informe solubilidad de sustancias
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informe de solubilidad de sustancias y diagramas de solubilidadTRANSCRIPT
UNIVERSIDAD CENTRAL DEL ECUADOR
FACULTAD DE INGENIERÍA QUÍMICA
LABORATORIO DE QUÍMICA GENERAL II
SOLUBILIDAD Y DIAGRAMA DE SOLUBILIDAD
PRACTICA # 1
Paralelo 3
GRUPO N° 121
INTEGRANTES:
1. Erick Flores
AYUDANTE:
Estefanía Betancourt
Quito-Ecuador
1
RESUMEN
Determinación de la gran importancia de los factores físicos y químicos que puedan
afectar la solubilidad de sustancias. Se procedió al montaje el equipo con la ayuda de los
materiales del laboratorio a ser usados, seguidamente de la comparación de sustancias,
cada una sometida a diferentes procesos, con lo cual se pudo hacer el respectivo análisis
de las propiedades de las soluciones, realizando varias observaciones y la elaboración,
mediante la experimentación, de un diagrama de solubilidad. La práctica dio arrojo
resultados de la experiencia de observar solidos solubles en líquidos por varios factores
que pudieran influyen en el proceso y elaboración experimental de la curva de
solubilidad al momento de anotar mal los valores. Concentrándose en la observación de
las cualidades que son evidentes al momento de solubilizar sustancias mediante las
diferentes tipos de pruebas realizadas con diferentes químicos.
DESCRIPTORES: OBSERVACIONES/ PROCESOS/ SOLUBILIDAD/
SUSTANCIAS/ CUALIDADES/ FACTORES_FISICOS Y
FACTORES_QUIMICOS/ DIAGRAMA_DE_SOLUBILIDAD
PRACTICA N° 1
TEMA: SOLUBILIDAD Y DIAGRAMA DE SOLUBILIDAD
1. OBJETIVOS
1.1. Observar la influencia de los factores físicos y químicos que afectan la
solubilidad.
1.2. Construir la curva de solubilidad en función de la temperatura en base a
datos experimentales.
2. TEORÍA.
2.1. Polaridad (Moléculas Polares y Apolares).
“Es una propiedad de las moléculas que representa la separación de las
cargas eléctricas en la misma molécula. Esta propiedad está íntimamente
relacionada con otras propiedades como l solubilidad, el punto de fusión, el
punto de ebullición, las fuerzas intermoleculares, etc. La polaridad es una
característica muy importante ya que puede ayudarnos a reconocer
moléculas (por ejemplo a diferenciar el trans-dicloroetano que es apolar y el
cis-dicloroetano que es fuertemente polar). También es importante en
disoluciones ya que un disolvente polar solo disuelve otras sustancias
polares y un disolvente apolar solo disuelve sustancias apolares ("semejante
disuelve a semejante").” (Desconocido, 2015)
Moléculas polares
Son aquellas que uno de sus extremos está cargado positivamente, el otro de
manera negativa. Además de tener enlaces polares no son simétricos.
(Aldabe, Aramendía, Bonazzola, & Lacreu, 2004)
Imagen 2.1-1. Molécula polar.
Fuente: (Aldabe, Aramendía, Bonazzola, & Lacreu, 2004)
Moléculas apolares
Son aquellas moléculas que atraen los electrones del enlace que son iguales.
Recordando igual su geometría molecular. (Aldabe, Aramendía, Bonazzola,
& Lacreu, 2004)
Imagen 2.1-2. Molécula no polar.
Fuente: (Aldabe, Aramendía, Bonazzola, & Lacreu, 2004)
2.2. Fuerzas intermoleculares.
Se definen como el conjunto de fuerzas atractivas y repulsivas que se
producen entre las moléculas como consecuencia de la presencia o
ausencia de electrones. Las fuerzas intermoleculares que actúan entre
las moléculas se clasifican en: las fuerzas de van der Waals, asociación
de dipolos y los enlaces por puente de hidrógeno. (Allinger , 1984)
Fuerzas de van der Waals.
Son las de trascendencia más amplia puesto que afectan a toda clase de
átomos y moléculas sin excepción. Son de capital importancia en
cuanto determinan las propiedades de los líquidos. (Allinger , 1984)
Fuerzas de asociación de dipolos (dipolo-dipolo).
Este tipo de interacción aparece solamente entre moléculas polares.
