quimica-9-solubilidad

OBJETIVOS

Determinar la solubilidad del Ca(OH)2 a diferentes temperaturas por el mtodo de titulacin y graficar la curva de solubilidad correspondiente. Determinar la constante experimental del producto de solubilidad de los diferentes pares de soluciones, observando que la formacin de sus precipitados se disuelvan al disminuir las concentraciones de stos.

MATERIALES Y REACTIVOSPara los siguientes experimentos necesitaremos: Mechero de Bunsen Trpode Rejilla con asbesto 2 Vasos precipitados de 500 mL 2 Matraces de Erlenmeyer Termmetro Baqueta Pipeta graduada de 10 mL Propipeta Soporte universal con pinza Bureta de 50 mL 1 gradilla con 12 tubos de ensayo

Reactivos: Indicador fenolftaleina Solucin sobresaturada de Ca(OH)2 H2SO4 (0,1N) Soluciones 0,1 M de BaCl2, Na2SO4, Na2CO, CuSO4, Ca(NO3) , NH4OH.

MARCO TEORICO

SolubilidadSolubilidades lacualidad de soluble(que se puede disolver). Se trata de unamedida de lacapacidadde una cierta sustancia para disolverse en otra. La sustancia que se disuelve se conoce comosoluto, mientras que aquella en la cual este se disuelve recibe el nombre desolventeo disolvente. Laconcentracin, por otra parte, hace referencia a la proporcin existente entre la cantidad de soluto y la cantidad de disolvente en una disolucin.De acuerdo a las condiciones de la solubilidad, puede hablarse desolucin diluida(la cantidad de soluto aparece en mnima proporcin con respecto alvolumen),solucin concentrada(con una cantidad importante de soluto),solucin insaturada(no alcanza la cantidad mxima tolerable de soluto),solucin saturada(cuenta con la mayor cantidad posible de soluto) osolucin sobresaturada(contiene ms soluto del que puede existir).Se denominaequilibrio qumico al estado de unprocesoen el cual las actividades o las concentraciones y los productos no cambian en un perodo detiempo. Cualquier relacin que se establezca entre este y los estados disuelto y slido de un compuesto se conoce comoequilibrio de solubilidad, y se utiliza para anticipar la solubilidad de una sustancia en condiciones determinadas.

Productode solubilidadSe conoce con el nombre deproducto de solubilidad(oinico) al compuesto inico que surge de las concentraciones molares (el total de sustancia de soluto que hay en un litro de disolucin) de los iones que lo constituyen, elevndolas dentro de la ecuacin deequilibrioa la potencia del coeficiente estequiomtrico (un multiplicador que indica la cantidad de molculas de un tipo determinado).En el grfico de la derecha se observa la ecuacin de equilibrio, y se aprecian las siguientes variables:C, un catin, yA, un anin. Por otro lado, se encuentran los coeficientes esquiomtricosmyn. Debajo de la misma se encuentra laecuacinque da como resultado la constante de solubilidad (Kps).Dicho valor expresa la solubilidad de los compuestos inicos de manera directamente proporcional. De denominaefecto ion comna unfenmenoque tiene lugar al aumentar la concentracin de uno de los iones (lo cual puede efectuarse al aadir una sustancia que produzca un ion del mismo tipo una vez disociada) y que permite recuperar el equilibrio disminuyendo la concentracin del primer ion.La solubilidad de una sustancia puede ser expresada de dos maneras:* En forma de solubilidad molar: a travs de la cantidad de soluto por cada litro de disolucin saturada, representada por laraznmol/L;* Como solubilidad: la razn de gramos de un soluto determinado por cada litro de disolucin saturada,g/ L.En cualquier caso, el clculo paraobtenerdicho valor debe llevarse a cabo sin dejar de lado la temperatura, la cual debe mantenerse constante y responder a las convenciones del trabajo en laboratorio:25C.

PROCEDIMIENTO

A.Variacin de la solubilidad del hidrxido de calcio con la temperatura

En esta experiencia se determin la solubilidad del Ca(OH)2 en agua a las temperaturas de 95C, 90C, 80C, 60C, 40C y 35C.

1. Instalar la bureta en el soporte universal con la solucin de H2SO4 0,1N para la titulacin.

2. Colocamos sobre el mechero de bunsen a llama no luminosa un vaso de 500 ml, conteniendo 250 ml de solucin saturada de Ca(OH)2 con soluto no disuelto, calentamos agitando lentamente con la bagueta y medimos la temperatura hasta que el termmetro registre 95C. Entonces tomamos con la pipeta de la parte clara, un volumen de 10 ml y trasvasamos a un matraz Erlenmeyer

3. A la solucin de 10 ml le agregamos 3 gotas de indicador fenolftalena que le da una coloracin grosella, y titulamos con la solucin de H2SO4 0,1 N anotando el volumen gastado.

