Solubilidad-3.1

UNIVERSIDAD NACIONAL AUTONOMA DE MEXICO FACULTAD DE QUIMICA QUIMICA GENERAL I PRACTICA 3: SOLUBILIDAD GRUPO DE LABORATORIO: 52 GABETA 34 PROFESORES: MORALES MORALES FERNANDO RUÍZ MARTÍNEZ ADRIAN ALUMNOS: GABRIEL PEREZ CRISTIAN FACUNDO LICEA ANDRADE MIGUEL ANGEL VÁQUEZ VARGAS MARIA FERNANDA VILLANUEVA ENRÍQUEZ REYNALDO VILLANUEVA MANDUJO FERNANDA

Tabla 1 TUBOS

A

B

C

gKNO3

0.613

1.226

3.065

mL de agua

1

2

5

Tabla 2 Equipo

Tubos

T. cristalización

T. cristalización

T. cristalización

Promedio

1

A

37°C

36°C

37°C

36.6

2

B

35°C

38°C

37°C

36.6

3

C

34°C

41°C

37°C

35°C

4

A

39°C

40°C

41°C

40°C

1. Considerando que a una temperatura dada la sal se disuelve completamente, calcula la concentración de las disoluciones A, B y C, en gramos de sal por cada mililitro de agua y en gramos de sal que se disuelven en 100 mL de agua. Registra tus resultados en la tabla 3. Obtén la T. cristalización promedio para cada serie de tubos y colócala en la segunda columna. Tabla 3 Tubo

T. cristalización g KNO3 mL agua g KNO3/ mL agua g KNO3 / 100 mL de agua promedio A 36.6 0.613 1 0.613 61.3 B 36.6 1.226 2 0.613 61.3 C 35 3.065 3 0.613 61.3 2. ¿Son similares las temperaturas de cristalización de las disoluciones A, B y C? Sí, la temperatura de cristalización del tubo A y el B son la misma en promedio, la del tubo B varía sólo por 1.6 grados Celsius.

3. ¿Por qué? Justifica tu respuesta considerando las concentraciones de las disoluciones A, B y C. Porque su concentración (% M/M) es la misma en los primeros tubos, por lo cual el KNO3 se debe de disolver a la misma temperatura. 4. ¿Qué propiedad de la materia relaciona los gramos de sustancia que se pueden disolver en un volumen de agua a una temperatura específica? Solubilidad 5. ¿Esta propiedad es intensiva o extensiva? Intensiva 6. ¿Por qué? por qué no depende de la cantidad de muestra de la sustancia, la solubilidad será la misma para una sustancia, independientemente de la cantidad que se quiera disolver. 7. ¿A qué temperatura se inicia la cristalización en las disoluciones A, B y C? 36.6°C Tabla 4 Tubos g KNO3 mL de agua

A 0.212 1

B 0.316 1

C 0.453 1

D 0.613 1

E 0.836 1

F 1.060 1

G 1.365 1

H 1.670 1

Tabla 5 TUBO T. cristalización T. cristalización T. cristalización T. cristalización promedio A TRABAJO DE LOS DEMAS EQUIPOS 11.8°C B 19.0°C C 29.6°C D 36.6°C E 47°C 52°C 48°C 49°C F TRABAJO DE LOS DEMAS EQUIPOS 58°C G 70°C H 80°C 79°C 78°C 79°C 1. Calcula la concentración de cada disolución en gramos de sal por mililitro de agua y en gramos de sal que se disuelven en 100 mL de agua. Registra tus resultados en la tabla 6 Tabla 6 Tubo A B C D E F G H

T. cristalización promedio 11.8°C 19.0°C 29.6°C 36.6°C 49°C 58°C 70°C 79°C

g KNO3

mL agua

g KNO3/ mL agua

0.212 0.316 0.453 0.613 0.836 1.060 1.365 1.670

1 1 1 1 1 1 1 1

0.212 0.316 0.453 0.613 0.836 1.060 1.365 1.670

g KNO3 / 100 mL de agua 21.2 31.6 45.3 61.3 83.6 106 136.5 167

2. Traza una gráfica de solubilidad (g KNO3 en 100 mL de agua) (ordenadas, eje y) en función de la temperatura (ºC) (abscisas, eje x); el gráfico debe ocupar la mayor parte del tamaño de la hoja de papel milimetrado

Grafico

3. ¿Qué efecto tiene en los resultados la sal pegada al tubo que no se disuelve? Modifica la cantidad de soluto que se está disolviendo por lo cual la temperatura necesaria para disolver, es menor debidoba que la cantidadde soluto real que se está trabajando, también es menor a la indicada. 4. ¿Cómo varía la solubilidad en función de la temperatura? La solubilidad aunmeta conforme aumenta la temperatura. 5. ¿Por qué se recomienda no sacar el termómetro del tubo hasta que se haya registrado la temperatura de cristalización? Porque el sistema está en equilibrio y cualquier modificación a este sistema hará que se disipe este equilibrio, produciendo la cristalización de los cristales de KNO3, en una temperatura errónea de cristalización.