Esta interacción se produce por las atracciones electrostáticas que se
producen entre la zona cargada negativamente de una molécula y la
positiva de otra, lo que provoca que las moléculas se vayan orientando
unas con respecto a otras. Así, por ejemplo, si las moléculas polares
constituyen un gas (por ejemplo SO2, HCl, etc.) y están sometidas a
fuerzas de orientación de cierta importancia, este gas será fácilmente
licuable. Al disminuir ligeramente la temperatura, decrece la agitación
térmica, los dipolos se orientan entre sí, las moléculas se asocian y se
produce un estado más condensado (líquido). (Allinger , 1984)
Fuerzas de enlaces de puentes de Hidrógeno.
Los enlaces de hidrógeno intermoleculares producen un espectacular
incremento en los puntos de ebullición de los alcoholes sobre la
mayoría de los demás compuestos de peso molecular análogo. (Allinger
, 1984)
2.3. Factores que afectan la solubilidad de líquidos y sólidos.
“No todas las sustancias son solubles en las demás sustancias. Como
hemos mencionado, el aceite y el agua son inmiscibles. El aceite no es
soluble en agua. Algunos solutos son más difíciles de disolver que otros.
Los factores que afectan la solubilidad de líquidos y sólidos tenemos
como los más importantes tenemos a (Glynn & Heinke, 1999):
Superficie de contacto.
Al aumentar la superficie de contacto del soluto, la cual se favorece por
pulverización del mismo, con el solvente, las interacciones soluto-
solvente aumentarán y el cuerpo se disuelve con mayor rapidez. (Daub &
Seese, 1996)
La naturaleza del soluto y del disolvente.
La solubilidad es mayor entre sustancias cuyas moléculas son análogas,
eléctrica y estructuralmente. Cuando existe semejanza en las propiedades
eléctricas del soluto y disolvente, las fuerzas intermoleculares son
fuertes, favoreciendo la disolución de una en otra. (Daub & Seese, 1996)
Presión.
La presión no afecta notablemente la solubilidad de los solutos sólidos y
líquidos, pero sí la de los solutos gaseosos. Al aumentar la presión en una
disolución cuyo soluto es un gas, se produce un incremento en la
solubilidad del gas en el disolvente. (Daub & Seese, 1996)
Temperatura.
La temperatura afecta la rapidez y grado de solubilidad. Al aumentar la
temperatura se favorece el movimiento de las moléculas en solución y
con ello su rápida difusión. Además, una temperatura elevada hace que la
energía de las partículas del sólido, moléculas o iones sea alta y puedan
abandonar con facilidad la superficie, disolviéndose. (Glynn & Heinke,
1999)
3. PARTE EXPERIMENTAL.
3.1. Materiales y Equipos.
3.1.1. Balanza.
3.1.2. Probeta. [R: 100ml; A: +/- 2ml]
3.1.3. Vasos de precipitación. [R:200ml; A: +/-50 ml]
3.1.4. Mechero.
3.1.5. Piseta.
3.1.6. Tubos de ensayo.
3.1.7. Pinzas para tubos de ensayo.
3.1.8. Cronómetro.
3.1.9. Termómetro. [R:200°C; A: +/-2°C]
3.1.10. Reverbero.
3.2. Sustancias y Reactivos.
3.2.1. Agua destilada. [H20 (l)]
3.2.2. Sulfato de Cobre. [CuSO4 (s)]
3.2.3. Nitrato de potasio. [KNO3 (s)]
3.2.4. Yodo. [I (s)]
3.2.5. Alcohol Industrial. [C2H5OH (l)]
3.2.6. Cloruro de Sodio. [NaCl (s)]
3.3. Procedimiento.
3.3.1. Efectos del tamaño de partícula.
Dividir en dos artes iguales una cantidad de 0,5 g de CuSO4
Pulverizar una de estas porciones
En 2 tubos de ensayo colocar 5 ml de agua y añadir a cada
uno las partes de sulfato; la pulverizada colocarla en el
segundo tubo.
Dejar en reposo los tubos.
Anotar las observaciones.
3.3.2. Efectos de la temperatura.
Dividir en dos partes iguales 0,5 g de CuSO4.
Colocar en dos tubos de ensayo 5 ml de agua y añadir a cada
uno el CuSO4.
En baño María, calentar uno de los tubos hasta 40° C.
Dejar el otro a temperatura ambiente.
Anotar las observaciones.
3.3.3. Efectos de la naturaleza del solvente y soluto.
Tomar dos tubos de ensayo, en el primero añadir 2 ml de agua
y en el segundo 2 ml de alcohol industrial.
