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_______________________________________ _______________________________________ Universidad Nacional de Ingeniería Laboratorio de Química Nº 5

UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIA FACULTAD DE INGIENERIA AMBIENTAL

INFORME DE LABORATORIO Nº5

TEMA:

SOLUCIONES: EQUILIBRIO ACIDO BASE INDICADORES

PROFESOR: CESAR AUGUSTO MASGO SOTO

INTEGRANTES: VILLANUEVA ARAKAKI, Wendy Rosita BACA HUAMÁN, Brayan Moises LÓPEZ ESCALANTE, Marko JULCA ZEVALLOS, Jair

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SOLUCIONES: EQUILIBRIO ÁCIDO BASE INDICADORES

Experimento Nº1: Preparación de soluciones. 1.- Objetivos: - Obtener una solución diluida a partir de otra solución concentrada, teniendo en cuenta la cantidad de volumen de los dos tipos de concentraciones. - Cálculo de la densidad relativa respecto a las concentraciones de masa de los diferentes tipos de soluciones. 2.- Fundamento Teórico: Soluciones diluidas Una solución (o disolución) es una mezcla de dos o más componentes, perfectamente homogénea ya que cada componente se mezcla íntimamente con el otro, de modo tal que pierden sus características individuales. Esto último significa que los constituyentes son indistinguibles y el conjunto se presenta en una sola fase (sólida, líquida o gas) bien definida. Una solución que contiene agua como solvente se llama solución acuosa. Si se analiza una muestra de alguna solución puede apreciarse que en cualquier parte de ella su composición es constante. Entonces, reiterando, llamaremos solución o disolución a las mezclas homogéneas que se encuentran en fase líquida. Es decir, las mezclas homogéneas que se presentan en fase sólida, como las aleaciones (acero, bronce, latón) o las que se hallan en fase gaseosa (aire, humo, etc.) no se les conoce como disoluciones. Soluciones concentradas En química, la concentración de una disolución es la proporción o relación que hay entre la cantidad de soluto y la cantidad de disolvente, donde el soluto es la sustancia que se disuelve, el disolvente la sustancia que disuelve al soluto, y la disolución es el resultado de la mezcla homogénea de las dos anteriores. A menor proporción de soluto disuelto en el disolvente, menos concentrada está la disolución, y a mayor proporción más concentrada está. Soluto Se llama soluto a la sustancia minoritaria (aunque existen excepciones) en una disolución 2

_______________________________________ _______________________________________ Universidad Nacional de Ingeniería Laboratorio de Química Nº 5 o, en general, a la sustancia de interés. Lo más habitual es que se trate de un sólido que es contenido en una solución líquida (sin que se forme una segunda fase). La solubilidad de un compuesto químico depende en gran medida de su polaridad. En general, los compuestos iónicos y moleculares polares son solubles en disolventes polares como el agua o el etanol; y los compuestos moleculares apolares en disolventes apolares como el hexano, el éter o el tetracloruro de carbono Solvente Aquella sustancia que permite la dispersión de otra en su seno. Es el medio dispersante de la disolución. Normalmente, el disolvente establece el estado físico de la disolución, por lo que se dice que el disolvente es el componente de una disolución que está en el mismo estado físico que la disolución. También es el componente de la mezcla que se encuentra en mayor proporción. Las moléculas de disolvente ejercen su acción al interaccionar con las de soluto y rodearlas. Se conoce como solvatación. Solutos polares serán disueltos por disolventes polares al establecerse interacciones electrostáticas entre los dipolos. Los solutos apolares disuelven las sustancias apolares por interacciones entre dipolos inducidos. 3.-Diagrama de flujo

i.- Preparación de una solución diluida a partir de la misma solución concentrada

DIAGRAMA DE FLUJO



K2SO4 (ac). Densidad 1= 1,082

 3

K2SO4 Densidad 3 = 1,025

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H2O Densidad 2 = 1

CÁLCULOS Determinar la discrepancia en % de las densidades relativa calculada y hallada.

 M1 + M 2 = M 3  ρ1V1 + ρ2V2 = ρ3V3 1.082V1 + 1V2 = 1.025(100)… (1)  V1 + V2 = 100 …(2) De (1) y (2) V1= 30.5 mL.

V2= 69.5 mL.

Viendo la tabla 1. 1,023 _________ 3 1.025 _________ X 1.031 _________4 1.031 – 1.023 = 4 - 3 1.031 – 1.025 4 - X X = 3.25 % W = 3.25 ii.- Preparación de una solución intermedia a partir de otra concentrada

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K2SO4

H2O

Densidad=1,082

K2SO4

Densidad = 1

% W= ‘?

V3=100ml

V=?

