionar agua hasta la línea del envase en el cuello de la Fiola.  Agitar suavemente y luego llenar en un envase para luego etiquetarlo.

Cálculo:

%

𝑚 𝑚𝑆𝑜𝑙𝑢𝑡𝑜 = 𝑥100% 𝑣 𝑉𝑠𝑜𝑙𝑢𝑐𝑖ó𝑛

2% =

𝑚𝑆𝑜𝑙𝑢𝑡𝑜 𝑥100% 100𝑚𝐿

𝑚𝑆𝑜𝑙𝑢𝑡𝑜 = 2 𝑔. 𝑑𝑒 𝑁𝑎𝐶𝑙

Experimento N°4: Preparación de una solución en ppm(partes por millón).  Preparar 100 mL de una solución de NaCl de 5000 ppm.  En la balanza electrónica, pesar 0,5 g. de NaCl.  Transferirlo a la Fiola de capacidad de 100 mL  Adicionar a ello agua destilada hasta la línea en el cuello del envase o Fiola.

Cálculos:

#𝑝𝑝𝑚 =

𝑚(𝑚𝑔) 𝑣(𝐿)

1𝑝𝑝𝑚 =

1𝑚𝑔 𝐿

𝑣 = 0.1𝐿

#𝑝𝑝𝑚 𝑁𝑎𝐶𝑙 = 5000𝑝𝑝𝑚

Reemplazando:

5000

𝑚𝑔 𝑚(𝑚𝑔) 𝑁𝑎𝐶𝑙 = 𝐿 0,1 𝑚𝐿

500𝑚𝑔 𝑁𝑎𝐶𝑙 = 0,50 𝑔. 𝑁𝑎𝐶𝑙

EXPERIMENTO N°5: Preparación de una solución molar(M)  Preparar 100 mL de una solución de NaCl 0,3M  Pesar 2,925 g de NaCl  Transferir el NaCl a la Fiola de 100 mL para luego llenarlo ahí.  A esto, añadir agua destilada poco a poco hasta la señal.  Agitarlo, para luego etiquetarlo.

Calculo:

𝑀 = 𝑛/𝑣

𝑁𝑎𝐶𝑙(´𝑀) = 58,5 𝑔/𝑚𝑜𝑙

𝑛 = 𝑀 ∗ 𝑣 0,3

𝑚𝑜𝑙 𝐿

∗ 𝑜, 1𝐿

𝑛 = 0,05𝑚𝑜𝑙 𝑔

𝑛 = 𝑚/´𝑀 𝑚 = 0,05𝑚𝑜𝑙 ∗ 58,5 𝑚𝑜𝑙

𝑚 = 2,925 𝑔 𝑁𝑎𝐶𝑙

EXPERIMENTO N°6: Preparación de solución por dilución: soluciones normales

A) Prepara una solución de NaOH 0.1N a partir de una solución de NaOH. 1N

CALCULOS: C1.V1 = C2.V2: SOLUCION (1) : 𝑁𝑎𝑂𝐻(𝑎𝑐) diluido C1 = (NaOH) =1N V1=?

SOLUCION (2) :NaOH C2= (NaOH) =0.1 N V2= 100 ml

C1.V1 =C2V2 V1 = 0.1 N x 100ml 1N

= V1 = 100ml de NaOH 1N

Medir con una pipeta 10ml de NaOH 1N y transferirlo a una fiola de 100ml, echar agua destilada y agitarlo.

Experimento N° 07: 1. Preparar 100mL de solución 0.1N de HCl a partir de una solución cc de HCl Datos de la etiqueta: P = 1.148 g/mL % en masa = 9.8 % a) Método A: se desea preparar Volumen = 100 mL = 1L

