PRÁCTICA 7 Solubilidad de un sólido en agua

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PRÁCTICA 7: ESTUDIO BÁSICO SOBRE SOLUBILIDAD OBJETIVOS 1. Obtener experimentalmente una curva de solubilidad para el KNO3 en agua con respecto a la temperatura. 2. Obtener experimentalmente una curva de cristalización para el KNO3 en agua con respecto a la temperatura. 3. Entender cómo la temperatura afecta la solubilidad de una sal iónica soluble en agua. MARCO TEÓRICO [1-3] 1. Solubilidad de una sustancia Recordando lo expuesto en la práctica 1, Una solución, o también disolución, es una mezcla homogénea de dos o más sustancias. La sustancia que está presente en mayor cantidad en moles se llama disolvente, o más comúnmente, solvente. Las demás sustancias de la disolución se denominan solutos, y se dice que están disueltas en el solvente. Por ejemplo, cuando disolvemos una pequeña cantidad de cloruro de sodio NaCl en una gran cantidad de agua, decimos que el agua es el disolvente y el cloruro de sodio es el soluto. El solvente siempre es uno sólo, mientras que puede haber muchos solutos disueltos en un mismo solvente. La solubilidad de una sustancia es la máxima cantidad de esa sustancia que se puede disolver en una cantidad dada de disolvente a una temperatura específica. Sólo 3 mol de PbI2 se disuelve en un litro de agua a 25 . En nuestras explicaciones, nos referiremos a cualquier sustancia con una solubilidad menor que 0.01 mol/L como insoluble. Hay muchos factores que afectan la solubilidad. Pero por lo menos, la solubilidad de una sustancia en otra depende de 1) la naturaleza tanto del soluto como del disolvente, 2) de la temperatura y, 3) solamente en el caso de los gases, de la presión. 2. El proceso de solución Se forma una disolución cuando una sustancia se dispersa de manera uniforme en otra. Con la excepción de las mezclas de gases, en todas las disoluciones intervienen sustancias en fase condensada. Las disoluciones se forman cuando las fuerzas de atracción entre las partículas de soluto y de disolvente son de magnitud comparable con la de las que existen entre las partículas de soluto mismas o entre las partículas de disolvente mismas. Por ejemplo, la sustancia iónica NaCl(s) se disuelve fácilmente en agua porque la interacción atractiva entre los iones y y las moléculas polares del H2O(l) sobrepasa la energía que mantiene unidas a las moléculas del NaCl(s), que se llama energía de red. Examinemos más de cerca este proceso de disolución, prestando especial atención a las fuerzas de atracción. Figura 1 Disolución de un sólido iónico en agua. (a) La sustancia sólida es hidratada por las moléculas de agua, con los átomos de oxígeno de las moléculas de agua orientados hacia los cationes y los hidrógenos orientados hacia los aniones. (b, c) A medida que avanza el proceso de disolución, los iones individuales son retirados de la superficie sólida y se convierten en especies hidratadas totalmente individuales en disolución.Tomado de la literatura [1; 2].

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  • PRCTICA 7: ESTUDIO BSICO SOBRE SOLUBILIDAD

    OBJETIVOS 1. Obtener experimentalmente una curva de solubilidad para el KNO3 en agua con respecto a la temperatura. 2. Obtener experimentalmente una curva de cristalizacin para el KNO3 en agua con respecto a la temperatura. 3. Entender cmo la temperatura afecta la solubilidad de una sal inica soluble en agua.

    MARCO TERICO [1-3] 1. Solubilidad de una sustancia Recordando lo expuesto en la prctica 1, Una solucin, o tambin disolucin, es una mezcla homognea de dos o ms sustancias. La sustancia que est presente en mayor cantidad en moles se llama disolvente, o ms comnmente, solvente. Las dems sustancias de la disolucin se denominan solutos, y se dice que estn disueltas en el solvente. Por ejemplo, cuando disolvemos una pequea cantidad de cloruro de sodio NaCl en una gran cantidad de agua, decimos que el agua es el disolvente y el cloruro de sodio es el soluto. El solvente siempre es uno slo, mientras que puede haber muchos solutos disueltos en un mismo solvente. La solubilidad de una sustancia es la mxima cantidad de esa sustancia que se puede disolver en una cantidad dada de disolvente a una temperatura especfica. Slo 3 mol de PbI2 se disuelve en un litro de agua a 25 . En nuestras explicaciones, nos referiremos a cualquier sustancia con una solubilidad menor que 0.01 mol/L como insoluble. Hay muchos factores que afectan la solubilidad. Pero por lo menos, la solubilidad de una sustancia en otra depende de 1) la naturaleza tanto del soluto como del disolvente, 2) de la temperatura y, 3) solamente en el caso de los gases, de la presin.

