UNIVERSIDAD NACIONAL AUTONOMA DE MEXICO

FACULTAD DE QUIMICA

LABORATORIO DE QUIMICA GENERAL I

PRACTICA 3

NOMBRE: SOLUBILIDAD

GRUPO: 5 SUBGRUPO: 18

ALUMNO: HERRERA GONZALEZ ENRIQUE

PROFESOR: VELA DIAZ JORGE ANTONIO

AGOSTO 2011

SEMESTRE: 2012 - 1

Práctica No. 3

Solubilidad

Introducción Naturaleza de las soluciones.

El componente de una solución que se encuentra en mayor cantidad, generalmente se llama disolvente, y los otros componentes se llaman solutos. Esta terminología es vaga y arbitraria. A veces es conveniente designar un componente como el disolvente aunque este en pequeñas cantidades. Otras veces la asignación de los términos soluto y disolvente tienen poca importancia (por ejemplo, en la descripción de soluciones gaseosas).

Ciertos pares de sustancias se disuelven una en otra en todas proporciones. La miscibilidad completa es característica de los componentes de todas las soluciones gaseosas y algunos pares de componentes de soluciones líquidas y sólidas. Para la mayoría de los materiales, sin embargo, hay una cantidad máxima de sustancia que se disolverá en un disolvente dado. La solubilidad de una sustancia en un determinado disolvente a una temperatura específica, es la cantidad máxima de soluto que se disolverá en una cantidad definida de disolvente y que producirá un sistema estable.

Para una solución dada, la cantidad de soluto disuelto en una cantidad dada de disolvente , es la concentración del soluto. Las soluciones que contienen una concentración relativamente alta de soluto, se llaman soluciones concentradas. Cuando la concentración del soluto es baja, se llaman soluciones diluidas.

Si se añade un exceso de soluto (más de lo que se disolverá normalmente) a una cantidad de disolvente líquido, se establece un equilibrio entre el soluto puro y el soluto disuelto.

El soluto puro puede ser un sólido, un líquido o un gas. En un sistema de este tipo en equilibrio, la velocidad a la cual el soluto puro se disuelve es igual a la velocidad a la cual el soluto disuelto sale de la solución. La concentración de soluto disuelto, por consiguiente es constante. Una solución de este tipo se llama solución saturada y su concentración es la solubilidad del soluto en cuestión.Una solución no saturada tiene una concentración de soluto menor que una solución saturada. Por otra parte, a veces se puede preparar una solución supersaturada, en la cual la concentración del soluto es mayor que la de la solución saturada. Sin embargo, una solución supersaturada es meta estable y si se le agrega una pequeña cantidad de soluto puro, se precipitará el soluto en exceso del requerido para saturar la solución.

Objetivo Determinar la solubilidad que presentan tres diferentes disoluciones de Nitrato de potasio (KNO3)

Las disoluciones A, B y C tienen la siguiente composición:

disolución A: 0.613 g de KNO3 en 1 mL de agua,

disolución B: 1.226 g de KNO3 en 2 mL de agua,

disolución C: 3.065 g de KNO3 en 5 mL de agua.

¿A qué temperatura se inicia la cristalización en estas disoluciones?

Procedimiento experimental

1. Caliente en un vaso de precipitados 200 mL de agua de la llave para un baño María.

2. Etiquete tres tubos de ensaye como se indica en la tabla 2 y midadirectamente en cada uno de ellos la cantidad de KNO3 indicada en la tabla 1.Nota: Evite que la sal se pegue a las paredes de los tubos.

3. Agregue la cantidad de agua destilada indicada en la tabla 1 al primer tubo. En caso de que se tengaalgo de sal en las paredes arrástrela con el agua que se agregue. Si la sal no se disuelve fácilmente,ponga el tubo en baño María; procure no sobrecalentarlo para evitar una evaporación significativa que afecte la concentración de la disolución.

4. Introduzca el termómetro en el tubo procurando no moverlo y no lo retire hasta que termine la medición correspondiente.

5. Cuando la sal esté completamente disuelta, retire el tubo del baño María y enfríe poco apoco. Registre en la tabla 2 la temperatura en la cual aparezcan los primeros cristales.

Disolución del soluto (KNO3) en caliente

Nota: La aparición de los cristales es repentina, por lo que debe trabajar cómodamentepara que la observación de los primeros cristales resulte lo más fácil posible. En casonecesario utilice una lupa.

6. Proceda de la misma forma con el resto de los tubos. Enjuague y seque el termómetro alterminar cada medición.

Tabla 1Tubos A B Cg KNO3 0.613 1.226 3.065ml agua 1 2 5

Tabla 2

Tubo A B CTemperatura a que se disolvió

60oC 80oC 87oC

Temperatura de cristalización

38oC 45oC 62oC

Cuestionario 11. Calcule la concentración de las disoluciones A, B y C, en gramos de sal que se disuelven en 1 mL de agua y en gramos de sal que se disuelven en 100 mL de agua. Registre sus datos en la tabla 3.

