Sesión 5

 

INSTITUTO POLITECNICO NACIONAL

ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERÌA QUÌMICA E INDUSTRIAS EXTRACTIVAS

DEPARTAMENTO DE FORMACIÓN BÁSICA

 

ACADEMIA DE QUÌMICA

LABORATORIO DE QUÌMICA DE SOLUCIONES

Sesión  No. 5 “SOLUBILIDAD”

 

OBJETIVO GENERAL

 
  • Caracterizar la curva de solubilidad de una sal en agua, así como identificar las sustancias solubles e insolubles.
 

OBJETIVOS PARTICULARES

 
  • Identificar las características afines que deben tener las sustancias para disolverse en un disolvente determinado.
  • Aplicar el coeficiente de solubilidad en la preparación de soluciones saturadas y realizar secuencias experimentales para identificar sustancias solubles y no solubles.
  • Valorar la importancia de la información cualitativa y cuantitativa del coeficiente de solubilidad.

 

INTRODUCCION

Dentro de los diversos tipos de soluciones que se manejan en la industria química, están aquellas formadas a partir de solutos sólidos y disolventes líquidos, tales como agua, alcohol, benceno, etc.; sin embargo, al tratar de preparar este tipo de soluciones se tiene que los solutos pueden ser solubles o insolubles en el disolvente considerado. Esta situación depende en gran medida de la afinidad química entre el par soluto-disolvente, entendida en términos de la polaridad del enlace químico y la geometría espacial de ambas sustancias, 

Para el caso de las sustancias solubles en un disolvente determinado, se usa el concepto denominado solubilidad para indicar la máxima cantidad de soluto que se disuelve (satura) en cierta cantidad de dicho disolvente y se expresa mediante una razón cuyo valor se modifica por efecto de la temperatura o la presión.

 

El llamado coeficiente de solubilidad se define como la máxima cantidad de soluto, expresada en partes en masa, que se puede dispersar en 100 partes en masa del disolvente a una temperatura definida. La dependencia del coeficiente de solubilidad con la temperatura se expresa mediante la curva de solubilidad, la cual es característica para cada soluto.

A partir de la solubilidad y su correspondiente curva de solubilidad se pueden reconocer tres tipos particulares de solución:

1. Solución no saturada, aquella en la cual el soluto (o fase dispersa)  y  el disolvente (o fase dispersante) no han alcanzado el equilibrio de fases señalado por el respectivo coeficiente de solubilidad a la temperatura dada; es decir, la masa de disolvente presente es capaz de admitir una cantidad adicional de soluto hasta alcanzar su saturación.

Por ejemplo,  se sabe que a 10ºC, una masa de 100g de agua es capaz de disolver 37,5g de NaCl a dicha temperatura; así, una disolución que contenga solo 20g de NaCl en 100g de agua se considera no saturada.

2. Solución saturada, es aquella disolución que presenta un equilibrio entre las fases dispersa y  dispersante, por lo que a esta temperatura la masa del disolvente presente ya no es capaz de disolver más soluto. Por ejemplo, en referencia a los datos anteriores, una disolución acuosa saturada de NaCl a 10°C es aquella que contiene exactamente 37,5g de NaCl disueltos en 100g de agua.

3. Solución sobre saturada, la cual representa un tipo de disolución inestable ya que contiene una masa de soluto disuelto mayor que la permitida para la temperatura dada. Así, por ejemplo, una disolución acuosa sobresaturada será aquella que contenga 40g de NaCl en 100g de agua a la temperatura de 10°C.

 

ACTIVIDADES PREVIAS

 

  • Realiza una investigación bibliográfica en Manuales de Química para construir la tabulación de los datos de coeficiente de solubilidad y la curva de solubilidad correspondiente para cada una de las sustancias: cloruro de amonio, cloruro de bario y ácido bórico.
  • Escribe las definiciones de los conceptos químicos: solubilización, disgregación, marcha sistemática analítica, producto de solubilidad.
  • Identifica cinco sustancias de uso cotidiano solubles en agua y cinco no solubles

 

ACTIVIDADES EN EL LABORATORIO

 

1.- Coloca 3.0 mL de agua en cada tubo de ensaye y agregar 0.1g (pizca) del soluto sólido indicado, agitar levemente y observar cuál es soluble.

Carbonato de calcio, acetato de amonio, óxido de plomo (II), fosfato de sodio,   ácido pícrico, azufre, nitrato férrico y polietileno.

2.- Pesa una muestra de 5g de azúcar y agrégala poco a poco en un vaso de precipitados de 50 mL que contenga 15 mL de agua hasta que al agitar ya no se disuelva más azúcar. Pesa el azúcar residual y determinar la cantidad que se disolvió. Procede a disolver el resto de la cantidad de azúcar mediante calentamiento hasta lograr la disolución completa; anota la temperatura.

3.- Con base en las curvas de solubilidad preparadas, determina la masa de soluto necesario para saturar 20.0 g de agua a la temperatura señalada y prepara uno de los sistemas señalados en la siguiente distribución de datos

 

EQUIPO

SOLUTO

TEMPERATURA  °C

1

cloruro de amonio

35

2

ácido bórico

40

3

cloruro de bario

45

4

cloruro de amonio

50

5

ácido bórico

55

6

cloruro de bario

60

 

4.- Enfría la solución preparada hasta 10°C con ayuda de un recipiente con agua y hielo. Separa y pesa los cristales de soluto formados; Calcula la eficiencia del proceso de cristalización con respecto a la masa total inicial de soluto disuelto.

 

CONSERVAR POR SEPARADO LOS SOBRANTES DE LAS SOLUCIONES Y CRISTALES PARA SU USO EN LA PRÓXIMA ACTIVIDAD EXPERIMENTAL.

 

5.- Obtención y separación del KNO3 y NaCl a partir  de NaNO3 y KCl  de acuerdo a la siguiente reacción de doble sustitución y su precipitación selectiva por solubilidad.

 

NaNO3  +  KCl     ־־־־־־>     KNO3  +  NaCl

 

                     I.    Pesa 2g de NaNO3 y 1.7g de KCl y agrégalos a un vaso de precipitados de 50 ó 100 mL.

                    II.    Agrega 15 mL de agua destilada a la mezcla anterior y lleva a ebullición para efectuar la reacción y eliminar agua.

                   III.    Cuando aparezca disperso el NaCl como precipitado en el seno de la solución, deja que se concentre suficiente                 NaCl y filtra rápidamente.

                  IV.    Cada equipo deberá enfriar la solución filtrada a diferente temperatura con una diferencia mínima de cinco                            grados observando en cada caso la cantidad de cristales de KNO3

REPORTAR EN BITÁCORA

  • Para la actividad # 1, Diagrama de flujo de la preparación experimental, indicando observaciones, disposición de residuos y conclusiones. 
  • Para la actividad # 2, Diagrama de flujo de la preparación experimental, indicando observaciones, resultados, disposición de residuos y conclusiones. 
  • Para la actividad # 3, Diagrama de flujo de la preparación experimental, con observaciones, resultados y cálculos.
  • Para la actividad # 4, Diagrama de flujo de la preparación experimental, indicando observaciones, resultados, disposición de residuos y dibujo cristales obtenidos.
  • Para la actividad # 5, Diagrama de bloques de la preparación experimental y dibujo de los cristales obtenidos.
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Rosa López,
11/3/2013 17:52
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Ricardo MP,
16/1/2013 19:39
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