    2. El proceso de solucin Se forma una disolucin cuando una sustancia se dispersa de manera uniforme en otra. Con la excepcin de las mezclas de gases, en todas las disoluciones intervienen sustancias en fase condensada. Las disoluciones se forman cuando las fuerzas de atraccin entre las partculas de soluto y de disolvente son de magnitud comparable con la de las que existen entre las partculas de soluto mismas o entre las partculas de disolvente mismas. Por ejemplo, la sustancia inica NaCl(s) se disuelve fcilmente en agua porque la interaccin atractiva entre los iones y y las molculas polares del H2O(l) sobrepasa la energa que mantiene unidas a las molculas del NaCl(s), que se llama energa de red. Examinemos ms de cerca este proceso de disolucin, prestando especial atencin a las fuerzas de atraccin.

    Figura 1 Disolucin de un slido inico en agua. (a) La sustancia slida es hidratada por las molculas de agua, con los

    tomos de oxgeno de las molculas de agua orientados hacia los cationes y los hidrgenos orientados hacia los aniones. (b, c) A medida que avanza el proceso de disolucin, los iones individuales son retirados de la superficie slida y se convierten en

    especies hidratadas totalmente individuales en disolucin.Tomado de la literatura [1; 2].

  • Cuando se agrega NaCl al agua (Figura 1), las molculas de agua se orientan en la superficie de los cristales de NaCl. El extremo positivo del dipolo del agua se orienta hacia los iones , y el extremo negativo, hacia los iones . Las atracciones ion-dipolo entre los iones y y las molculas del agua tienen la fuerza suficiente para sacar dichos iones de sus posiciones en el cristal. Una vez separados del cristal, los iones y quedan rodeados por molculas de agua, como se muestra en la figura 1 (b y c) y en la figura 2. Tales interacciones entre el soluto y las molculas del disolvente se denominan solvatacin. Si el disolvente es agua, las interacciones reciben el nombre de hidratacin.

    Figura 2 Iones Na+ y Cl- hidratados. Los extremos negativos del dipolo del agua apuntan hacia el ion positivo, y los extremos positivos, hacia el ion negativo.Tomado de la literatura [1; 2].

    Ejercicio 1: a) Explique se entiende por solubilidad. b) Describa los tres factores que afectan la solubilidad de una sustancia en otra. c) Segn lo hasta ac ilustrado, Por qu el NaCl (s) no se disuelve en solventes apolares, como el C6H14?

    3. Cambios de energa y formacin de disoluciones (Muy, pero muy importante!) El cloruro de sodio se disuelve en agua porque las molculas de agua tienen suficiente atraccin por los iones Na+ y Cl- para vencer la atraccin que estos dos iones experimentan entre s en el cristal. Para formar una disolucin acuosa de NaCl, las molculas de agua tambin deben separarse unas de otras para dejar huecos en el disolvente que sern ocupados por los iones y . As, podemos imaginar que los cambios de energa globales en la formacin de una disolucin tienen tres componentes, los cuales se ilustran de forma esquemtica en la figura 3. El cambio de energa al formarse una disolucin se denomina entalpa de disolucin solucin (tambin se le suele llamar calor total de solucin) y se puede expresar como la suma de tres trminos:

    solucin = 1 + 2 + 3 (1) En la figura 4 (abajo) se representa el cambio de entalpa asociado a cada una de estos componentes. La separacin de las partculas del soluto requiere un aporte de energa para vencer sus interacciones de atraccin (por ejemplo, separar los iones y ). Por tanto, el proceso es endotrmico (H1 > 0). La separacin de las molculas de disolvente para dar cabida al soluto tambin requiere energa (H2 > 0). La tercera componente surge de las interacciones de atraccin entre el soluto y el disolvente, y da lugar a un proceso exotrmico (H3 < 0).

  • Figura 3 Representacin de las tres contribuciones energticas al calor de disolucin total de un soluto. Como se apunta en el texto, H1 y H2 representan procesos endotrmicos, que requieren un aporte de energa, en tanto que H3

    representa un proceso exotrmico. Tomado de la literatura [1; 2].

