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DEPARTAMENTO DE CIENCIAS Y TECNOLOGIA

TEMA: Concentración de disoluciones

Profesores: Miss Sandra Inostroza, y Enrique Zambra

Objetivos:

Explicar por medio de modelos y la experimentación, las propiedades de las soluciones en ejemplos cercanos, considerando:

a) El estado físico (sólido, líquido y gaseoso).b) Sus componentes (soluto y solvente).c) La cantidad de soluto disuelto (concentración).

Introducción

Muchas de las reacciones químicas que se llevan a cabo, ya sea en laboratorios de investigación o en la vida cotidiana, se producen en mezclas. Las mezclas pueden estar en diversos estados de agregación, sólidas, líquidas o gaseosas. Estas mezclas, si están en estado líquido se denominan soluciones o disoluciones, las cuales tienen diversas propiedades y que sufren diversos cambios en tales propiedades si es que se modifican algunas variables tales como la presión, la temperatura o la concentración.

Considerando que el concepto de concentración se relaciona directamente con las proporciones en las cuales se encuentra un soluto en un solvente (o disolvente). Esta variable es una de las que los científicos pueden modificar para poder desarrollar reacciones químicas más eficientes, con mejores rendimientos. En ese sentido, se puede decir que el concepto de “Contaminación” depende completamente de la concentración, es decir, un sistema se puede considerar contaminación siempre y cuando tal sistema esté dentro de los rangos de concentración que impliquen una contaminación. Ejemplo de esto, son los índices de “contaminación” del aire para la ciudad de Talca, los cuales dependen de la concentración de material particulado en el aire. Por lo tanto, todos estos conceptos relacionados con las propiedades de las soluciones también pueden ser utilizados por los investigadores para poder diseñar reacciones o procesos que sean más amigables con el medio ambiente y menos tóxicos para el ser humano, siguiendo los principios de la química verde.

Modalidad didáctica utilizando alguna rutina de pensamiento del Modelo Educativo Vess.

Se trata, jóvenes estudiantes, que uds dirijan y guíen acciones mentales y no comportamientos de aprendizaje mecanizados. Al subir previamente las actividades al Blog del colegio, te permitirá saber inicialmente que actividad de las seis (6) propuestas deberás desarrollar con tus compañeros (as).

Inicialmente uds como grupo de trabajo se harán una serie de preguntas sobre el tema de concentración química que desarrollarán. Luego, gracias a la evaluación, interpretación y análisis colectivo del tema a desarrollar experimentalmente, podrán ordenar sus pensamientos y harán uso del lenguaje de la química en acción.

Esmérese, y con tranquilidad, en hacer el pensamiento visible, activando la memoria para responder lo solicitado: ¿Qué me piden que resuelva?. Active la metacognición pensando en voz alta como proceder y resolver el problema. Deje que su compañero (a) exprese su punto de vista de cómo atacar el problema propuesto y así estará fomentando la reflexión del otro. Sea empático en este sentido y no se atropellen al

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expresar su punto de vista. Conviértete en un pensador responsable y crearás hábitos mentales conscientes.

Atrévete a crear artefactos de comprensión construyendo explicaciones para atacar y poner en evidencia un concepto. ¿Qué significa concentración de un soluto? ¿Por qué se han generado diversas formas de expresar la concentración de un soluto en una disolución?. ¿Qué significado tendrá comparar las concentraciones de gases tóxicos en la atmósfera talquina en diferentes estaciones del año?. Así, de esta manera estarás razonando con evidencias y descubrirás complejidades sobre la temática tratada e irás más allá de resolver problemas de lápiz y papel.

Atrévete a hacer acercamientos o aproximaciones (zoom-in) de tal manera que de las partes puedes llegar a un todo integrativo. Si analizas los componentes químicos de una muestra de agua en dos momentos en el tiempo, puedes hacer conjeturas construir contextos, conectar variables, elaborar hipótesis o predecir lo que puede llegar a suceder si sigue incrementándose la concentración de un metal pesado en el agua que se consume diariamente, etc.

Nuestra sociedad humana ha ido cambiando vertiginosamente y nuestras necesidades también lo han hecho. Dese la era industrial saltamos a una era de la información, y ahora estamos dando notables pasos hacia la era de la inteligencia en sus distintas manifestaciones y no solo cognitiva o lógica-matemática. Nuestras necesidades actuales son: capacidad de aplicar conocimiento, conectar saberes, innovar y crear.

Veamos que podemos lograr en este sentido entre esfuerzos interactivos de profesores, alumnos y familia, responsables del proceso formativo.

