PREPARACIÓN DE DISOLUCIONES Y USO DE LA …

1 1 PREPARACI N DE DISOLUCIONES Y USO DE LA ESTEQUIOMETR A DE UNA REACCI N QU MICA Nota previa de seguridad Se recuerda a los alumnos que: - deben acudir al laboratorio provistos de bata, gafas de seguridad y guantes - deben llevar el pelo recogido - no se puede comer (ni masticar chicle), beber ni fumar en el laboratorio - no se debe tirar ning n producto qu mico por la pila ni a la basura. Al final del gui n aparecen las normas para la eliminaci n de los residuos producidos en el laboratorio. En caso de duda, consultar con el profesor de pr cticas. OBJETIVOS - Aprender a preparar DISOLUCIONES de una determinada concentraci n a partir de una sustancia s lida o por diluci n de una disoluci n m s concentrada (parte A). - Utilizar la estequiometria de una reacci n para determinar la concentraci n de una disoluci n a partir de otra de concentraci n conocida (valoraci n, parte B).

2 A. PREPARACI N DE DISOLUCIONES FUNDAMENTO TE RICO Una disoluci n es una mezcla homog nea de dos o m s sustancias donde el componente que se encuentra en mayor proporci n, generalmente l quido, se llama disolvente y a los dem s componentes (uno o varios) se les denomina solutos. La composici n de una disoluci n se puede expresar de diferentes formas : - Tanto por ciento en peso (% en peso): gramos de soluto en 100 g de disoluci n. - Gramos por litro (g/L): gramos de soluto en 1 litro de disoluci n. - Molaridad (M): moles de soluto en 1 litro de disoluci n. - Molalidad (m): moles de soluto en 1 kg de disolvente. En el laboratorio hay que preparar DISOLUCIONES de una determinada concentraci n. Para ello hay que pesar una cantidad determinada de sustancia s lida o medir un determinado volumen de disoluci n concentrada y posteriormente diluir (agregar disolvente) hasta un volumen determinado.

3 Para la medida de masas se utiliza la balanza y para la medida de vol menes de l quidos pipetas, buretas, probetas y matraces aforados. El alumno debe preparar las DISOLUCIONES que se indican a continuaci n, para lo que previamente debe realizar los c lculos pertinentes, tomando los datos de los frascos o botes de reactivos a utilizar. Todo el material a utilizar debe estar perfectamente limpio. PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL Material Reactivos 1 Vaso de precipitados de 100 mL 1 Pesasustancias - NaOH (s) 1 Matraz aforado de 50 mL 1 Embudo - H2SO4(ac) 1 M 1 Matraz aforado de 100 mL 1 Varilla de vidrio 1 Bureta Frasco lavador con agua destilada En esta primera parte de la pr ctica, prepararemos las DISOLUCIONES de los reactivos que utilizaremos posteriormente para determinar la concentraci n de una disoluci n.

4 2 Preparaci n de 100 mL de disoluci n de NaOH 0,200 M Se calcula la cantidad de s lido necesario, en gramos (Nota de seguridad: irritante. Irrita los ojos y la piel. No ingerir. Usar guantes). Indica en el recuadro de abajo, los c lculos efectuados para la preparaci n de la disoluci n de NaOH 0,200 M: Los gramos necesarios de hidr xido de sodio se pesan en la balanza utilizando un pesasustancias. Se trasvasa a un vaso de precipitados, enjuagando el pesasustancias con agua destilada sobre el vaso para recoger el s lido que pudiera haber quedado adherido a l. Se a ade agua destilada hasta un volumen aproximadamente la mitad del volumen final. Se agita con una varilla de vidrio hasta que el s lido est disuelto y la disoluci n obtenida se vierte, mediante un embudo, en el matraz aforado de 100 mL.

5 Se enjuaga el vaso con peque as porciones de agua destilada, que se van a adiendo al matraz aforado. Finalmente se completa con agua destilada hasta el volumen deseado (enrase del matraz). Se pone el tap n y se agita, volte ndolo varias veces, para conseguir homogeneizar la disoluci n. Preparaci n de 50 mL de disoluci n de H2SO4 0,100 M En este caso vamos a preparar esta disoluci n a partir de otra m s concentrada (disponemos de H2SO4 1,00 M) (Nota de seguridad: el cido sulf rico es corrosivo. Usar guantes y gafas). Hemos de calcular el volumen de disoluci n concentrada que contiene la cantidad de H2SO4 puro que necesitamos. Indica en el recuadro de abajo, los c lculos efectuados para la preparaci n de la disoluci n de cido sulf rico 0,100 M: Para preparar la disoluci n diluida de cido sulf rico, se toma un matraz aforado de 50 mL perfectamente limpio, se le a ade agua destilada hasta aproximadamente la mitad del volumen y despu s en una vitrina o campana extractora de gases, a adimos el volumen calculado de H2SO4 concentrado, midi ndolo con una bureta.

