Centro de Nanociencias y NanotecnologaUniversidad Nacional Autnoma de MxicoLaboratorio de Qumica GeneralPrctica # 7

PREPARACIN DE DISOLUCIONES

Autor (Torres Ramrez, Ricardo Guillermo)Grupo: 102 Fecha:18/09/14

_______________________________________________________________________Resumen: En este trabajo, se prepararon tres disoluciones de 50ml de: KOH a una concentracin de 0.13N, KOH a 0.05M y CUSO4 a 50ppm; de tal forma que se calcul, para cada una, la cantidad en gramos de soluto que se requeran tomar de los frascos, para obtener dichas concentraciones, tomando en cuenta las condiciones con que se presentaba originalmente cada soluto (porcentaje de concentracin y de hidratacin) y las medidas de seguridad que se deban tomar para trabajar con cada uno de ellos.Finalmente, se obtuvieron exitosamente los clculos y las disoluciones antes mencionadas, resaltando algunas variaciones entre la masa de soluto calculada y la masa real (masa tomada de cada frasco que contena a los solutos), debido a las pequeas cantidades, en nmeros fraccionarios, que se deba tomar de cada soluto. Este hecho es uno de los factores que se evaluar a largo del presente trabajo.

Palabras claves: Normalidad, Molaridad, Partes por milln, Peso equivalente

Objetivo: Aplicar los conocimientos adquiridos sobre concentraciones y manejo de material de laboratorio, para preparar tres disoluciones: KOH a 0.13N KOH a 0.05M, a partir de la disolucin de KOH a 0.13N CuSO4 a una concentracin de 50ppm_________________________________________________________________________

Introduccin:Laconcentracines una magnitud de vital importancia para una gran cantidad de ciencias, donde destaca la qumica, con la preparacin de diversas disoluciones que sern la base para la formacin exitosa de otros compuestos. Esta magnitud nos permite evaluar y conocer la cantidad de soluto que hay en una determinada cantidad de disolucin2, dndonos as, la oportunidad de reproducir dicha sustancia o de escoger si realmente nos beneficiar usarla en un experimento en especfico, donde se requiera obtener resultados especiales.Existe un trmino muy importante que se debe considerar al hablar de la preparacin de disoluciones a distintas concentraciones, como lo es la solubilidad, la cual se define como la cantidad de soluto que se puede disolver en una determinada cantidad de disolvente1. Esta magnitud depende de diversos factores, tal como se muestra en la tabla 11.

Tabla 1. Factores que afecta la capacidad de solubilidad de un soluto1

Cualitativamente, las disoluciones, dependiendo de la cantidad de soluto disuelto en ellas, se pueden denominar: Diluidas: La proporcin de soluto respecto al disolvente, es baja. Concentradas: La proporcin de soluto respecto al disolvente, es alta. Saturadas: La cantidad de soluto disuelto es mxima, es decir, que si se agrega ms soluto, ste no se disolver.

En qumica, para expresar cuantitativamente la proporcin de un soluto en una disolucin, se emplean distintas frmulas y factores, como son los porcentajes, la molaridad, la molalidad, la normalidad, partes por milln y la formalidad3. Siendo la mayora de estas frmulas (Normalidad, Molaridad y partes por milln) las que se estudiarn y aplicarn en l desarrollo de sta prctica, cuyo fin es la preparacin de tres disoluciones a distintas concentraciones (0.13N, 0.05M y 50ppm).

Metodologa:En este prctica, se prepararon tres disoluciones: KOH a una concentracin de 0.13N, KOH a una concentracin de 0.05M y CuSO4 a 50 ppm (partes por milln). La metodologa seguida para la preparacin de cada disolucin, se presenta a continuacin.

a) KOH a 0.13NPrimero, se ley la etiqueta del frasco donde se encontraba el KOH que empleamos para preparar las disoluciones, a fin de identificar si ste se encontraba a una concentracin del 100% o no, as como de verificar las medidas de seguridad pertinentes para el trabajo con dicha sustancia. Posteriormente, con lo datos recabados, se procedi a calcular la cantidad de soluto requerido para preparar la disolucin en 50ml de KOH a una concentracin de 0.13N. Una vez obtenida la cantidad de soluto necesaria, se coloc en un matraz Erlenmeyer ,el cual se afor con agua destilada, mediante el uso de una pipeta y revolviendo constantemente para favorecer la disolucin del soluto, a 50ml.

b) KOH a 0.05MPara la preparacin de esta disolucin, se emple la antes preparada (KOH a 0.13N), para lo cual, se calcul el volumen necesario que se deba tomar de dicha disolucin, para preparar la nueva (KOH a 0.05M). Una vez obtenido el valor del volumen a tomar, mediante una pipeta, se tom dicha cantidad, para posteriormente ser colocada en un matraz Erlenmeyer, donde se afor con agua destilada a 50ml.

c) CuSO4 50ppmA fin de obtener la masa necesaria de CuSO4, para preparar una disolucin de dicha sustancia a una concentracin de 50ppm, primero se ley bien la etiqueta del frasco que lo contena, para tomar las medidas de seguridad pertinentes y para la informacin que presentaba el envase, relacionada a las condiciones que posea el CuSO4 contenido en el envase, el cual estaba pentahidratado y a una concentracin de 99.5%.Una vez considerados dichos factores, se procedi a calcular la masa de sulfato cprico requerido, que posteriormente fue vaciada en un matraz Erlenmeyer, el cual se afor a 50ml.

