E
PRÁCTICA 9
SOLUBILIDAD.
2010
Universidad Autónoma del Estado de
Hidalgo
Erick Josimar Ortiz Romero
OBJETIVO.
1. Efectuar la determinación cuantitativa de la solubilidad del ácido benzoico a diferentes temperaturas.
2. Mejorar el conocimiento, manejo del equipo de laboratorio, y los métodos experimentales.
3. Elaborar conclusiones en relación a las observaciones hechas y los resultados obtenidos.
INTRODUCCIÓN. La Solubilidad
“La solubilidad es la medida o magnitud que indica la cantidad máxima de soluto que puede disolverse en una cantidad determinada de solvente y a una temperatura dada”.
Las unidades de expresión para la solubilidad son variadas, en general se expresa en g/l (gramos/litros). Ejemplo: La solubilidad de la sal común (cloruro de sodio) es de 360 g/l en agua a 20ºC. Este valor indica que en un litro de agua (1000 cc) a 20ºC, la cantidad máxima de cloruro de sodio que se puede disolver es 360 gramos.
Pueden presentarse dos situaciones en particular para la solubilidad:
Si dos solutos son solubles en un mismo solvente, dependiendo de las cantidades (pequeñas) pueden disolverse ambos sin ninguna dificultad, pero en general la sustancia de mayor solubilidad desplaza de la
solución a la de menor solubilidad, ejemplo: al agregar azúcar o sal a una bebida, inmediatamente se produce el escape del gas disuelto en ella.
Si un soluto es soluble en dos solventes inmiscibles (no se mezclan) entre sí, el soluto se disuelve en ambos solventes distribuyéndose proporcionalmente de acuerdo a sus solubilidades en ambos solventes.
Tipos de soluciones con respecto a la solubilidad.
Solución Insaturada: “Es aquella en que la cantidad de soluto disuelto es inferior a la que indica su solubilidad” esta solución se reconoce
experimentalmente agregándole una pequeña cantidad de soluto y esta se disolverá.
Solución Saturada: “Es aquella en que la cantidad de soluto disuelto es igual a la que indica su solubilidad”. Este tipo de solución se reconoce experimentalmente agregándole una pequeña cantidad de soluto y no se disolverá.
Solución Sobresaturada: “Es aquella en que la cantidad de soluto
disuelto es mayor a la que indica su solubilidad”. Este tipo de solución se reconoce experimentalmente por su gran “inestabilidad” ya que al
agitarla o al agregar un pequeño cristal de soluto (cristal de siembra o semilla de cristal) se provoca la cristalización del exceso de soluto disuelto.
Factores que condicionan o modifican la solubilidad.
Como se ha comprobado mediante experiencias cotidianas, hay sustancias muy solubles en agua (azúcar), otras muy poco solubles y otras prácticamente insolubles (aceite), por lo tanto la solubilidad no posee siempre valor fijo o constante sino que depende de ciertos factores que harán de la solubilidad un valor que puede ser aumentado o disminuido según sea el factor modificante y éstos son los siguientes:
La Temperatura:
Este factor solo modifica la solubilidad de solutos sólidos y gaseosos, los líquidos no sufren ninguna alteración en su solubilidad, solo hasta que sean miscibles entre sí (que se mezclen).
En el caso de los sólidos: en general un aumento de la temperatura provocará un aumento de la solubilidad aunque existen casos donde la
solubilidad sufre una pequeña variación e incluso casos donde al aumentar la temperatura la solubilidad disminuye.
En el caso de los gases: un aumento de la temperatura produce siempre una
disminución de la solubilidad y vise-versa. Si se coloca en un recipiente una pequeña cantidad de bebida gaseosa, al ser calentada, se observa
inmediatamente una efervescencia derivada del escape de gas (dióxido de carbono) de la solución. Si se calienta agua, esta pierde el aire disuelto en ella.
La Presión:
Este factor no produce alteración alguna en las solubilidades de sólidos y líquidos.