Densidad=1,025

V1 = ?

%W= 3,25%

Calculos : A) Inicio

Después

K2SO4 :

Preparar:

Densidad=1,082

K2SO4

V1 H2O =?

V3=100

Agua:

Densidad=1,025

V2=Y

%m =3,25%

Densidad=1,0

De la tabla :

1,023 --- 3

W1+W2=W3

1,025 ---%m

P1.V1+P2.V2=P3.V3

1,031 --- 4

Además:

1,031-1,023 = 4-3

V1+V2=V3

1,031-1,025

V1+V2=100 ml 5

4-X

_______________________________________ _______________________________________ Universidad Nacional de Ingeniería Laboratorio de Química Nº 5 Reemplazando: V1=30,5ml

%m=3,25

V2= 69,5ml

III.- Preparación de una solución de sulfato de magnesio acuoso de a partir de una sulfato de magnesio sólido.

ScsMgSO4

De un frasco de MgSO4 sacamos una cantidad de 6,5g ya que tomamos como referencia una cantidad de 100g

Pesamos una cantidad de 6,5g de MgSO4

Calculamos una cantidad de 93.5ml de H2O, ya que su masa era 93.5g con una densidad de 1g/ml

.

En la respectiva fiola colocamos la cantidad de MgSO4 y la cantidad de agua calculada.

Finalmente lo agitamos hasta obtener una solución homogénea es decir sin precipitado, con ello podemos calcular su densidad relativa.

CALCULOS: a)

PORCENTAJE DE MASA = 6.5% MASA DE LA SOLUCION = 100 gr Msoluto + Msolvente = Msolución Msolvente = 93.5 gr; Densidad del agua = 1 gr/cm3 Volumen del solvente = 93.5 ml

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_______________________________________ _______________________________________ Universidad Nacional de Ingeniería Laboratorio de Química Nº 5 6.5% =

Msoluto Msoluto + Msolvente

6.5% =

Msoluto 100 gr

b)

LUEGO DE AÑADIR EL SOLUTO Y MOVER HASTA DISOLVERLO SE PROCEDE A MEDIR EN UNA PROBETA.

Msoluto = 6.5 gr

Vsolucion (medida en la probeta) = 94.5 ml Vsoluto = Vsolucion – Vsolvente Vsoluto= 94.3 – 93.5 Vsoluto = 0.8 ml ; DENSIDAD RELATIVA = DENSIDAD ABSOLUTO DENSIDAD REFERENCIA(1g/cm3)

DENSIDAD RELATIVA =

Masa del soluto Volumen del soluto

DENSIDAD RELATIVA = 8.125 DENSIDAD RELATIVA = 6.5 0.8 IV.- Preparación de una solución diluida a partir de una solución concentrada.

Pipeta

Colocamos la cantidad de H2SO4 y lo llenamos con agua hasta el ras en una fiola de 100ml, obteniendo una solución diluida con 0,05 M

Luego de hallar el volumen de la solución concentrada que es 0,27 ml lo recogemos en una pipeta de 1ml .

Cálculos H2SO4

SO4-2 + 2H+

100ml, 0,1N

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_______________________________________ _______________________________________ Universidad Nacional de Ingeniería Laboratorio de Química Nº 5 NORMALIDAD = MOLARIDAD * PARAMETRO M =0.05 Mo* Vo = M1*V1

VH2SO4 + VH20 = 100ml

18 * Vo = 0.05*100

Vo =0.27ml ( acido concentrado)

VH20 = 99.73 ml

5.- Aplicaciones Concentraciones La concentración es la relación que existe entre la cantidad de soluto y la cantidad de solución o desolvente. Esta relación se puede expresar de muchas formas distintas. Una de ellas se refiere a los porcentajes.

Porcentaje masa en masa o peso en peso, (%m/m): Es la cantidad en gramos de soluto por cada 100 gramos de solución. Ej: Una solución 12% m/m tiene 12 gramos de soluto en 100 gramos de solución. Como formula, podemos expresar esta relación así: %m/m = x 100 Porcentaje masa en volumen (%m/v): Es la cantidad en gramos de soluto por cada 100 ml de solución. Aquí como se observa se combina el volumen y la masa. Ej: Una solución que es 8% m/v tiene 8 gramos de soluto en 100 ml de solución. Fórmula: % m/v = x 100 Porcentaje volumen en volumen (%v/v): Es la cantidad de mililitros o centímetros cúbicos que hay en 100 mililitros o centímetros cúbicos de solución. Ej: Una solución 16% v/v tiene 16 ml de soluto por 100 ml de solución. Fórmula: % v/v = x 100 Otras formas son la Molaridad, la Normalidad y la Molalidad. Es bueno recordad antes el concepto de mol. El mol de una sustancia es el peso molecular de esa sustancia expresada en gramos. Estos datos se obtienen de la tabla periódica de los elementos. Sumando las masas de los elementos se obtiene la masa de la sustancia en cuestión. Molaridad: Es la cantidad de moles de soluto por cada litro de solución. Como fórmula: M = n/V