𝑁=

[HCl]= 0.1 N

#𝐸𝑞−𝑔 𝑉

→

#𝐸𝑞 − 𝑔 𝐻𝐶𝑙 = 𝑁. 𝑉 → #𝐸𝑞 − 𝑔 𝐻𝐶𝑙

=

0.1 𝐸𝑞−𝑔 ×0.1 𝐿 1 𝐸𝑞−𝑔/𝑚𝑜𝑙

= 0.01 𝐸𝑞 − 𝑔

𝑚

Sabemos: #Eq-g HCl = 𝑝𝑒𝑠𝑜 𝐸𝑞−𝑔 , 𝑝𝑒𝑠𝑜 𝐸𝑞 − 𝑔 𝐻𝐶𝑙 = 𝑃𝑒𝑠𝑜𝐸𝑞 − 𝑔ℎ 𝐻𝐶𝑙 =

𝑔 𝑚𝑜𝑙 𝑔 1 𝐸𝑞− 𝑚𝑜𝑙

𝑔 𝐻𝐶𝑙⁄ T( 𝑚𝐿) =

14

𝑔 ×9.8% 𝑚𝑜𝑙

100%

𝜃

𝑔 = 36.5 ⁄𝐸𝑞 − 𝑔

36.5

M = #Eq-g x Peso Eq-g → 𝑚 = 𝑜. 𝑜1𝐸𝑞 − 𝑔 × 36.5

𝑀

𝑔 𝐸𝑞−𝑔

= 𝑜. 365𝑔 𝐻𝐶𝑙

= 0.11𝑔 𝐻𝐶𝑙

Si 1mL de sol. HCl

0.11g HCl

X

0.365 g HCl

X = 3.31 mL HCl

SOLUCIONES 1. OBSERVACIONES Y RESULTADOS EXPERIMENTO N° 01: Preparación de una solución de cloruro de sodio al 1.5% en peso. SOLUTO Sustancia Masa (g.) NaCl 1,5 g.

SOLVENTE Sustancia Densidad H2O

1g/ml

Masa (g.) 98,5g.

SOLUCION Concentración porcentual 100%

EXPERIMENTO N° 02: Preparación de una solución de etanol al 1,5% v/v. SOLUTO Sustancia Volumen (ml) C2H6O

1,5 ml

SOLUCION Volumen (ml) Concentración porcentual % v/v 100 ml 1,5%

EXPERIMENTO N° 03: Preparación de una solución de NaCl al 2% en p/v. SOLUTO Sustancia Masa (g.) NaCl

2g.

SOLUCION Volumen (ml) Concentración porcentual % p/v 100 ml 2%

EXPERIMENTO N° 04: Preparación de una solución de NaCl de concentración 5000 ppm. SOLUTO Sustancia Masa (g.)

SOLUCION Volumen (ml) Concentración ppm

NaCl

0,50 g

100 ml

5000

EXPERIMENTO N° 05: Preparación de una solución 0,5 M de cloruro de sodio SOLUTO Sustancia Masa (g.) NaCl

2,925 g

SOLUCION Volumen (ml) Concentración Molar 100 ml 0,05 mol

EXPERIMENTO N° 06: PREPARACION DE SOLUCIONES POR DILUCION 1. Preparación de una solución 0,1N de NaOH por dilución de una solución más concentrada de NaOH. SOLUTO SOLUCION Sustancia Masa (g.) Volumen (ml) Concentración Molar NaOH 0,1 N 10 mL 1N 2. Preparación de 100 ml de una solución 0,1 M de HCl a partir de una solución concentrada de ácido clorhídrico.

Sustanci a

SOLUTO DENSIDA % Mas D C a (g.)

Volume n (mL)

SOLUCION Volume Concentració n (mL) n Molar

EXPERIMENTO N° 07: DETERMINACION DE LA NORMALIDAD DE UNA BASE DE CONCENTRACION DESCONOCIDA a. Completar el cuadro siguiente: N° de Solución de HCl Indicado Solución de NaOH Prueb r N° de a gotas Volume Concentració Volume Concentració n (mL) n Normal n (mL) n Normal 1 100 ml 9,8% 00,1 100ml 9,6% 2 100 ml 9,8% 0,365 100ml 9,6% PROMEDIO 100ml 9,6% b. Escribir la ecuación de la reacción de neutralización. HCl + NaOH → NaCl + H2O 1. Calcular la molaridad, normalidad y molalidad de la solución de HCl concentrado del experimento N° 06. 

MOLARIDAD

NHCl = 20/58,5 = 0,34 moles 

MOLALIDAD

Peso molecular del soluto del HCl: 35+1=36 n moles de soluto = 3,2/36= 0,08 moles m( 0,08 moles de soluto)/(2g. de disolvente)= 0,04 m



NORMALIDAD Normalidad (N) =

nº EQ (equivalentes-gramo) Litros de disolución

n° EQ(HCl)= peso molecular / n° de H+ n° EQ(HCl)= 36/1=36 Normalidad (N) = nº EQ (equivalentes-gramo)/ Litros de disolución N=36 eq-g/100 ml=0,36 eq-g/ml