La presión modifica considerablemente la solubilidad de un gas y actúa de la siguiente forma: “Un aumento de la presión producirá siempre un aumento de la solubilidad del gas y vise-versa, siempre que la temperatura permanezca constante” (la temperatura también modifica la solubilidad de un gas. Esta mitificación se conoce con términos matemáticos como “ley de Henry” que dice: “La solubilidad de un gas es directamente proporcional a la presión del gas sobre la superficie del líquido a temperatura constante”.
Esto se puede comprobar fácilmente con la siguiente experiencia:
Las bebidas y el champagne, contienen un gas disuelto (dióxido de carbono) a una alta presión, sobre todo el champagne, de ahí que al abrirlos se produzca una disminución de la presión y el gas escapa violentamente de la solución. Esto se puede evitar un cierto grado
los gases, su solubilidad varía en forma contraria con la presión y la temperatura.
Naturaleza Química del Soluto y el Solvente:
Este factor podemos tomarlo en términos sencillos en el siguiente sentido: “Una sustancia podrá ser muy soluble en un determinado solvente, pero esto no permite asegurar que lo sea en otros solventes”, para ejemplificar lo dicho, hay que observar la solubilidad del azúcar y el yodo (en g/100g de solvente a 20ºC), utilizando como solventes agua y alcohol.
SOLVENTE AZUCAR YODO
AGUA 179 0.029
ALCOHOL 0.9 20.5
Se puede notar claramente que el azúcar es muy soluble en agua pero poco soluble en alcohol, a su vez el yodo es muy poco soluble en agua pero muy soluble en alcohol.
En realidad la “Naturaleza Química” tiene que ver con el tipo de “Unión o Enlace Quimico” que posee el soluto y el solvente, esto se puede resumir en la siguiente frase:
“Lo semejante disuelve a lo semejante”
Producto de la Solubilidad
Kps Es la constante de equilibrio que se aplica a la disolución de un compuesto poco soluble.
Incluso en las sustancias más insolubles hay siempre una pequeña proporción de partículas que pasan a la disolución. Esto se puede indicar en un campo iónico como un equilibrio entre la forma sólida y los iones en disolución. Este equilibrio está desplazado claramente hacia la forma iónica no disociada.
A la constante de equilibrio se la denota constante del producto de solubilidad o también producto de solubilidad
Cuanto menor sea el producto de solubilidad menor solubilidad tendrá la sustancia.
MATERIALES Y REACTIVOS UTILIZADOS DURANTE LA PRÁCTICA.
CANTIDAD REACTIVOS ESPECIFICACIONES
0.3 g Ácido benzoico Grado técnico
10 ml Alcohol etílico Grado técnico, 96° g. L. 50 ml Hidróxido de sodio 0.05 N Grado técnico
CANTIDAD MATERIAL Y EQUIPO ESPECIFICACIONES
3 Tubos de ensayo grandes de 18 X 200 mm, de vidrio 3 Matraz Erlenmeyer de 125 ml, de vidrio
1 Bureta graduada de 25 ml, de vidrio 1 Pinzas para bureta
1 Pinzas para tubo de ensayo 1 Espátula
3 Agitadores de vidrio
1 Vaso de precipitado de 400 ml, de vidrio 1 Soporte universal
1 Anillo metálico de 6 a 10 cm de diâmetro 1 Tela con centro de asbesto de 10 cm aproximadamente 1 Mechero de Bunsen 1 Probeta de 25 ml, de vidrio 1 Pipeta de 10 ml, de vidrio 1 Termómetro De – 10 °C a 150 °C 1 Pizeta 1 Matraz aforado De 50 ml
DESARROLLO DE LA PRÁCTICA.
Una vez preparada la solución de NaOH procedimos a tomar 3 tubos de ensayo, limpios y secos, y etiquetarlos. En cada tubo se colocó 0.1 g de ácido benzoico, más 10 ml de agua destilada a 60°C de temperatura y agitamos. Después se colocaron los tubos en un vaso de precipitado y vertimos agua hasta que el nivel sobrepasara el nivel de las soluciones dentro de los tubos. Calentamos el contenido del vaso hasta alcanzar una temperatura de 70°C. Hay que recalcar que las soluciones eran agitadas hasta lograr que el soluto se diluyera.