    Como se aprecia en la figura 4 , si bien los procesos de disolucin suelen ser en su mayora exotrmicos, tambin pueden ser endotrmicos, porque la suma de los tres trminos de entalpa de la ecuacin 1 puede dar un resultado negativo o positivo. As, la formacin de una disolucin puede ser exotrmica o endotrmica. Por ejemplo, cuando se agrega sulfato de magnesio MgSO4 a agua, la solucin resultante sufre un aumento considerable de temperatura (solucin exotrmica): solucin = 91.2 kJ/mol. En contraste, tras disolver de nitrato de amonio NH4NO3 se termina con un descenso de temperatura (solucin endotrmica): solucin = 26.4 kJ/mol.

    Figura 4 Anlisis de los cambios de entalpa que acompaan al proceso de disolucin. Los tres procesos se ilustran en la

    figura 3. El diagrama de la izquierda ilustra un proceso exotrmico neto (H disoln < 0); el de la derecha muestra un proceso endotrmico neto (H disoln > 0). Tomado de la literatura [1].

  • De lo anterior, podemos afirmar que la interaccin soluto-solvente debe ser lo bastante fuerte como para que H3 tenga una magnitud comparable o mayor a H1 + H2. Es por esto que los solutos inicos como el NaCl no se disuelven en lquidos no polares como la gasolina. Las molculas de hidrocarburo no polares de la gasolina slo experimentan interacciones dbiles con los iones, y tales interacciones no compensan las energas necesarias para separar los iones unos de otros. Por un razonamiento similar, podemos entender por qu un lquido polar como el agua no forma soluciones con un lquido no polar como el octano, C8H18. Las molculas de agua experimentan fuertes interacciones de enlaces de hidrgeno entre s. Es preciso vencer estas fuerzas de atraccin para dispersar lasmolculas de agua entre las del lquido no polar. La energa necesaria para separarlas molculas de H2O no se recupera en forma de interacciones de atraccin entre lasmolculas de H2O y de C8H18. Finalmente, es muy importante resaltar que el cambio en la entalpa al producirse una solucin no es el nico factor que hace posible que ocurra de manera natural la disolucin, pues tambin es necesario tener en cuenta otras dos formas de energa, conocidas como entropa y energa libre, para discernir si una disolucin ocurre de manera espontnea.

    Ejercicio 2: Explique qu se entiende por un proceso de solubilidad a) Endotrmico, b) Exotrmico. b) Suponga que al disolver, en el laboratorio, cierta cantidad de cido sulfrico en agua, la temperatura de la solucin pasa de 10 a 7 . Es una solucin endotrmica o exotrmica?

    4. FACTORES QUE AFECTAN LA SOLUBILIDAD: CUNDO UNA SUSTANCIA SE DISUELVE EN OTRA? Anteriormente se ha mostrado que una sustancia se disolver en otra, generalmente, si las atracciones soluto-solvente son mayores que las atracciones soluto-soluto y que las atracciones solvente-solvente. Pero de una forma ms prctica, esto ocurrir dependiendo de los siguientes factores, ya antes mencionados: Polaridad, temperatura y presin.

    a. Polaridad: Sustancias polares se disuelven fcilmente en solventes polares, y solutos apolares se disuelven fcil en solventes apolares. Recurdese que, a grandes rasgos, entre las molculas pueden existir interacciones Electrostticas: Son las interacciones entra cargas netas, como las que hay entre los iones y en el

    NaCl(s); Forman enlaces inicos, son las interacciones ms fuertes, y por esto, la mayora de las sustancias formadas por iones son slidas a T y P normales.

    Dipolares: Cuando en una molcula los enlaces no son inicos sino covalentes, pero dichos enlaces presentan tomos de distinta electronegatividad, los electrones no son igualmente compartidos sino que preferentemente se ubican la mayor parte del tiempo alrededor del tomo ms electronegativo. Esto provoca que haya una carga parcial positiva ( +) sobre el tomo ms electronegativo y una carga parcial positiva () sobre el de menor electronegatividad. Entonces, se configura un dipolo permanente, es decir, un enlace con distribucin desigual de la carga electrnica, y el enlace se denomina un enlace covalente polar. El agua presenta este fenmeno en sus dos enlaces O H, como se ilustra en la figura 5.