6. ¿Cómo determinas la temperatura de cristalización de una disolución de KNO3 si conoces su concentración? Gráficamente observo en el eje de la y de una grafica de calibración de solubilidad en función a la temperatura y en donde se intercepte con la línea de la solubilidad en función a la temperatura, se observa con que punto con el eje de las x le corresponde y esa es la temperatura de cristalización o también se despeja x (temperatura) de la ecuación de la línea exponencial del grafico (si se despeja x = 0.52179y) y sustituir el valor de la concentración (y) en la ecuación despejada. Experimentalmente, se prepara la disolución saturada con la cantidad de KNO3 especificada, se calienta más allá de la temperatura a la que se solibiliza y posteriormente se deja enfriar, en el momento en el que se cristaliza, se toma la temperatura exacta en la cual comenzó a cristalizarse, ya que siendo la cristalización el proceso inverso de la solubulización, se puede afirmar que ambos procesos ocurren a la misma temperatura.

7. Analiza la gráfica y determina la temperatura de cristalización para las siguientes disoluciones: Nota: para obtener la temperatura de cristalización se despejo la x de la formula obtenida de la grafica de Excel y y se sustituyo según el dato de solubilidad que nos dieron

Disolución g KNO3 mL agua g KNO3 / 100 mL de agua T(°C) cristalización 1 1 5 20 10.4°C 2 2 5 40 20.8°C 3 3 5 60 31.30°C 4 5 5 100 52.17°C 5 2 3 66.66 34.78°C 6 2 6 33.33 17.39°C 7 2 8 25 13.04°C 8 2 10 20 10.4°C 8. ¿Es posible preparar una disolución de KNO3 40 % (m/m) (esto es igual a 66.66g de KNO3/100mL de agua) a temperatura ambiente? No. 9. ¿Por qué? Porque a 20°C solo se puede disolver 32.4g de KNO3, 34.2 g de los 66.66 g de KNO3 no se van a disolver a esa temperatura. 10. Consulta la gráfica obtenida y contesta las siguientes preguntas: a) ¿Qué cantidad de KNO3 se deben mezclar con 100 mL de agua a 20 °C, para tener una disolución no saturada (insaturada)? Disolver menos de 32.4g de KNO3 b) ¿Qué cantidad de KNO3 se deben mezclar con 100 mL de agua a 20 °C, para tener una disolución saturada? Disolver exactamente 32.4g de KNO3 c) Si se mezclan 50 g de KNO3 con 100 mL de agua a 20 °C ¿Qué se necesita hacer para preparar una disolución sobresaturada?

Solamente mezclar el soluto y solvente, esto debido a que la solubilidad del KNO3 a temperatura ambiente es de 32.4g/100mL de agua, cuando se sobrepasa esta cantidad de soluto como es el caso, se obtiene una disolución sobresaturada. PREGUNTAS FINALES ¿La concentración es una propiedad intensiva o extensiva? ¿Por qué? Intensiva porque no depende del tamaño del sistema ni de la cantidad de la sustancia. ¿Por qué al aumentar la temperatura aumenta la solubilidad de una disolución de KNO3? Las colisiones de energía más altas de disolvente con soluto, como en las soluciones de alta temperatura, causan que las piezas del soluto se separen y vuelvan libremente a la interacción con el disolvente. Por lo tanto, cuando la temperatura aumenta, la energía de colisión gana más energía con la que rompe y disuelve las moléculas del soluto en el disolvente.

¿Qué masa de nitrato de potasio se debe disolver en 1 mL de agua para que cristalice a las siguientes temperaturas: 25 ºC, 35 ºC y 45 ºC? Nota: para obtener la solubilidad se sustituyo la temperatura en el valor de x (temperatura de cristalización) obteniendo Y que son g de KNO3/100mL de agua Temperatura

25°C

35°C

45°C

Masa

37.6

50.6

68.1

N

Bibliografía  

Raymond Chang.(2013). Química general para bachillerato. Colombia: Mcgraw hill. R.H. Petrucci, W.S. Harwood (2003). Química general. Madrid: Pearson.