trabajo de aprendizaje practico unidad 3 (1)

!UNIVERSIDAD!NACIONAL!ABIERTA!Y!A!DISTANCIA!!UNAD!ESCUELA'DE'CIENCIAS'BASICAS'TECNOLOGIAS'E'INGENIERIAS'Trabajo'aprendizaje'Practico'Unidad'3.'201102'Qumica'General'

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UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA

ESCUELA DE CIENCIAS BASICAS TECNOLOGAS E INGENIERIAS

E.C.B.T.I.

Unidad de Ciencias Bsicas

201102 Qumica General

TRABAJO DE APRENDIZAJE PRACTICO UNIDAD 3

A. PROPIEDADES COLIGATIVAS

B. CARACTERIZACIN DE CIDOS Y BASES. MEDICIONES DE pH

Francisco Javier Giraldo Rojas

Director

BOGOTA ENERO de 2015


' A. PROPIEDADES COLIGATIVAS

DESCRIPCIN DEL TRABAJO

Temticas de la prctica Propiedades coligativas de las soluciones.

Intencionalidades formativas PROPSITO (s)

Medir la temperatura de ebullicin de un solvente y la temperatura de ebullicin de soluciones con diferente concentracin molar de soluto; verificando que al adicionar un soluto a un solvente, su temperatura de ebullicin aumenta.

OBJETIVO(s)

Los estudiantes verificarn experimentalmente una de las propiedades coligativas de las soluciones, el aumento en la temperatura de ebullicin ( aumento ebulloscpico) y determinarn la masa molar del soluto a partir de los datos recolectados durante la prctica.

META Comprobar la propiedad coligativa conocida como aumento en la temperatura de ebullicin; al adicionar un soluto no voltil y molecular a un solvente, aumenta la temperatura de ebullicin Te, con respecto a la temperatura de ebullicin del solvente puro.

COMPETENCIA (s)

El estudiante desarrollar habilidades de anlisis, registro y procesamiento de datos experimentales.

Fundamentacin Terica

Las sustancias empleadas como solvente experimentan un cambio en sus propiedades coligativas cuando son empleadas en la preparacin de una solucin; lo anterior debido a la presencia de molculas, iones tomos de soluto disueltos. As pues, el valor de estos cambios se encuentra


'directamente relacionado con la concentracin final de la solucin, no de su naturaleza.

Las propiedades coligativas (del latn colligare = unir, ligar) de una disolucin son aqullas que dependen de la concentracin de soluto y no de la naturaleza del mismo, y estn relacionadas con las fuerzas de interaccin o cohesin entre molculas dependiendo de la cantidad de soluto presente, y en concreto con la presin de vapor que ejerce la fase de vapor sobre la fase lquida en un recipiente cerrado (lnea de equilibrio de fases). Experimentalmente se constata que a medida que se aade soluto a un disolvente, se alteran algunas propiedades fsicas de la disolucin. La disolucin es capaz de ejercer una presin osmtica, disminuye la presin de vapor en solutos no voltiles, el punto de ebullicin es mayor (aumento ebulloscpico) y el de congelacin, en disoluciones diluidas, disminuye respecto a la del disolvente puro. (tomado de http://mural.uv.es/ferhue/2o/labter/Crioscopia_FHG.pdf) En resumen, los cuatro propiedades coligativas son:

Disminucin de la presin de vapor Disminucin del punto de congelacin, o descenso crioscpico (del griego kryos = fro;

skopein= examinar). Aumento del punto de ebullicin, o aumento ebulloscpico. Presin osmtica

Figura 1 - Comparacin del diagrama de fases de la sustancia pura (lnea azul) y su disolucin (lnea roja). tomada de mediateca.cl/500/540/apuntes1/soluc3.ppt Nota: Tf es el descenso crioscpico, o descenso del punto de fusin. Tb, o Te es el aumento ebulloscpico, o aumento de la temperatura de ebullicin (en ingls boilling, en espaol ebullicin) Tb = T de la solucin - T del solvente puro fp0 = punto de fusin del agua pura


'fp = punto de fusin de la solucin

bp0 = punto de ebullicin del agua pura

bp = punto de ebullicin de la solucin

En la grfica se observa que el punto de ebullicin de la solucin es mayor que el punto de ebullicin del agua pura.