6 Se a ade m s agua destilada y al final se completa gota a gota con agua destilada hasta la l nea de enrase del matraz aforado con la ayuda de un cuentagotas o una pipeta Pasteur, se pone el tap n y se agita volte ndolo varias veces para conseguir una disoluci n homog nea. Completar las cuestiones 1 y 2. 3 B. VALORACI N DE UNA DISOLUCI N DE CIDO SULF RICO FUNDAMENTO TE RICO En una valoraci n, una disoluci n de concentraci n exactamente conocida, se agrega de forma gradual a otra disoluci n de concentraci n desconocida hasta que hayan reaccionado cantidades estequiom tricas de los reactivos de ambas DISOLUCIONES . Si conocemos el volumen de las dos DISOLUCIONES , adem s de conocer la concentraci n de la primera disoluci n, podemos calcular la concentraci n de la disoluci n desconocida.

7 El punto en el cual los dos reactivos han reaccionado completamente en cantidades estequiom tricas, se denomina punto de equivalencia de la valoraci n. En una reacci n entre NaOH y HCl: NaOH(ac) + HCl(ac) NaCl(ac) + H2O(l) se cumplir que, en el punto de equivalencia: n de moles de cido = n de moles de base M cido xV cido = Mbase x Vbase Conocidos tres factores de la ecuaci n anterior podr calcularse el cuarto. En el punto de equivalencia de esta valoraci n el pH de la disoluci n ser neutro y, por tanto, para detectar el punto final de esta valoraci n hay que elegir un indicador que cambie de color al pH adecuado. Si se pretende determinar la concentraci n de un cido dipr tico como el cido sulf rico, la reacci n se representar a: 2 NaOH(ac) + H2SO4(ac) Na2SO4(ac) + 2H2O(l) y en este caso, dada la estequiometr a de la reacci n, en el punto de equivalencia se cumplir que: 2 x n de moles de cido = n de moles de base 2 x M cido x V cido = Mbase x Vbase Antes de utilizar el hidr xido de sodio, debe determinarse su concentraci n exacta, ya que dicha sustancia es higrosc pica y puede carbonatarse en contacto con el di xido de carbono del aire.

8 Esto hace que su concentraci n no pueda determinarse simplemente por medidas de masa y volumen. Para ello, se utiliza un patr n primario, una sustancia que sea una especie pura, estable y no higrosc pica. Un ejemplo de este tipo de sustancias es el hidr geno ftalato de potasio (KHC8H4O4), un s lido blanco soluble que se consigue comercialmente de forma muy pura, cuya masa puede determinarse con precisi n y que dar lugar a una disoluci n de concentraci n precisa y estable. PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL Material Reactivos Bureta Disoluci n de H2SO4 0,100 M Pipeta de 10 mL Disoluci n de NaOH 0,200 M Erlenmeyer de 250 mL Fenolftaleina al 0,20% en etanol Vaso de precipitados Hidr geno ftalato de potasio s lido Probeta de 100 mL Valoraci n del hidr xido de sodio Pesar con la m xima precisi n posible (anotar la medida exacta de la balanza) unos 0,75 g de KHC8H4O4 sobre un pesasustancias en una balanza de tres decimales.

9 Verter el contenido del pesasustancias en un matraz erlenmeyer de 250 mL. Lavar con agua desionizada el pesasustancias 4 sobre el matraz para arrastrar el s lido que haya podido quedar adherido a las paredes del pesasustancias. A adir en total unos 100 mL de agua desionizada y disolver completamente el ftalato. A adir dos gotas de la disoluci n de fenolftaleina (Nota de seguridad: muy inflamable, por estar disuelta en etanol). Preparar la bureta limpi ndola y enjuag ndola con una peque a porci n de la disoluci n de base (NaOH) y llen ndola hasta el punto de enrase con esta disoluci n. (Nota de seguridad: irritante. Irrita los ojos y la piel. No ingerir. Usar guantes). A adir, gota a gota, la disoluci n de NaOH desde la bureta al erlenmeyer, agitando continua y suavemente, hasta que se produzca el viraje del indicador.

10 En ese instante se habr alcanzado el punto final de la valoraci n. Leer y anotar el volumen de NaOH utilizado. Repetir la valoraci n. Completar la cuesti n 3. Valoraci n del cido sulf rico Preparar la bureta limpi ndola y enjuag ndola con una peque a porci n de la disoluci n de base (NaOH) y llen ndola hasta el punto de enrase con esta disoluci n. (Nota de seguridad: irritante. Irrita los ojos y la piel. No ingerir. Usar guantes). Esta operaci n no es necesaria, ya que la bureta contiene ya la disoluci n de NaOH valorada en el apartado anterior. Medir con la pipeta unos 5 mL de la disoluci n de cido sulf rico cuya concentraci n se va a determinar (tomar nota del volumen exacto) y ponerlo en el erlenmeyer. A adir unos 100 mL de agua destilada para diluir la muestra y observar con claridad el viraje del indicador.