Una vez finalizadas las disoluciones, se procedi a desecharlas, para lo cual, se decidi neutralizarlas con cido clorhdrico (HCl), preparado por otro equipo. En este punto, se emplearon los conocimientos adquiridos en prcticas anteriores sobre titulacin, ya que se mezclaron poco a poco un cido (HCl) y una base (KOH), a los que previamente se agreg fenolftalena como indicador, a fin de evaluar e identificar el momento en que ambas disoluciones adquirieran el punto de equivalencia o neutralizacin, momento en el cual, fue posible desecharlas, evitando reacciones no deseadas por la combinacin de las sustancias desechadas por todos los equipos. En cuanto al sulfato cprico (CuSO4), nicamente, se desech directamente en un frasco aparte.

Resultados y Discusiones:Para la preparacin de cada una de las disoluciones, se realizaron clculos precisos que nos permitieran evaluar la cantidad requerida de soluto, a fin de obtener las concentraciones indicadas para cada una. A continuacin, se presentan los clculos y valores obtenidos en cada una de las disoluciones.

a) KOH a 0.13NPara obtener la masa de soluto requerida, se consider la frmula de Normalidad, ya que el problema nos indica que se debe obtener una disolucin a una concentracin 0.13N, as que siguiendo la ecuacin 1, comenzamos los clculos.

ecuacin 1

Considerando que los equivalentes (eq-g) soluto, se obtienen mediante la divisin de la masa de soluto entre el peso de equivalente de ste, se obtiene la ecuacin 2.

ecuacin 2

A la vez, es necesario recordar que el peso equivalente de una molcula es igual a su peso molecular entre, en este caso, el nmero de grupos OH- que libera en disolucin, de tal forma que al calcular el peso equivalente de la molcula de KOH, obtenemos que su peso molecular es de 56g/mol (K=39g/mol + O=16g/mol + H=1g/mol),que al dividirlo entre el nico grupo OH- que tiene y que libera, nos da como resultado 56g/mol. Este valor se sustituye en la ecuacin 2, al igual que los 50ml que se quieren obtener de dicha disolucin a 0.13N, de tal forma que obtenemos la ecuacin 3.

ecuacin 3

Despejamos la masa (m), multiplicando el denominador por los 0.13N de la concentracin que se quiere obtener, de tal forma que se obtiene una masa de 0.364g. Sin embargo, el hidrxido de potasio que se nos fue provisto se encontraba a una concentracin de 85.5%, por lo que se debi realizar una regla de tres inversa para obtener el valor que realmente se requera tomar de KOH. Con este fin, se dividi el 100% que se relaciona con el total de la masa calculada) por el 85.5% y luego, se multiplic el resultante por el valor de la masa previamente calculada (0.364g), obteniendo un valor de 0.4257g, que era el valor de masa que se deba tomar de un frasco con grajeas de KOH al 85.5% de concentracin, para obtener 50ml de una disolucin de KOH a una concentracin de 0.13N.Al pesar la masa requerida, se obtuvieron 0.4285g de KOH, los cuales se emplearon para preparar la disolucin de 50ml, pero esa pequea inexactitud en el valor de masa, provoc que en realidad se tuviera una concentracin de 0.1475N, contrario a los 0.13N que se deban obtener.A pesar de esa inexactitud, debida a que era una masa muy pequea la que se deba obtener y a que el soluto se encontraba en forma de grajeas, el experimento tuvo buenos resultados pues se reforzaron los conocimientos necesarios para la preparacin de disoluciones, as como se prepar una disolucin con un rango de error muy pequeo.

b) KOH a 0.05MA fin de preparar dicha disolucin, se tom como punto de partida la disolucin previa (KOH a 0.13N) y considerando que la Normalidad depende del nmero de H+ o grupos OH- liberados, obtenemos que, como el KOH slo libera un grupo hidroxilo, la proporcin entre Normalidad y Molaridad, se mantiene 1:1, es decir, que la concentracin de la disolucin preparada anteriormente, se puede expresar como 0.13N o como 0.13M, lo cual nos permite ubicarnos en el mismo tipo de valores, pues para esta nueva disolucin se debe obtener una concentracin 0.05M. Posteriormente, se evalu la siguiente relacin (ecuacin 4)