Al alcanzar los 70°C se retiró el primer tubo. Cuando empezaron a aparecer los primeros cristales en el tubo se procedió, rápidamente, se extrajo la mayor cantidad disolución posible. Se tuvo cuidado de no acarrear ningún cristal. Además se midió la temperatura del tubo.
La solución obtenida se vertió a un matraz, mientras que la pipeta se lavó con etanol para eliminar residuos.
Cuando la temperatura del primer matraz se redujo en 5°C se procedió a retirar el segundo tubo. Se aplicó el mismo procedimiento que con el primer tubo. Al descender la temperatura del matraz, nuevamente, 5°C se extrajo el tercer y último tubo y se aplicó el procedimiento anterior.
Al terminar, se añadió dos gotas de fenoftanleína a los matraces que contenían las soluciones obtenidas.
RESULTADOS Y OBSERVACIONES.
Los resultados obtenidos se presentan en la siguiente tabla. Tubo Temperatura a la
que extrajo el tubo del matraz.
Temperatura del tubo al aparecer los
cristales. Volumen de NaOH (mL) Volumen de NaOH (L) 1 70°C 68°C 10.8 0.0108 2 65°C 63°C 16.0 0.016 3 60°C 53°C 8.9 0.0089
Las cantidades extraídas de los tubos, instantes después de aparecer los cristales, variaron cada vez. Del tubo 1 se extrajo 2.5 ml, del segundo tubo 6 ml. y del tubo 3 5 ml.
CUESTIONARIO.
Anote los resultados de la práctica en la siguiente tabla:
Tubo Temperatura a la que extrajo el tubo
del matraz.
Temperatura del tubo al aparecer los
cristales. Volumen de NaOH (mL) Volumen de NaOH (L) 1 70°C 68°C 10.8 0.0108 2 65°C 63°C 16.0 0.016 3 60°C 53°C 8.9 0.0089
1.- Con los resultados de la tabla, calcule las solubilidades del ácido benzoico en gramos por 1000 g de agua, considerando que la densidad de la solución es 1 g /ml. Efectúe el cálculo para cada una de las temperaturas medidas, utilizando la siguiente fórmula:
PMácido benzócio= 122.1 g/mol
S (g/1000g) = Gramos de ácido benzoico/1000 gr de agua
Anote sus resultados en la siguiente tabla:
Tubo Temperatura Solubilidad (g/1000 g de
agua)
1 68°C 2.63*10-3
2 63°C 1.63*10-3
3 53°C 1.08*10-3
2.- Calcule la concentración del ácido benzoico en moles/litro
S (g/1000g)
[Ácido benzóico] (mol/L) =
PM ácido benzóico (mol/L)
Anote sus resultados en la siguiente tabla:
Tubo Temperatura [Ácido benzóico] (mol/L)
1 68°C 0.02
2 63°C 0.01
3 53°C 0.009
3.- Calcule el KPS para cada temperatura: Kps = [sA-][sC+]
Anote sus resultados en la siguiente tabla:
Tubo Temperatura KPS
1 2 3
CONCLUSIONES
Pudimos determinar, mediante datos obtenidos durante la experimentación, la solubilidad del ácido benzoico a diferentes temperaturas. Lamentablemente el mal manejo de los instrumentos nos brindó ciertos datos erróneos que afectaron los resultados finales.
BIBLIOGRAFÍA
Chang, Raymond. Química General Mc Graw-Hill Novena edición.
Chang, Raymond. CONCEPTOS ESENCIALES DE QUÍMICA
GENERAL, AÑO 2006
Apuntes de Química Tercer Año de Educación Media.
Editorial Salesiana Chile, año 1989.
Fundamentos de Química general Segunda Edición.
Editorial Mc Graw - Hill México, año 1991.