Te = Ke m

Donde, Te = aumento del punto de ebullicin

Ke = Constante ebulloscpica Te = T de la solucin - T del solvente puro

M = molalidad ( moles de soluto/ kilogramos de solvente) A continuacin se realiza una relacin de las propiedades coligativas de las soluciones: disminucin en la presin de vapor del solvente, aumento en la temperatura de ebullicin, disminucin en la temperatura de congelacin y disminucin de la presin osmtica.

PROCEDIMIENTO '

PARTE!A.!

En el enlace http://www.chem.iastate.edu/group/Greenbowe/sections/projectfolder/flashfiles/propOfSoln/col

ligative.html'

puede ver la variacin de los puntos de ebullicin y de fusin de seis solventes diferentes (agua, tetracloruro de carbono, cloroformo, benceno, disulfuro de carbono y ter etlico), cuando se les adicionan diferentes solutos ( azcar, Cloruro de sodio, Cloruro de calcio y azufre). !

Recuerde!que:!

T = K x m, K puede ser Kc constante crioscpica, o Kb constante ebulloscpica m es la unidad de concentracin molalidad. molalidad (m) = moles de soluto Kg de solvente


'Moles de soluto (n) = masa , por tanto, Masa molar = masa . Masa molar Moles de soluto Realizar las actividades que se muestran en las siguientes tablas y llenar los espacios vacios.

Sacarosa(soluto) Agua (solvente) Peso(g) moles Peso(g) moles

Temperatura de Ebullicin registrada

0 150 1 150 2 150 3 150 4 150 5 150 6 150 7 150 8 150 9 150

10 150

Tabla No1. Punto de ebullicin Sacarosa en Agua. Graficar Punto de Ebullicin vs. peso de soluto.

NaCl(soluto) Agua (solvente) Peso(g) moles Peso(g) moles

Temperatura de Ebullicin registrada

0 100 1 100 2 100 3 100 4 100

Temperatura'de'Ebullicin'

'


' 5 100 6 100 7 100 8 100 9 100

10 100

Tabla No2. Punto de ebullicin Cloruro de sodio en Agua. Graficar Punto de Ebullicin vs. peso de soluto. Cloruro de sodio(soluto) Cloroformo (solvente)

Peso(g) moles Peso(g) moles Temperatura de

Ebullicin registrada 5 100 5 110 5 120 5 130 5 140 5 150 5 160 5 170 5 180 5 190 5 200

Tabla No3. Punto de ebullicin Sacarosa en Agua.

Graficar Punto de Ebullicin vs. peso de solvente. PREGUNTAS 1. Resolver los siguientes problemas: a. Cuando se disuelve 15,0 g de etanol (CH3CH2OH) en 750 g de cido frmico, el punto de congelamiento de la solucin es 7,20C. Sabiendo que el punto de congelamiento del cido frmico es 8,40C, calcular Kc para el cido frmico. Rta: 2,76 C/m b. Cul es el punto de ebullicin normal de una solucin de sacarosa C12H22O11, 1,25 m sabiendo que Ke del agua pura es 0,512 C/mol? Rta: 100,64C/m


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B. CARACTERIZACIN DE CIDOS Y BASES. MEDICIONES DE pH

DESCRIPCIN DEL TRABAJO Temticas pH Intencionalidades formativas

PROPSITO

Qu los estudiantes apliquen los conocimientos sobre pH y sobre cido y base y puedan diferenciarlos y determinarlos utilizando diferentes soluciones indicadoras, equipos y materiales

OBJETIVO GENERAL

Caracterizar soluciones como cidas o bsicas utilizando un indicador cido-bsico, estimando su pH.

METAS Que los estudiantes comprendan la diferencia entre soluciones cidas y bsicas y asociarlas con los electrolitos fuertes y dbiles.

COMPETENCIAS

Adquirir habilidad de anlisis e interpretacin de diferentes tipos de cidos y bases

Fundamentacin Terica

La teora de Brnsted - Lowry define los cidos como las sustancias que donan iones hidronios, H30+ (protones) y las bases como las sustancias que reciben iones hidronios. De esta manera, solo existe el cido, si la base est presente y viceversa.