4. Repetimos la misma operacin cada una de las temperaturas indicadas y anotamos el volumen gastado de la titulacin.

TEMPERATURAVOLUMEN GASTADO

95C5.6

90C3.3

80C2.2

60C3.2

50C2.9

40C30C1.82.1

Para hallar la solubilidad entonces: Para 95C#EqH2SO4 = #EqCa(OH)25.6 mL x 1L/1000mL x 0.1N = WCa(OH)2/(74/2)WCa(OH)2 = 0.02072

S = (WCa(OH)2 / 10 mL) x 100 mLS = (0.02072/10)x 100 = 0.2072g/ 100mLH2O

Para 90C#EqH2SO4 = #EqCa(OH)23.3 mL x 1L/1000mL x 0.1N = WCa(OH)2/(74/2)WCa(OH)2 = 0.01221



S = (WCa(OH)2 / 10 mL) x 100 mL S = (0.00814/10)x 100 = 0.0814g/ 100mLH2O









GRAFICO DE LA CURVA DE SOLUBILIDAD

B.PRODUCTO DE LA SOLUBILIDAD Y FORMACION DE PRECIPITADOS

1. Se tienen 3 pares de soluciones 0,1 M (BaCl2 y Na2SO4); (Na2CO3 y CuSO4) y ( Ca(NO3) y NH4OH).

2. Se escoge uno de estos 3 pares para desarrollar el experimento, en este caso escogeremos BaCl2 y Na2SO4.

3. En dos tubos de ensayo, con la ayuda una pipeta se vierten 5mL de cada solucin. Como solo podemos usar la pipeta para una sola solucin a fin de que no se mezclen, debemos marcar el volumen que tienen en el tubo de ensayo para ayudarnos a obtener los volmenes deseados.Luego se aade una de ellas al otro tubo que contiene la otra solucin. Se observa la formacin de un precipitado blanco. La reaccin es:

BaCl2(ac)+ Na2SO4(ac)BaSO4(pp)+ NaCl(ac)

Clculo de las concentraciones de BaCl2 y Na2SO4:[BaCl2] = 0,1Mx (5mL/10mL) = 0,05M[Na2SO4] = 0,1Mx (5mL/10mL) = 0,05M

Clculo de la constante del producto de solubilidad:BaCl2(ac)+ Na2SO4(ac)BaSO4(pp)+ NaCl(ac)Luego:BaSO4(pp) Ba^+2(ac)+ SO4^-2 (ac) 0,05 0,05 0,05La constante del producto de solubilidad es:

Kps=(0,05 x 0,05)/1 =2,5 x 10^-3

4. Ahora tomamos 1mL de cada solucin y las completamos con agua destilada hasta los 10 mL de solucin.Entonces la solucin resultante tendr una concentracin de 10^-2M (0.01M)

5. Luego se extraen 5 mL de cada solucin con 10 mL y se procede a mezclar las soluciones extraidas. Se observa menor precipitado.



Kps=(0,005 x 0,005)/1 =2,5 x 10^-5

6. De los otros 5mL que quedaron despus del paso 5 se extrae 1 mL de cada uno y se vuelve a completar con agua destilada hasta los 10 mL para obtener una solucin con concentracin de 10^-3 M. Esta vez el precipitado es menos visible.



Kps=(0,0005 x 0,0005)/1 =2,5 x 10^-7

7. Extraemos 1mL de las soluciones anteriores y nuevamente las completamos hasta los 10mL, extraemos 5mL de cada una y las mezclamos, la solucin tiene concentracin de 10^-4M. Ya no se ve precipitado.