Añadir una pequeña e igual cantidad de cristales de yodo en
ambos tubos de ensayo.
Repetir el proceso para la sal casera NaCl.
En un tubo de ensayo añadir 2 ml de agua y 10 gotas de
alcohol industrial.
Anotar las observaciones.
3.3.4. Diagrama de solubilidad.
Pesar 3 g de Nitrato de Potasio y colocarlo en un tubo de
ensayo.
Añadir 3 ml de agua destilada.
Someter a calentamiento en baño María hasta que se haya
solubilizado totalmente la sal.
Tomar el valor de la temperatura en el momento en que se
haya solubilizado todo el sólido.
Dejar enfriara hasta que se formen los nuevos cristales.
Añadir 1 ml más de agua y someter a calentamiento.
Repetir el procedimiento hasta que ya no se formen los
cristales, añadiendo cada vez 1 ml de agua.
Registrar los datos.
4. OBSERVACIONES
Tabla 4.1-1
Efectos del Tamaño de la Partícula
Tamaño de
partícula
Observaciones
Cristales
Al mezclar el soluto en el agua, este va al fondo del tubo de ensayo y la
solución toma una ligera tonalidad azul.
Polvo
Debido a que el soluto esta pulverizado la solución presenta una tonalidad azul
con una pequeña cantidad de soluto en el fondo del tubo de ensayo.
Tabla 4.1-2
Efectos de la Temperatura
Sustancia Temperatura Observaciones
(°C)
CuSO4 Ambiente
La reacción del CuSO4 en agua tiene una
velocidad de reacción lenta y quedan partes
de soluto en el fondo del tubo de ensayo.
40
Al someter el CuSO4 en agua la reacción es
instantánea debido a que se le aplica
temperatura.
Tabla 4.1-3
Efectos de la naturaleza de solvente y soluto
N Soluto Solvente Observaciones
1
Yodo H2O
La solución no presenta una tonalidad café
debido a que el yodo no es muy soluble
con el agua.
2 Yodo C2H5OH
Al colocar yodo con el alcohol, ambos se
mezclan y la solución toma una tonalidad
café.
3 NaCl H2O Se solubilizó completamente el NaCl en el
agua.
4 NaCl C2H5OH
No se solubilizo por completo, quedaron
pequeños cristales en el fondo del tubo de
ensayo.
5 C2H5OH H2O
La solución es homogénea porque en todas
sus partes tiene la misma composición
química.
5. DATOS
5.1. Datos experimentales
Tabla 5.1-1
Datos de solubilidad para Nitrato de Potasio, m= 2g.
V (ml) T [°C] Solubilidad T [°C] Cristalización
3 62 47
4 64 45
5 69 43
6 71 42
5.2. Datos adicionales.
Tabla 5.2-1
Densidad del agua.
Sustancia Densidad, (g/ml)
Agua 1
Fuente: Tipler P., Física preuniversitaria, Primera edición, Editorial Reverté,
España, 2006, Pág: 261.
6. CALCULOS.
6.1. Calculo de la solubilidad
E.c. 6.1-1
E.c. 6.1-2
E.c. 6.1-3
Cálculo modelo
Cálculo de la masa de agua.
Cálculo de la solubilidad.
7. RESULTADOS
Tabla 7-1
Solubilidad del nitrato de potasio.
T, C
62 0.667
64 0.5
69 0.4
71 0.333
8. DISCUSION.
Al realizar la práctica se concluyó que esta fue desarrollada con todo éxito ya
que las sustancias eran solubles o poco solubles debido a la polaridad que tenían
cada compuesto sobre el tipo de solvente usado y el método que se usaron para
la determina de la solubilidad de una solución fueron adecuados y convenientes
logrando así una sobre saturación de una de las sustancias que se llevó a cabo
por medio del incremento de temperatura a la solución, este proceso se lleva a
cabo a presión constante, la cual para nuestro caso es la presión a la que se
encuentra Quito, la sobresaturación se lleva a cabo el momento en el que al
incrementar las condiciones con la que se saturo una sustancia se logra disolver
más soluto en el solvente, es decir ya no vuelve a cristalizarse
9. CONCLUSIONES.
9.1. El yodo siendo apolar se solubiliza en mínima cantidad con el agua
debido a que esta es polar.
9.2. El yodo siendo apolar se solubiliza en su mayor parte con el C2H5OH
debido a que este es semipolar propiciando un medio de solubilidad.