'MARCO REFERENCIAL

Segn la teora de Brnsted - Lowry la ecuacin general para una reaccin cido base, se puede escribir as:

HA + H2O H3O+ + A-

cido I Base II cido II Base I

En esta ecuacin A- es la base conjugada de HA. Por otro lado H30+ es el cido conjugado de H2O.

Los cidos y bases se clasifican en fuertes y dbiles. Los cidos y bases fuertes son aquellas sustancias que se disocian (ionizan) totalmente. Para los cidos fuertes, la concentracin de iones hidronios es muy grande.

Los cidos y bases dbiles son las sustancias que en soluciones acuosas se disocian (ionizan) parcialmente. Para los cidos dbiles la concentracin de iones hidronios (H3O+) es muy pequea. Un cido de Brnsted-Lowry donar iones hidronios (H3O+) a cualquier base cuyo cido conjugado sea ms dbil que el cido donante. Se define el pH como el logaritmo decimal negativo de la concentracin de los iones hidronios.

pH = - log [H3O+]

Las soluciones acuosas de cidos tienen un pH < 7 y las soluciones bsicas un pH > 7 y las soluciones neutras pH = 7

Un indicador cido-bsico es un cido dbil que cambia de color cuando pierde iones hidronios. Por ejemplo, la fenolftalena, que representaremos como HPhth, es un indicador que cambia de incolora (en medio cido) a rosado intenso (en medio bsico).

HPhth + OH- Phth- + H2O

Incoloro Rosado

En una solucin neutra las dos formas de la fenolftalena HPhth (incolora) y Phth-

(rosada) se encuentran en equilibrio y predomina la incolora. El pH en el cual un indicador cambia de color depende de su fuerza cida.

En esta experiencia se pretende observar el comportamiento de los cidos, bases, y productos caseros, utilizando una serie de indicadores.


'El cambio de color ser la evidencia de la presencia de un medio cido o bsico. Para medir el valor exacto del pH de una solucin o producto, se utiliza un pH-metro.

INVESTIGAR!sobre:

- Qu es pH y pOH, como se relacionan - Electrolitos fuertes y dbiles - Clculos de pH de cidos y bases fuertes y cidos y bases dbiles.

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PROCEDIMIENTO '

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PARTE!A.!

En el enlace http://salvadorhurtado.wikispaces.com/file/view/INDICADORES.swf

describir los colores que toma el indicador al estar en una solucin con un determinado pH y completar la siguiente tabla.


' indicador

Amarillo de Metilo

Azul de timol

Fenolftaleina Azul de Bromotimol

Tornasol Indicador Universal

pH

Color 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

10 11 12

Tabla No 1. Viraje de color de indicador vs. pH PARTE!B.!

En el enlace http://salvadorhurtado.wikispaces.com/file/view/phmetro.swf Completar la tabla con el pH resultante de una solucin con una concentracin determinada.

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Elegir'la'sustancia'

Subir'el'

pHmetro'despus'de'cada'toma'

de'muestra'


' sustancia pH HCl 0,001 M HCl 0,005 M HNO3 0,5 M HNO3 0,01 M CH3COOH 0,1 M

cidos

CH3COOH 0,001 M NaOH 0,005 M NaOH 0,5 M NH3 0,1 M NH3 0,001 M CH3NH2 0,005 M

Bases

CH3NH2 0,5 M NaCl 0,001 M NaCl 0,01 M CH3COONa 0,1 M CH3COONa 0,001 M NH4Cl 0,1 M

Sales

NH4Cl 0,005 M

Tabla No 2. pH de soluciones a diferentes concentraciones. PREGUNTAS

1. Explique la diferencia del valor del pH entre el cido clorhdrico y el cido actico, entre el amoniaco y el hidrxido de sodio y entre las soluciones caseras. Qu puede concluir?

2. De los reactivos registrados en la tabla 2 identifique los cidos y bases fuertes, por qu reciben ese nombre?

3. Calcule el pH de la solucin de HCl 0,1 M (cido fuerte)

4. Calcule el pH de la solucin 0,1M de cido actico (Ka = 1,8x10-5)

5. Calcule el pH de la solucin de NaOH 0.1 M (base fuerte)

6. Calcule el pH de la solucin de NH4OH 0.1 M (Ka = 1,75x 10-5)

trabajo de aprendizaje practico unidad 3 (1)

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