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_______________________________________ _______________________________________ Universidad Nacional de Ingeniería Laboratorio de Química Nº 5 M = M: Molaridad. n: Número de moles de soluto. V: Volumen de solución expresado en litros. Normalidad: Es la cantidad de equivalentes químicos de soluto por cada litro de solución. Como fórmula: N = n eq/V N = Normalidad. n eq. : Número de equivalentes del soluto. V: Volumen de la solución en litros. Molalidad: Es la cantidad de moles de soluto por cada 1000 gramos de solvente. En fórmula: m = n/kgs solvente m = Molalidad. n: Número de moles de soluto por Kg = 1000 gramos de solvente o 1 kg de solvente.

6.- Recomendaciones  En agricultura y jardinería el sulfato de magnesio se emplea como corrector de la deficiencia de magnesio en el suelo (el magnesio es un elemento esencial en el proceso de la molécula de clorofila). Es común su aplicación en el cultivo de plantas en huerto o en maceta cuando sus suelos carecen de suficiente magnesio, por ejemplo para patatas, rosas, y tomates. La ventaja del sulfato magnésico sobre otros aditivos de magnesio para el suelo, es su alta solubilidad.  El sulfato de potasio(K2SO4) es una sal blanca que se utiliza como fertilizante para el desarrollo de las plantas, es vital mantener niveles adecuados de Potasio en el suelo porque este nutriente tiende a mantenerse en el sitio donde se coloca cuando se fertiliza. Al agregarse al suelo y disolverse, la sal se disociará en sus componentes. 7.- Conclusiones  Un indicador químico es un ácido o base débil cuya forma disociada tiene diferente color que la forma sin disociar, ello es debido a que están formados por sistemas resonantes aromáticos, que pueden modificar la distribución de carga según la forma que adopten. Esta alteración por el desplazamiento hacia una forma más o menos disociada, hace que la absorción energética del sistema se modifique y con ello el color.

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_______________________________________ _______________________________________ Universidad Nacional de Ingeniería Laboratorio de Química Nº 5 CUESTIONARIO

i.- De ejemplos de soluciones liquidas no acuosas E l mercurio, los alcanos con cadena mayor de cinco carbonos y menor de 18 carbonos, el benceno. ii. ¿Qué son ácidos y bases débiles? Un ácido débil es aquel ácido que no está totalmente disociado en una disolución acuosa.1 Aporta iones al medio, pero también es capaz de aceptarlos. Si representáramos el ácido con la fórmula general HA, en una disolución acuosa una cantidad significativa de HA permanece sin disociar, mientras que el resto del ácido se disociará en iones positivos base en la siguiente forma:

y negativos

, formando un equilibrio ácido-

Las concentraciones en equilibrio de reactivos y productos se relacionan mediante la constante de acidez (

), cuya expresión es:

Cuanto mayor es el valor de

, más se favorece la formación de iones

es el pH de la disolución. La

de los ácidos débiles varía entre 1,80×10-16 y 55,50.

Los ácidos con una constante

, y más bajo

menor de 1,80×10-16 son ácidos más débiles que el

agua. Los ácidos con una constante de más de 55,50 se consideran ácidos fuertes y se disocian casi en su totalidad cuando son disueltos en agua. Una base débil aporta iones OH− al medio, pero está en equilibrio el número de moléculas disociadas con las que no lo están.

En este caso, el hidróxido de aluminio está en equilibrio (descomponiéndose y formándose) con los iones que genera. 10

_______________________________________ _______________________________________ Universidad Nacional de Ingeniería Laboratorio de Química Nº 5 iii. ¿Cuál es la diferencia entre una solución acida, basica,y neutra? Cuando la concentración de protones y de oxhidrilos es la misma, la solución es neutra, cuando se añade un ácido al agua pura (neutra) aumenta concentración de protones, y ello da lugar a soluciones ácidas, cuando se añade una base al agua pura (neutra) aumenta la concentración de oxhidrilos, y ello da origen a soluciones básicas. Por tanto, una solución neutra tiene una concentración de iones hidrógeno (protones) igual a 10-7 (10 elevado a la -7 = 0,0000001) moles/litro; una solución ácida tiene una concentración de protones mayor que 10-7; y una solución básica tiene una concentración de protones menor que 10-7.

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