9.3. Puesto que el NaCl está unido mediante un enlace iónico, le es fácil al
agua siendo esta polar encerrar al NaCl, atrapando el oxígeno al Na+, siendo
este solubilizado.
9.4. Puesto que el NaCl está unido mediante un enlace iónico, mientras que el
C2H5OH es semipolar motivo por el cual se disuelve parcialmente el NaCl
en C2H5OH.
9.5. El etanol tiene una parte polar, la del radical -OH que es atraída por las
moléculas de agua, que son polares, y como la cadena de carbonos es
pequeña la parte no polar del etanol no influye, presentando solubilidad.
9.6. En la solubilidad, el carácter polar o apolar de la sustancia influye
mucho, ya que, debido a este carácter, la sustancia será más o menos soluble;
por ejemplo, los compuestos con más de un grupo funcional presentan gran
polaridad por lo que no son solubles en éter etílico.
10. APLICACIONES.
La solubilidad de las sustancias nos permite analizar cómo será su
comportamiento frente a otra sustancia o reactivos, por ejemplo, una sustancia
soluble en agua seguramente también lo será en alcoholes (bajo peso molecular).
Esto también nos ayuda a identificar una sustancia de las demás, saber qué
sustancia es la que estamos tratando, esto se llama análisis químico cualitativo.
Éstas son algunas de las aplicaciones e importancia que tiene la solubilidad de
sustancias, ya que es una propiedad sumamente importante.
El diagrama de solubilidad nos ayuda a determina e identificar la solubilidad de
cualquier compuesto a una determinada temperatura, además de determinar la
máxima saturación que puede alcanzar una sustancia dentro de la mezcla de
productos químicos.
11. REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS
11.1. Citas bibliográficas.
Aldabe, S., Aramendía, P., Bonazzola, C., & Lacreu, L. (2004). Química 2. Química en acción. En
S. Aldabe, P. Aramendía, C. Bonazzola, & L. Lacreu, Química 2. Química en acción (págs. 26-27). Buenos Aires: Ediciones Colihue.
Allinger , N. L. (1984). Química orgánica, Volume 1. En N. L. Allinger, Química orgánica, Volume 1 (págs. 95-102). España: Editorial Reverté S.A.
Daub, G. W., & Seese, W. S. (1996). Química. En G. W. Daub, & W. S. Seese, Química (págs. 365-367). México: Pearson Education.
Desconocido. (1 de Noviembre de 2015). Wikipedia, La enciclopedia libre. Obtenido de Wikipedia, La enciclopedia libre: https://es.wikipedia.org/wiki/Polaridad_%28qu%C3%ADmica%29
Glynn, J. H., & Heinke, G. W. (1999). Ingeniería ambiental. En J. H. Glynn, & G. W. Heinke, Ingeniería ambiental (págs. 150-152). México: Pearson educacion.
11.2. Referencias bibliográficas.
Aldabe, S., Aramendía, P., Bonazzola, C., & Lacreu, L. (2004). Química 2. Química en acción. En S. Aldabe, P. Aramendía, C. Bonazzola, & L. Lacreu, Química 2. Química en acción (págs. 26-27). Buenos Aires: Ediciones Colihue.
Allinger , N. L. (1984). Química orgánica, Volume 1. En N. L. Allinger, Química orgánica, Volume 1 (págs. 95-102). España: Editorial Reverté S.A.
Daub, G. W., & Seese, W. S. (1996). Química. En G. W. Daub, & W. S. Seese, Química (págs. 365-367). México: Pearson Education.
Desconocido. (1 de Noviembre de 2015). Wikipedia, La enciclopedia libre. Obtenido de Wikipedia, La enciclopedia libre: https://es.wikipedia.org/wiki/Polaridad_%28qu%C3%ADmica%29
Glynn, J. H., & Heinke, G. W. (1999). Ingeniería ambiental. En J. H. Glynn, & G. W. Heinke, Ingeniería ambiental (págs. 150-152). México: Pearson educacion.
12. ANEXOS.
12.1. Diagrama del Equipo.
Figura 12.1-1.
Diagrama del equipo
Fuente: Laboratorio Centro de Química, UCE
12.2. Diagrama S= f (T) experimental para nitrato de potasio.
Tabla 12.2-1.
Diagrama S= f (T) experimental para nitrato de potasio
Fuente: Elaborado por el grupo N° 7.
12.3. Diagrama S= f (T) teórico para nitrato de potasio.
Tabla 12.3-1.
Diagrama S= f (T) teórico del nitrato de potasio
Fuente: (Daub & Seese, 1996)