Tabla 3Tubo T crist. g KNO3 ml agua g KNO3/ml

aguag KNO3 en 100 ml de

aguaA 38OC 0.613 1 0.613 0.00613B 45oC 1.226 2 0.613 0.01226C 62oC 3.065 5 0.613 0.00365

2. ¿Son similares las temperaturas de cristalización de las disoluciones A, B y C? ¿Por qué?Justifique sus resultados en función de las concentraciones de las disoluciones A, B y C.

Se esperaría que fueran las mismas ya que la concentración del Nitrato de potasio es la misma

3. ¿Qué propiedad de la materia relaciona los gramos de sustancia que se pueden disolveren un determinado volumen de agua a una temperatura específica?

La solubilidad

4. ¿Esta propiedad es intensiva o extensiva? ¿Por qué?

Se trata de una propiedad intensiva, ya que no dependen de la cantidad de sustancia o del tamaño del sistema, por lo que el valor permanece inalterable al subdividir el sistema inicial en varios subsistemas.

5. ¿A qué temperatura se inicia la cristalización en las disoluciones A, B y C?

Problema 2

¿Qué masa de nitrato de potasio se debe disolver en 1 mL de agua para que cristalice a las siguientes temperaturas: 25oC, 35oC y 45oC?Procedimiento experimental

1. Repita el procedimiento experimental utilizado para resolver el problema 1, pero utiliceahora las cantidades de sal y de agua indicadas en la tabla 4. Registre sus resultados en latabla 5.

Tabla 4Tubo A B C D E F G Hg KNO3

0.212 0.316 0.453 0.613 0.836 1.060 1.365 1.670

ml 1 1 1 1 1 1 1 1

agua

Tabla 5Tubo Temperatura en que

se Disolvió (oC)

Temperatura deCristalización (oC)

A 25 10B 70 35C 80 38D 82 48E 89 58F 89 73G 90 80H 90 82

Cuestionario 2

1. Calcule la concentración de cada solución en gramos de sal que se disuelven en 1 mL deagua y en gramos de sal que se disuelven en 100 mL de agua. Registre sus resultados enla tabla 6.

Tabla 6

Tubo Tempcristaliz.

(oC)g KNO3 ml agua g KNO3/ml

aguag KNO3 en100 ml agua

A 10 0.212 1 0.212 0.00212B 35 0.316 1 0.316 0.00316C 38 0.453 1 0.453 0.00453D 48 0.613 1 0.613 0.00613E 58 0.836 1 0.836 0.00836F 73 1.060 1 1.060 0.01060G 80 1.365 1 1.365 0.01365H 82 1.670 1 1.670 0.01670

2. Trace una gráfica de Solubilidad (g KNO3 en 100 mL de agua) (ordenadas) en función dela temperatura (oC) (abscisas); el gráfico debe ocupar la mayor parte del tamaño de lahoja del papel milimétrico

Tabla de g de KNO3 y temperaturas de solubilidadTubo Temperatura en

que se Disolvió (oC)

Solubilidad (g de KNO3/100 ml )

Temperatura de disolución corregida por Regresión Lineal

A 25 0.212 38.87B 70 0.316 45.42C 80 0.453 54.04D 82 0.613 64.11E 89 0.836 78.15F 89 1.060 92.25G 90 1.365 111.46H 90 1.670 130.66

A= -0.4054 B= 0.0158 r = 0.6770 r2= 0.4584 Y= -0.4054 + (0.0158) X

.Tabla de g de KNO3 y temperaturas de cristalizaciónTubo Temperatura de

cristalización (oC)g de KNO3/100 ml (oC)

Temperatura de cristalización corregida por Regresión Lineal

A 10 0.212 21.99B 35 0.316 27.33C 38 0.453 34.37D 48 0.613 42.59E 58 0.836 54.04F 73 1.060 65.55G 80 1.365 81.22H 82 1.670 96.89

A= -0.2160 B= 0.0194 r = 0.9440 r2= 0.8912Y = -0.2160 + (0.0194) X

3. Interprete la gráfica obtenida.

4. ¿Cambia la concentración de cada solución si se queda sal pegada al tubo? ¿Por qué?

Si cambia, porque ya no es la cantidad total disuelta en un volumen dado

5. ¿Por qué se recomienda no sacar el termómetro del tubo hasta que se haya registrado latemperatura de cristalización?