    El agua es una molcula muy polar ya que sus dipolos de enlace no se cancelan sino que generan un dipolo permanente. En general, una molcula en la cual sus dipolos de enlace no se cancelan tendr un dipolo permanente.

    Figura 5 Enlaces dipolares en el agua. Tomado de internet [4].

    Agua Dipolo neto de la molcula

    Dipolos en los enlaces

  • El agua puede interactuar fcilmente con iones positivos o negativos porque sus cargas parciales positivas pueden interactuar con los aniones y su carga parcial negativa puede interactuar con los cationes (Figura 2). Entonces, el agua establece con los iones interacciones ion-dipolo permanente, y por ello, puede un slido inico generalmente disolverse muy fcil en agua. El agua establece consigo misma interacciones dipolodipolo llamadas puentes de hidrgeno, pues el hidrgeno de una molcula se asocia con el oxgeno de otra y as consecutivamente entre muchas molculas de agua. La gran mayora de hidrocarburos estn formados por enlaces H que tiene tan poca polaridad, que en la prctica se les cataloga como molculas apolares. Una molcula con dipolo permanente puede inducir la aparicin de un dipolo temporal en una segunda molcula a su alrededor. Por ejemplo, cuando se juntan agua y benceno, el dipolo permanente del agua induce un dipolo en los electrones benceno. Por ello, el benceno que es apolar, puede disolverse en agua. En este caso, la solucin ocurre mediante interacciones dipolo-dipolo inducido. Las molculas apolares, como los derivados del petrleo, no se pueden asociar entre s por interacciones dipolares como las descritas hasta ahora, sino que lo hacen mediante fuerzas de dispersin. Estas fuerzas aparecen simplemente porque los electrones no estn quietos, y al moverse, momentneamente aparecen dipolos que no duran mucho tiempo pero apenas alcanzan a permitir que las molculas se atraigan. Como todas las molculas tienen electrones en sus enlaces, todas las molculas presentan fuerzas de dispersin. En resumen, entre ms fuertes sean las interacciones que pueden formar un soluto y un solvente, ms probable es que se pueda formar la solucin. Por ello, sustancias polares se disuelven fcilmente en solventes polares, y solutos apolares se disuelven fcilmente en solventes apolares. Cuando se trata de un soluto y un solvente de tamao comparable, la polaridad es el factor que ms influye en la solubilidad.

    5. Polaridad y solubilidad: Grupos polares Como se explic antes, el grado en que una sustancia se disuelve en otra depende principalmente de la polaridad tanto del soluto como del disolvente, dado que sean molculas de tamao comparable. Tambin, la solubilidad de un sustancia en otra depende de la temperatura y, al menos en el caso de los gases, de la presin. Ahora extenderemos este conocimiento a molculas grandes. Los lquidos polares y muchos slidos inicos suelen disolverse fcilmente en disolventes polares. El agua no slo es polar, sino que tambin puede formar puentes de hidrgeno. Por tanto, las molculas polares, y en especial las que pueden formar puentes de hidrgeno con las molculas de agua, suelen ser solubles en agua. Por ejemplo, la acetona, una molcula polar, se mezcla en todas proporciones con agua. La acetona tiene un enlace C=O muy polar y dos pares de electrones no enlazantes en el tomo de O, los cuales pueden formar puentes de hidrgeno con el agua, y de ah su altsima solubilidad en agua. En este orden de ideas, los lquidos apolares suelen ser insolubles en lquidos polares. Por ello, el hexano (C6H14) y muchas sustancias no polares, como muchos hidrocarburos lineales y cclicos, muchos aceites, o la gasolina, no se disuelven en agua. Cuando se trata de analizar la solubilidad de molculas grandes en agua o en otro solvente, la polaridad depende de la cantidad de grupos polares que tenga el soluto, es decir, de la cantidad de grupos con tomos electronegativos. Entonces, una forma de mejorar la solubilidad de una sustancia en agua es aumentar el nmero de grupos polares que contiene. Por ejemplo, si el nmero de grupos OH a lo largo de la cadena de carbono de un soluto aumenta, hay ms formacin de puentes de hidrgeno entre ese soluto y el agua, y la solubilidad aumenta. La glucosa (C6H12O6), tiene cinco grupos OH en un esqueleto de seis carbonos, y esto hace a la molcula muy soluble en agua: La glucosa tiene una solubilidad en agua a 17.5 C de 83 g por cada 100 mL de agua, mientras que el ciclohexano, por no tener grupo polares, es prcticamente insoluble en agua. Esto se ilustra en la Figura 6. Usualmente, entre ms asimtrica sea y ms grupos polares tenga una molcula, ser ms polar, y por lo tanto, ms soluble en solventes polares, como el agua.

