Practica 4

Universidad Nacional Autónoma de México Facultad de Química Laboratorio de Química General I

Práctica 4. Solubilidad.

Introducción A medida que un soluto sólido comienza a disolverse en un disolvente, la concentración de partículas de soluto en la disolución aumenta, y lo mismo sucede con la probabilidad de que choquen con la superficie del sólido. Este choque podría hacer que la partícula quedara otra vez unida al sólido. Este proceso, que es lo opuesto al proceso de disolución, se denomina cristalización. Por tanto, en una disolución que está en contacto con soluto no disuelto se dan dos procesos opuestos.

La cantidad de soluto que se puede disolver en una cantidad determinada de un disolvente es limitada. De hecho, la cantidad máxima en la que ambos componentes se pueden mezclar formando una fase homogénea depende de la naturaleza de ambos y de la temperatura.

La cantidad máxima (en gramos) de cualquier soluto que se puede disolver en 100 g de un disolvente a una temperatura dada se denomina solubilidad de ese soluto a esa temperatura. Así, la solubilidad se expresa en gramos de soluto por 100 g de disolvente. Si disolvemos menos soluto del necesario para formar una disolución saturada, la disolución está insaturada, por lo cual el disolvente puede seguir admitiendo más soluto. Las disoluciones saturadas son aquellas que no pueden seguir admitiendo más soluto, es decir, hay un equilibrio entre la cantidad de soluto y la cantidad del disolvente. Por ultimo las disoluciones que contienen una cantidad de soluto mayor que la necesaria para formar una disolución saturada se llaman sobresaturadas, estas moléculas del soluto están presentes en una concentración mayor que su concentración de equilibrio, por lo cual son inestables. El grado en el que una sustancia se disuelve en otra depende de la naturaleza tanto del soluto como del disolvente, aunque también depende de la temperatura y en el caso de los gases de la presión. Un factor que determina la solubilidad son las fuerzas de atracción relativas entre las moléculas de disolvente y el soluto. Por ejemplo, las fuerzas de atracción entre las moléculas del gas y del disolvente son principalmente fuerzas de dispersión de London, las cuales aumentan al incrementarse el tamaño y la masa de las moléculas del gas. En general, cuanto mayor sean las atracciones entre el soluto y las moléculas de disolvente, mayor será la solubilidad. Las solubilidades de los sólidos y líquidos no tienen un efecto apreciable de la presión, mientras que la solubilidad de un gas en cualquier disolvente aumenta al incrementar la presión del gas sobre el disolvente, es decir, la solubilidad del gas aumenta en proporción directa a su presión parcial sobre la disolución. La solubilidad de la mayor parte de los solutos sólidos en agua aumenta al incrementarse la temperatura de la disolución. Sin embargo, hay unas cuantas excepciones a esta regla, como se observa con el Ce2(SO4)3, cuya curva de solubilidad tiende hacia abajo al aumentar la temperatura. Por el lado contrario, con los solutos sólidos, la solubilidad de los gases en agua disminuye al aumentar la temperatura. En general, la solubilidad de una sustancia en un determinado disolvente aumenta a medida que se eleva la temperatura. Si se mide la cantidad de un soluto que se disuelve en 100 g de agua a diferentes temperaturas, al representar estos datos gráficamente se obtienen unas gráficas llamadas curvas de solubilidad.

Solubilidades de varios compuestos iónicos en agua en función de la temperatura.

Cuestionario previo

1. Investiga las siguientes definiciones: Soluto: Son la o las sustancias en menor proporción y que se encuentra disueltas en el solvente. Disolvente: Es la sustancia que se encuentra en mayor proporción. Disolución: Son mezclas homogéneas de dos o más sustancias.