Kps=(0,00005 x 0,00005)/1 =2,5 x 10^-9

CONCLUSIONES

Al aumentar la temperatura la solubilidad del Ca(OH)2 tambin aumenta. Esto se comprueba por el mtodo de titulacin; a medida que se aumenta la temperatura se observa que el volumen gastado de H2SO4 disminuye, por lo tanto la concentracin del Ca(OH)2 disminuye. El producto de solubilidad Kps expresa el equilibrio entre un slido y sus iones en disolucin. Tambin nos indica si una disolucin es insaturada, saturada o sobresaturada. Mediante las disoluciones sucesivas y clculos previos de las concentraciones de una solucin se puede determinar el producto de solubilidad, observando si existe sedimentacin

CUESTIONARIO1.Para los puntos que le permiti trazar la curva de solubilidad determine la solubilidad en mol/L y sus correspondiente Kps. Solubilidad en mol/L:95C S= (0.2072g/100mL) x( 1000mL/1L) x (1mol/74g) =0.028 mol/L90C S= (0.1221g/100mL) x( 1000mL/1L) x (1mol/74g) =0.0165 mol/L80C S= (0.0814g/100mL) x( 1000mL/1L) x (1mol/74g) =0.011 mol/L60C S= (0.1184g/100mL) x( 1000mL/1L) x (1mol/74g) =0.016 mol/L50C S= (0.1073g/100mL) x( 1000mL/1L) x (1mol/74g) =0.0145 mol/L40C S= (0.0666g/100mL) x( 1000mL/1L) x (1mol/74g) =0.009 mol/L30C S= (0.0777g/100mL) x( 1000mL/1L) x (1mol/74g) =0.0105 mol/L

Calculando el kps:Ca (OH)2(s) Ca+2(ac) + 2OH-(ac)

95CKps1 = (0.028 x 2 x 0.028)/1 =1.568 x 10^-3

90CKps2 = (0.0165 x 2 x 0.0165)/1 =5.445 x 10^-4

80CKps3 = (0.011 x 2 x 0.011)/1 =2.42 x 10^-4

60CKps4 = (0.016 x 2 x 0.016)/1 =5.12 x 10^-4

50CKps5 = (0.0145 x 2 x 0.0145)/1 =4.205 x 10^-4

40CKps6 = (0.009 x 2 x 0.009)/1 =1.62 x 10^-4

30CKps7 = (0.0105 x 2 x 0.0105)/1 =2.205 x 10^-4

2. A partir de los Kps experimentales, encontrar la solubilidad molar a la temperatura de trabajo.

Kps1 = (C x 2 x C)/1 =1.568 x 10^-3 C1 = 0.028 mol/L (95C)

Kps2 = (C x 2 x C)/1 =5.445 x 10^-4 C2 = 0.0165 mol/L (90C)

Kps3 = (C x 2 x C)/1 =2.42 x 10^-4 C3 = 0.011 mol/L (80C)

Kps4 = (C x 2 x C)/1 =5.12 x 10^-4 C4 = 0.016 mol/L (60C)

Kps5 = (C x 2 x C)/1 =4.205 x 10^-4 C5 = 0.0145 mol/L (50C)

Kps6 = (Cx 2 x C)/1 =1.62 x 10^-4 C6 = 0.009 mol/L (40C)

Kps7 = (C x 2 x C)/1 =2.205 x 10^-4 C7 = 0.0105 mol/L (30C)

3. Calcular la solubilidad molar a 25C de las siguientes sustancias: PbSO4 Kps = 1 x 10^-8Kps = concentracin^2 1 x 10^-8 = concentracin^2 Concentracin= 1 x 10^-4 SrSO4 Kps = 2,8 x 10^-7Kps = concentracin^2 2,8 x 10^-7 = concentracin^2 Concentracin= 5,2 x 10^-4 MgCO3 Kps = 2 x 10^-4 Kps = concentracin^2 2 x 10^-4 = concentracin^2 Concentracin= 1,4 x 10^-2

4. Calcular la concentracin de Pb^+2 en una solucin saturada de PbCrO4 (KpsPbCrO4 = 2 x 10^-14)2 x 10^-14 = concentracin^2Concentracin = 1,4 x10^-75. Indique los errores posibles en el experimento.Un error posible es que al adherirse el precipitado en la superficie de los objetos que entran en contacto con l, la concentracin de precipitados disminuya y se obtenga distinta concentracin a la inicial.Otro error posible es que al extraer los 10ml no se agite bien la solucin y el volumen de cido utilizado para neutralizar la muestra sea menos a lo que debera ser.

RECOMENDACIONES1. Alejar toda cosa inflamable del mechero.2. Evitar introducir constantemente el termmetro a la solucin porque el precipitado de adhiere al termmetro y se acumula ah.3. Agitar la solucin antes de extraer los 10ml.4. Lavar bien los tubos de ensayo, la pipeta y los goteros antes de utilizarlos para evitar fallos en el experimento.5. Por ningn motivo se debe utilizar un mismo gotero o pipeta para manipular el cloruro de bario y sulfato de sodio por que puede causar la contaminacin del material por causa de reaccin entre los componentes y la formacin de precipitado.

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