  • Figura 6 La cantidad de grupos polares de un soluto aumenta su solubilidad en agua. Tomado de la literatura [1; 2]

    6. Temperatura y solubilidad: Curvas de solubilidad La solubilidad de la mayor parte de los solutos slidos en agua aumenta al incrementarse la temperatura de la disolucin. La grfica que relaciona la variacin de la solubilidad de un slido en un solvente al cambiar la temperatura se llama una curva de solubilidad. En la figura 6 (siguiente pgina) se muestra este efecto sobre la solubilidad de varias sustancias inicas en agua. Observe que, en general, la solubilidad de un slido aumenta al incrementarse la temperatura, como es el caso de KNO3 o del K2Cr2O7. Sin embargo, hay unas cuantas excepciones a esta regla, como se observa con el Ce2(SO4)3, cuya curva de solubilidad tiende hacia abajo al aumentar la temperatura. En contraste con los solutos slidos, la solubilidad de los gases en agua disminuye al aumentar la temperatura (Figura 7, siguiente pgina). Si calentamos un vaso de agua fra de la llave, se observarn burbujas de aire en el interior del vaso. De forma similar, las bebidas carbonatadas pierden CO2 si se les permite calentarse; al aumentar la temperatura de la solucin, la solubilidad del CO2 disminuye y CO2(g) escapa de la disolucin. La menor solubilidad del O2 en agua al aumentar la temperatura es uno de los efectos de la contaminacin trmica de lagos y ros. El efecto es mucho ms grave en los lagos profundos porque el agua caliente es menos densa que el agua fra, y por ello tiende a permanecer sobre el agua fra, en la superficie. Esta situacin impide la disolucin de oxgeno en las capas ms profundas y afecta la respiracin de todos los organismos acuticos que necesitan oxgeno. Los peces pueden asfixiarse y morir en estas condiciones. Finalmente, la solubilidad de lquidos en otros lquidos, dado que sus interacciones favorezcan el proceso de solucin, no se afecta apreciablemente por la temperatura ni por la presin. Si dos lquidos se mezclan, generalmente lo harn en todas las proporciones o no lo harn. Si los lquidos se mezclan, se les llama miscibles (como el etanol y el agua), y si no se mezclan apreciablemente, se denominan inmiscibles (como las gasolinas y el agua).

    La Glucosa, C6H12O6, como tiene cinco grupos OH, que

    son muy polares, es altamente soluble en agua.

    El Ciclohexano, C6H12, como no tiene grupos

    polares, es prcticamente insoluble en agua.

    Grupos polares que pueden establecer enlaces de hidrgeno con el agua.

  • Figura 6 Curvas de Solubilidad de varios compuestos inicos en agua en funcin de la temperatura.

    Tomado de http://img.docstoccdn.com/thumb/orig/83007193.png

    Figura 7 Curvas de Solubilidad de varios gases en agua en funcin de la temperatura. Observe que las solubilidades se dan en miligramos de

    gas disueltos por cada 100 g de solucin, para una presin total constante de 1 atm del gas sobre la solucin. Tomado de

    http://images.flatworldknowledge.com/averill/averill-fig13_010.jpg

    Ejercicio 3: Usando lo hasta ac ilustrado, (a) explique por qu el NaCl se disuelve en agua pero no en benceno (C6H6). (b) Consulte en la literatura qu es la energa de red de un slido. Por qu las sustancias inicas con ms alta energa de red suelen ser menos solubles en agua que aquellas con ms baja energa de red?

    7. Presin y solubilidad: Ley de Henry La presin afecta de manera apreciable solamente la solubilidad de gases en lquidos. La solubilidad de un gas en un solvente aumenta al aumentar la presin del mismo gas sobre la solucin. Esto se expresa mediante la Ley de Henry:

    = H g

    g es la solubilidad del gas disuelto en el solvente, en Molaridad;

    H es la constante de Ley de Henry para el gas (cambia al variar la temperatura) y g es la presin parcial del gas sobre la solucin.