2. ¿Qué características presentan las disoluciones no saturadas (o insaturadas), saturadas y sobresaturadas? Insaturadas: hay menor cantidad de soluto, por lo cual el disolvente puede seguir admitiendo más soluto. Saturadas: hay un equilibrio entre la cantidad de soluto y la cantidad del disolvente, por lo cual, el disolvente no puede seguir admitiendo más soluto. Sobresaturadas: son inestables, estas disoluciones contienen una mayor cantidad del soluto del que el disolvente puede disolver.

3. ¿Qué diferencia existe entre propiedades extensivas e intensivas? Menciona tres ejemplos de propiedades intensivas. Que las propiedades intensivas no dependen de la cantidad de sustancia, por ejemplo, temperatura, presión y densidad, mientras que las extensivas sí dependen de la cantidad de sustancia.

4. ¿Cómo se define la solubilidad? Es la capacidad de cierta sustancia para disolverse en otra, esta puede ser expresada en porcentaje de soluto o en unidades como moles por litro o gramos por litro.

5. ¿Cómo afecta la temperatura a la solubilidad de una sal iónica? A medida que la temperatura aumenta, las partículas del sólido se mueven más rápido, por lo cual aumenta la interacción con más partículas del disolvente y produce que las moléculas del solido se disuelvan de una manera más rápida.

6. ¿Qué relación existe entre la temperatura de cristalización y la solubilidad? Las relaciones de equilibrio para los sistemas de cristalización se presentan en forma de curvas de solubilidad. En las curvas la solubilidad se expresa en por ciento de peso de soluto a peso de solvente, también representan la solubilidad de soluciones saturadas a diferentes temperaturas. La saturación es el resultado del equilibrio entre la fase sólida y la fase líquida, y consecuencia de la igualación de sus potenciales químicos

7. Consultando la curva de solubilidad de NaNO3, contesta las siguientes preguntas: a) ¿Es posible disolver 80 g de NaNO3 en 100 ml de H2O a 20 °C? Si b) ¿Esta disolución será saturada o insaturada? Insaturada c) ¿Es posible disolver 87.6 g de NaNO3 en 100 ml de H2O a 20 °C? Si d) ¿Esta disolución será saturada o insaturada? Saturada e) ¿Es posible disolver 95 g de NaNO3 en 100 ml de H2O a 20 °C? No f) ¿Esta disolución será saturada o sobresaturada? Sobresaturada g) ¿Cuántos gramos de NaNO3 se pueden disolver en 50 ml de agua a 60 °C? Aproximadamente 61 g de NaNO3

8. ¿Es la tendencia del NaNO3 igual para todas las sales? Menciona algunos ejemplos No, ya que, en la mayoría de las sales, la tendencia de la solubilidad aumenta gradualmente al incrementar la temperatura, es decir, a mayor temperatura mayor solubilidad, por ejemplo, en el Nitrato de Potasio (KNO3), Bromuro de Sodio (NaBr), Bromuro de Potasio (KBr). En otros casos como en el Cloruro de Sodio (NaCl), el incremento de la solubilidad es un tanto constante, ya que presenta un cambio mínimo. Un caso particular es el Sulfato de Sodio (Na2SO4), el cual, según su curva de solubilidad, está disminuye conforme aumenta la temperatura.

Bibliografía o Chang, R. (2013). Química. 11ª. México: McGraw-Hill o Garritz, A., Gasque, L., Martínez, A. (2005). Química Universitaria. México: Pearson. o Castillejos, A. (2006). Conocimientos fundamentales de química. Volumen I. México: Pearson o GRM. (abril de 2017). Hoja de seguridad Nitrato de Potasio MSDS. Recuperado el 28 de agosto de 2019 de http://www.gtm.net/images/industrial/n/NITRATO%20DE%20POTASIO.pdf o Flores, A. (2017) Análisis de un gráfico de curvas de solubilidad. [Imagen] Recuperado el 28 de agosto de 2019 de https://ejercicios-fyq.com/?Analisis-de-ungrafico-de-curvas-de-solubilidad