Porque son pequeños los volúmenes que se manejan y si se saca el termómetro rápidamente mediría la temperatura ambiente y no la temperatura del sistema y al volverlo a meter al sistema habría mayor margen de error en la lectura.

6. Si conoce la concentración de una disolución de KNO3, cualquiera que esta sea, ¿puededeterminar su temperatura de cristalización en el gráfico obtenido? ¿Cómo?

Si se puede, se interpola la concentración y obtenemos la temperatura a la que se espera la cristalización

7. Analice la gráfica y determine la temperatura de cristalización para las siguientesdisoluciones:Disolución g KNO3 ml agua Concentración

(g KNO3/ml agua)

T (oC)cristalización

1 1 5 0.2 = A 21.372 2 5 0.4= B 31.643 3 5 0.6 = C 41.924 5 5 1.0 = D 62.475 2 3 0.66 = E 45.006 2 6 0.33 = F 28.057 2 8 0.25 = G 23.948 2 10 0.2 = H 21.37

Temperaturas de cristalización que se obtienen al interpolar en la curva tipo de Cristalización (T 0C vs g KNO3/ml )

8. Explique por qué es importante conocer y mantener las cantidades de sal y agua duranteel experimento.

Porque las cantidades son pequeñas que cualquier variación en las mismas repercute en el resultado que se espera obtener.

9. ¿Existe alguna diferencia entre la temperatura en la cual aparecen los primeros cristales yla temperatura en la cual aparece el resto?

La diferencia es mínima

10. ¿Es posible preparar una disolución de KNO340% en masa/masa a temperatura ambiente?¿Por qué?

No, porque la máxima solubilidad que presenta el Nitrato de potasio es de 38g/100 ml a temperatura ambiente

La solubilidad del nitrato potásico se muestra en la tabla siguiente:

T(oC) 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

Solubilidad 13,3 20,9 31,6 45,8 63,9 85,5 110 138 169 202 246

. Solubilidad del nitrato de potasio en agua (g KNO3/100 g H2O)

11. Consulte la gráfica obtenida y conteste las siguientes preguntas considerando que estátrabajando a 20oC:

a) ¿Es posible disolver 20.5 g de KNO3 en 100 mL de agua?, ¿esta disolución serásaturada o no saturada?

Si es posible, se trata de una disolución no saturada

b) ¿Es posible disolver 31.6 g de KNO3 en 100 mL de agua?, ¿esta disolución serásaturada o no saturada?

Si es posible y se trataría de una disolución no saturada

c) ¿Es posible disolver 35.3 g de KNO3 en 100 mL de agua?, ¿esta disolución serásaturada o no saturada?

Si es posible, sería una solución saturadad) ¿Cómo prepararía una disolución cuya concentración sea 35.3 g de KNO3/100mL de agua? Consulte la preparación de disoluciones sobresaturadas.

Dado que sería más cantidad de sal que sobrepasa la cantidad para que se trate de una disolución saturada, esnecesaria la aplicación de calor

12. Según la gráfica obtenida, ¿cómo varía la solubilidad del KNO3 en función de latemperatura?

A mayor temperatura mayor solubilidad

13. Investigue en la bibliografía si esta tendencia es igual para todas las sales. Mencionealgunos ejemplos.

No es la misma para todas las sales. Por ejemplo:Todos los nitratos son solubles, todos los acetatos son solubles, todos los cloruros son solubles, excepto AgCl, Hg2Cl2 y PbCl2 entonces no presentan la misma tendencia.

14. Consultando los datos de solubilidad del sulfato de manganeso, ¿qué masa de estecompuesto se puede disolver en 1 mL de agua a las siguientes temperaturas: 25oC, 35oCy 45oC?

15. ¿Qué masa de nitrato de potasio se debe disolver en 1 mL de agua para que cristalice alas siguientes temperaturas: 25oC, 35oC y 45oC?

Según la ecuación obtenidaY= -0.2160 + (0.0194)XPara 250C Y= 0.269 gPara 350CY= 0.463 gPara 450C Y= 0.657 g

Conclusiones

Al realizare el procedimiento experimental, luego de retirar el tubo de ensayo del Baño María y dejar que enfriara, se observó un buen proceso de cristalización en cada determinación de temperatura donde se logró la formación de cristales grandes en la disolución. De acuerdo con los datos experimentales obtenidos (ver Tabla Nº 5) y del gráfico realizado en base a ellos (ver Gráfico) se puede observar un crecimiento lineal de la solubilidad con la temperatura, es decir, la solubilidad del Nitrato de Potasio (KNO3) aumenta a medida que se aumenta la temperatura.

BIBLIOGRAFIA:

MORTIMER, C. Química. Grupo Editorial Iberoamérica, Quinta Edición, México 1989.

www.textoscientificos.com/química/nitrato-potásico