    En la figura a la derecha, se nota que al aumentar la presin del gas sobre la solucin, de (a) a (b), se ve obligado a entrar en mayor cantidad al lquido, por lo que se solubiliza ms. Por esto, las bebidas carbonatadas se fabrican a altas presiones de CO2 sobre el lquido de la gaseosa con el fin asegurar una alta concentracin molar de CO2 en el lquido. Finalmente, incrementar la presin tiene un efecto despreciable sobre la solubilidad de lquidos y slidos que se disuelven en lquidos.

  • Ejercicio 4: Una bebida gaseosa es embotellada a 25 y contiene CO2 a presin de 5.0 atm sobre el lquido. Si la presin parcial del CO2 en la atmsfera es 4 4 tm, calcule la concentracin de CO2 en la botella antes y despus de ser destapada. La constante de Ley de Henry para el CO2 en agua es 0.031 M/atm a 25 .

    antes = 0.16 mol/L; despus = mol/L

    RECORDAR: De los tres factores que afectan la solubilidad estudiados aqu, el ms importante es la polaridad, luego la

    temperatura, y solamente para gases disueltos en lquidos, la presin del gas sobre la solucin. Entre ms similar sea la polaridad del solvente y de los solutos, ms probable ser que se disuelvan en l. La cantidad de soluto que se disolver en una cantidad dada de solvente usualmente aumenta al aumentar la

    temperatura porque la mayora de los solutos se disuelven mediante procesos endotrmicos - Cuando se explique el equilibrio qumico, y los factores que pueden afectarlo, se entender mejor esta idea!

    Los valores exactos de la solubilidad de un slido en un lquido solamente se obtiene de manera precisa por experimentacin.

    La solubilidad de un gas en agua siempre disminuye al aumentar la temperatura.

    En esta prctica, se realizarn cuatro mezclas de una sal inica soluble en agua, K O3(s), en diferentes concentraciones, en cuatro tubos de ensayo, variando la cantidad de soluto a cantidad de agua constante, para determinar experimentalmente las temperaturas de solubilidad y de cristalizacin de las diferentes mezclas. Para ello, se ubicarn los tubos en un bao termostatado, con el cual se ir aumentando progresivamente la temperatura de los tubos. Al principio, el slido no parece mezclarse con el agua, pero a medida que la temperatura va aumentando, y agitando constantemente el contenido del tubo, se logra que todo el slido se disuelva totalmente. Cuando ya todo el slido se ha disuelto en un tubo, se leer la temperatura del tubo, y se sigue agitando y calentado los dems tubos, hasta que todos los tubos presentan total solubilizacin del slido.

    Como segunda parte, se dejar que los tubos se enfren al ambiente, hasta lograr que haya cristales en los tubos, similar a lo que se puede ver en la figura 8, leyendo la temperatura de cristalizacin de cada tubo a medida que van presentando cristalizacin. De esta forma, se tendrn datos de temperaturas de solubilidad y de cristalizacin de cada mezcla, para poder construir las curvas experimentales para el K O3(s) en agua. Finalmente, se podrn comparar las temperaturas de solubilidad experimentalmente obtenidas con una curva de solubilidad del K O3(s) en agua extractada de la literatura, como la que se muestra en la Figura 9 en la siguiente pgina.

    Figura 8 Aspecto de una cristalizacin. Tomado de http://www.crscientific.com/newsletter11-uranophane-oxalateppt.jpg

    MATERIALES Y REACTIVOS

    1 Varilla de vidrio 1 Tapn de caucho 4 Tubos de ensayo 4 Bandas de caucho (Traerlas

    los estudiantes)

    1 Pinza para bureta 1 Pipeta graduada 1 Vaso de precipitados 1 Termmetro Soporte universal

    1 Aro 1 Malla de asbesto Nitrato de potasio Agua destilada

  • Temperatura ( )

    Figura 9 Curva de solubilidad del K O3(s) en agua en funcin de la temperatura. Las lneas coloreadas fueron aadidas por el coautor de estas guas, con el fin de extrapolar las temperaturas de solubilidad

    esperadas para las mezclas de esta prctica. Adaptado de Shnel, O., and Novotny, P., Densities of Aqueous Solutions of Inorganic Substances, Elsevier, Amsterdam, 1985.