.ecuacin 4

Sustituyendo los valores conocidos, se obtiene la ecuacin 5

..ecuacin 5

Mediante el despeje del volumen 1 (volumen que se requiere tomar de la concentracin base (KOH a 0.13M), obtenemos que se necesitan tomar 19.23mlde la disolucin base para ser aforados a 50ml y obtener la concentracin deseada de 0.05M.Estos fueron los valores tericos, obtenidos antes de la preparacin de las disoluciones, por lo que el valor real que se debi tomar de la disolucin 1, para no continuar con el error de la concentracin de la disolucin1, el cual fue de 0.1475N en lugar de 0.13N, debi ser de 16.9491ml. Por el contrario, al haber obtenido los 19.23ml de la disolucin 1, se cre una disolucin 2 con una concentracin real de 0.05672M, que en realidad no es distante de la esperada, por lo que se puede decir que el experimento se realiz de forma correcta, pero no debemos olvidar que debemos tener mayor exactitud al preparar las disoluciones pues esas pequeas variaciones, a la larga, podran generar grandes problemas.

c) CuSO4 a una concentracin de 50ppmPara preparar dicha disolucin, primero se ley la etiqueta del frasco que contena al CuSO4, de donde se observ que se tena un compuesto pentahidratado y a una concentracin de 99.5%. Inicialmente, se evalu al compuesto como si ste estuviese puro en el frasco (no pentahidratado y a una concentracin del 100%), de tal forma que se plante la ecuacin 6 para obtener la cantidad de sustrato requerido para preparar una disolucin de 50ml a una concentracin de 50 partes por milln.

..ecuacin 6

Al despejar de la ecuacin los miligramos de soluto, obtenemos que se requieren 2.5mg de CuSO4 para obtener la concentracin deseada, sin embrago, ahora s debemos considerar que el sulfato cprico se encontraba al 99.5%, por lo que se realiza una regla de tres inversa, tal como se muestra en la ecuacin 7......ecuacin 7

De tal forma que se obtiene en valor de 2.5125mg de sulfato cprico (2.5125x10-3g). Sin embargo, ahora debemos tomar en cuenta que el sulfato cprico que originalmente se toma del frasco, se encuentra pentahidratado, por lo que se debe calcular que porcentaje del total es agua y qu porcentaje es sulfato cprico. Con tal fin, primero se calcula el peso molecular del sulfato cprico y del agua, que son 160g/mol y 18g/mol respectivamente, slo que el peso molecular del agua se multiplica por cinco, ya que como se indic anteriormente, el sulfato de cobre estaba pentahidratado, por lo que finalmente, se obtiene un peso molecular del agua, igual a 90g/mol y por lo tanto, un peso total de 250g/mol al sumar el peso de una molcula de CuSO4 y cinco molculas de H2O. Una vez obtenidos estos datos se identific que si el 100% del peso son 250g/mol, los 160g/mol que aporta la molcula de sulfato cprico, seran el 64%, lo que quiere decir que en cada gramo de soluto tomado del frasco, se tendran 0.64g deCuSO4. Sabiendo esto, se evalu que si un gramo de soluto obtenido directamente del frasco, presentaba 0.64g de sulfato cprico, se requeran tomar, 3.90625x10-3 g, del frasco, para obtener, en esa cantidad de masa, los antes calculados, 2.5125x10-3 g de CuSO4.Lamentablemente, al ser una cantidad tan pequea, fue no fcil tomar la mediad exacta de soluto, por lo que la concentracin debi variar un poco a la esperada.

Conclusiones:Finalmente, es factible concluir que la prctica se realiz de forma correcta y adecuada, pues no slo se realizaron los clculos precisos para la elaboracin de tres disoluciones distintas, sino que tambin se pusieron en prctica muchos de los conocimientos y experiencia adquiridos en el desarrollo de prcticas anteriores, tal como son el manejo del material de laboratorio y las medidas de seguridad pertinentes al trabajar con diversas sustancias.Mediante esta prctica, pudimos de igual forma, evaluar cmo una dcima o centsima de gramo ms de soluto que se emplee en la preparacin de una disolucin, afecta en distintas proporciones los resultados esperados, lo cual nos ensea a estar ms alerta y concentrados al momento de preparar futuras disoluciones, cuya correcta forma de elaboracin, influya en los resultados de un trabajo de enorme importancia o que nos haya llevado diversos das en desarrollarlo, como para que un descuido afecte todo el proceso.

Referencias y Bibliografa:1. G.M, Ral. (2008). Solubilidad. Recuperado de http://selectividad.intergranada.com/Quimica/Clase/Tema_7-Solubilidad.pdf2. Cabello, J. (2008). Concentracin de una disolucin. Recuperado de http://www.jcabello.es/clasificacion/concentracion.html3. Facultad de qumica, UNAM. (s.f.). Qumica analtica. Recuperado de http://depa.fquim.unam.mx/amyd/archivero/DOCUMENTO_APOY_CARACTIZ_FORM_SOLUC_2011_I_12822.pdf