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Actividad N°1. Preparación de disolución salina de cloruro de sodio (NaCl). Disolución suero salino de uso común en medicina.

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Determine: ¿Qué masa en gramos de soluto es necesaria para preparar 50 g de una solución acuosa de cloruro de sodio cuya concentración sea 0,9 % m/m? Considere que la densidad de la disolución formada es igual que la del agua pura, es decir, 1,0 g/mL.

Nota a considerar: Para armar su diseño experimental ustedes cuentan con una balanza digital, un matraz de aforo de 50 mL; un vaso de precipitados de 250 mL, un depósito plástico con cloruro de sodio para análisis (p.a.) de alta pureza; una piseta con agua destilada; vidrio de reloj; espátula.

Una vez que determine la masa del soluto, deberá colocarla en un vaso de precipitados (vaso pp) y adicionar un volumen de agua destilada menor a 50 mL. Vaciar la disolución formada a un matraz y agregue agua suficiente según lo solicitado más arriba. Reconozca el aforo en el matraz entregado.

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piseta

Espátula

pipetas con propipeta probeta

baguetas de vidrio

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Actividad N°2. Calcular la molaridad de una disolución de HCl que tiene una concentración de 32 % m/m y una densidad de 1,1 g/mL. Luego proceder a la dilución de ésta disolución.

Sobre el mesón ustedes tienen un depósito blanco que en su rótulo nos indica que posee una concentración igual a 32% m/m y densidad 1,1 g/mL. También nos entrega su masa molar. Ubíquela en el envase y anótela para ser utilizada en sus cálculos.

Con estos antecedentes calcule la M de la disolución de HCl que se encuentra dentro del depósito. Una vez calculada, proceda a tomar una muestra (alícuota) igual a 20 mL utilizando una pipeta con su propipeta respectiva. Colocar dicho volumen en un vaso de precipitados y agregar 80 mL de agua destilada que se encuentra en la piseta y viértala a una probeta para su medición volumétrica.

¿Cuál es la nueva concentración de HCl ahora que se diluyó la disolución inicial?.

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Actividad N° 3. Calculando la Fracción Molar del soluto y del solvente

La Fracción Molar es una forma de medir la concentración que expresa la proporción en que se encuentra una sustancia respecto a los moles totales de la disolución. En otras palabras, se define como la relación entre los moles de un componente y los moles totales en la solución.

La Fracción Molar de una disolución viene determinada por la siguiente fórmula:

Fracción molar(Xi) =

ni (moles de sustancia)

 nt (moles totales de la disolución).

La Fracción Molar es una unidad de concentración adimensional. La suma de todas las fracciones molares de las sustancias presentes en una disolución es igual a 1.

Actividad: Prepara una disolución que contiene 30 gramos de NaCl (cloruro de sodio) y 40 gramos de agua. ¿Cuáles son las fracciones molares del agua y del cloruro de sodio?.En el área de tu mesón cuentas con un vidrio de reloj, espátula, cloruro de sodio, un vaso de precipitados de 250 mL, una bagueta de vidrio y una balanza digital. Ahora que ya formaron la disolución salina, proceda a hacer los cálculos solicitados, agregando la concentración % m/m de la disolución.

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Actividad N° 4. Analizando los parámetros esenciales y sustancias no esenciales presentes en el agua potable del Colegio Inglés de Talca.

Preparar 10 litros de KNO3 (nitrato de potasio) con la misma concentración en partes por millón (ppm) a la cual se encuentra el agua del colegio.

Calcular que masa de nitrato de potasio debemos masar para que la disolución de 10 litros quede con 36 ppm.

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Activida N° 5. Preparación de una solución molal de carbonato de sodio (Na2CO3).

Actividad Experimental. Prepare una solución 0.5 molal de carbonato de sodio haciendo uso de 250 ml de agua como disolvente.

Para ello haga uso de una balanza digital un vaso de precipitados de 500 mL, una espátula y vidrio de reloj para masar el reactivo, una bagueta para homogeneizar el soluto en el solvente.

Previamente haga el cálculo de la masa de soluto a utilizar y luego proceda a formar la disolución solicitada.

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Actividad N°6. Calculando la concentración molar de un analgésico no esteroidal.

El diclofenaco sódico es un analgésico no esteroidal que posee actividad antiinflamatoria , analgésica y antipirética. La posología indicada para adultos es 1 ampolla/día inyectada vía intraglútea profunda. Si cada ampolla contiene 3 mL de concentración 2,5 % m/v. Determinar la masa de Diclofenaco sódico inyectada diariamente y su concentración molar dentro de la ampolla.

Masa molar del diclofenaco: 296.148 g/mol