    PROCEDIMIENTO 1. En un tapn de caucho inserte una varilla de vidrio, marque cuatro tubos de ensayo con los nmeros uno, dos,

    tres y cuatro respectivamente (Los tubos deben estar completamente limpios y secos). Sujete alrededor de la varilla (extremo opuesto al tapn) con dos bandas de caucho, los tubos de ensayo antes rotulados. (Figura 10)

    Figura 10 Montaje para establecer la curva de solubilidad

    2. Usando una balanza, pese aproximadamente 1.0 gramos de nitrato de potasio sobre un papel previamente tarado. Agregue con cuidado el reactivo de tal manera que todo su contenido quede en el fondo del tubo nmero uno. Repita la operacin anterior pesando 0.75, 0.5 y 0.25 gramos, para los tubos 2, 3 y 4, respectivamente.

    3. Agregue con la mayor precisin posible 1 mL de agua destilada con la pipeta graduada a cada tubo de ensayo.

  • 4. Coloque 200 mililitros de agua en el vaso de precipitados, sumerja los tubos de ensayo hasta la mitad (Ver figura 10). Introduzca un termmetro en el vaso, caliente el agua y con la ayuda de un alambre de cobre agite las soluciones de los tubos hasta disolucin completa del nitrato de potasio. Durante el proceso registre tiempos y temperaturas de solubilizacin en cada uno de los tubos. Tener en cuenta que el calentamiento se realiza hasta la disolucin del contenido del ltimo de los tubos.

    5. Suspenda el calentamiento y repita el procedimiento anterior pero por enfriamiento, registrando los tiempos y temperaturas de cristalizacin.

    6. Realice las grficas de solubilizacin y de cristalizacin para la experiencia llevada a cabo, sea en Excel o en Origin o en el software que prefiera, sin olvidar titular bien los ejes de sus grficas y nombrarlas adecuadamente. Estas grficas deber ponerlas en su Hoja de Resultados.

    Tabla 1 Resultados

    Peso de KNO3

    (g)

    Volumen de agua

    (mL)

    Concentracin (g/mL)

    Temperatura Solubilidad

    ( )

    Tiempo (s)

    Temperatura Cristalizacin

    ( )

    Tiempo (s)

    1.0 0.75 0.5

    0.25

    RESULTADOS Primero, coloque en su Hoja de Resultados la Tabla 1 debidamente llena con sus resultados. Luego, utilice sus resultados, junto con las figura 6 y 9, para responder las siguientes preguntas: 1. Compare para cada tubo las temperaturas de solubilidad que usted obtuvo con unas de literatura use la figura

    9. Por qu sus temperaturas de solubilidad son o no parecidas a lo encontrado en la figura 9? 2. Se espera que la solubilidad del KNO3 aumente con la temperatura. Sus resultados muestran este

    comportamiento? 3. Estrictamente hablando, la temperatura de solubilidad que encuentre en cada tubo debera ser la misma

    temperatura de cristalizacin. Por qu esto se nota o no en sus resultados? 4. Es muy probable que el tubo que menos slido disuelto tena nunca le muestre cristalizacin posterior al

    calentamiento inicial. Por qu los otros tres tubos si muestran cristalizacin posterior al calentamiento inicial, y el tubo de menor concentrado de soluto, no?

    5. La solubilidad del KNO3(s) es un proceso endotrmico o exotrmico? Argumente su respuesta. 6. Qu aprende en esta prctica acerca de los equilibrios y las curvas de solubilidad?

    DISCUSIN Y CONCLUSIONES No olvide escribir la discusin sobre sus resultados en las Hojas de Resultados. Como son dos los objetivos de la prctica, debern ser dos las conclusiones que presente, como su docente le haya indicado hacerlo.

    LITERATURA RECOMENDADA [1] Brown, T. L.; LeMay, Jr., H. E.; Bursten, B. E.; Burdge, J.R.: Qumica: La ciencia central. Pearson Educacin, 9 Edicin (2004), Mxico DF. Captulos 4 y 13. [2] Brown, T. L.; LeMay, Jr., H. E.; Bursten, B. E.; Murphy, C. J.: Chemistry The Central Science. Pearson Educacin, 11thEdition (2009), Mxico DF. Captulo 4. [3] Harvey, D.: Modern Analytical Chemistry, International edition, McGraw Hill, USA (2000). 139, 156-158.

    FIN DE LAS GUAS DEL LABORATORIO DE QUMICA EXPERIMENTAL II.