Prctica No. 5 Disoluciones y Diluciones -1 de 7
Abstract Solutions are homogeneous mixtures of two or more
substances. The properties of these solutions depend on the
relative amounts of solute and solvent, in other words, its
concentration. This concentration can be expressed quantitatively
by establishing a relation between the amount of solute and the
amount of solvent or the amount of solution. One of the phenomena
linked to solutions, is dilution, which is the process of obtaining
lower concentration solutions from concentrated solutions. This lab
practice is performed in order to prepare a 0.1 M NaCl solution,
separate the components of a solution (solute and solvent), make
dilutions of different concentrations from a stock solution, and
prepare a NPK fertilizer solution 15:15:15. Key Words:
Solution-Solute-Solvent-Concentration-Dilution-Stock Solution-NPK
fertilizer solution 15:15:15
Prctica No. 5 Disoluciones y Diluciones
1. Introduccin
Las disoluciones son mezclas homogneas de dos o ms sustancias.
Las propiedades de las disoluciones dependen de las cantidades
relativas de soluto y disolvente, es decir, de su concentracin.
Dicha concentracin se puede expresar de manera cuantitativa al
establecer una proporcin entre la cantidad de soluto y la cantidad
de disolvente o la cantidad de disolucin. Uno de los fenmenos
ligado a las disoluciones, es el de la dilucin, que es el proceso
de obtener disoluciones de ms baja concentracin a partir de
disoluciones concentradas. En esta prctica de laboratorio se
realiza la preparacin de una disolucin de NaCl 0,1 M, se separan
los componentes de una disolucin (soluto y solvente), se realizan
diluciones de diferentes concentraciones a partir de una disolucin
concentrada, y se prepara una disolucin fertilizante NPK
15:15:15.
2. Objetivos
Aplicar los conocimientos sobre los clculos de concentracin de
las disoluciones. Usar correctamente las tcnicas de preparacin de
disoluciones y diluciones. Preparar una disolucin a partir del
reactivo slido. Preparar una disolucin a partir de una disolucin ms
concentrada. Preparar diluciones.
Separar por evaporacin, los componentes de una disolucin.
3. Fichas Tcnicas
Anexo 1. Ficha tcnica de hidrxido de sodioAnexo 2. Ficha tcnica
de sulfato de nquel hexahidatradoAnexo 3. Ficha tcnica de ureaAnexo
4. Ficha tcnica de carbonato de potasioAnexo 5. Ficha tcnica de
fosfato disdico anhidro
4. Metodologa
4.1. Preparacin de 100 mL de disolucin de hidrxido de sodio 0,1
M
Figura 1. Preparacin de 100 mL de solucin de hidrxido de sodio
0,1 M
4.2. Separacin de los componentes de una disolucin
Figura 2. Separacin de los componentes de una disolucin de NiSO4
6H2O mediante evaporacin.
4.3. Preparacin de diluciones
Figura 3. Preparacin de una disolucin 20 veces ms diluida que la
disolucin de partida.Este procedimiento se realiza para preparar
diluciones de alcuotas de 5,00 mL,10,00 mL, 15,00 mL y 20,00
mL.
4.4. Preparacin de una disolucin de un fertilizante NPK 15:15:15
(Triple quince)
Figura 4. Preparacin de 2,5 g de fertilizante NPK 15:15:15 a
partir de Na2HPO4 2H2O, K2CO3 y urea.
5. Datos y Observaciones
5.1. Preparacin de 100 mL de disolucin de hidrxido de sodio 0,1
MTabla 1. Datos para la preparacin de 100 mL de hidrxido de sodio
0,1 MMasa de Soluto
Volumen de Disolucin
5.2. Separacin de los componentes de una disolucinTabla 2. Datos
de la solucin de NiSO4 6H2O obtenidos a partir de evaporacin.Masa
vidrio de reloj vaco
Volumen de disolucin
Masa vidrio de reloj con disolucin
Masa de disolucin
Densidad de disolucin
Masa vidrio de reloj con soluto
Masa del soluto
Masa del solvente
5.3. Preparacin de dilucionesTabla 3. Diluciones de solucin de
partida en orden decrecienteVolumen alcuota Volumen Final
Fotografa
5.4. Preparacin de una disolucin de un fertilizante NPK 15:15:15
(Triple quince)Tabla 4. Masa pesada de componentes de disolucin de
fertilizante NPK 15:15:15SustanciaMasa requerida ( g)Masa pesada
(g)
Na2HPO4 2H2O,
0,943
K2CO3
0,550
Urea
0,804
6. Resultados
6.1. Separacin de los componentes de una disolucinTabla 5.
Unidades de concentracin de la disolucin de NiSO4 6H2OConcentracin
de la DisolucinMolaridad
0,186
Molalidad
0,191
Porcentaje peso a peso
4,8
Porcentaje peso a volumen
4,9
Fraccin molar del soluto
Fraccin molar del solvente
1,00
Partes por milln
Tabla 6. Porcentaje de error del valor experimental de la
concentracin peso a pesoValor terico de concentracin peso a peso
(%)Valor experimentalde concentracin peso a peso (%)Porcentaje de
error (%)
5,04,84,0
6.2. Preparacin de diluciones.
Figura 9. Diluciones de solucin de partida en orden decreciente
de dilucin.
7. Clculos
7.1. Preparacin de 100 mL de disolucin de hidrxido de sodio 0,1
MPara conocer la cantidad de masa en gramos que se necesita para
preparar la disolucin se realiza el anlisis dimensional:
7.2. Separacin de los componentes de una disolucinLos datos
registrados en la tabla 2 se obtienen a travs de las siguientes
ecuaciones y clculos:La masa de la solucin es la diferencia entre
la masa del picnmetro con la solucin y la masa del picnmetro:gPara
determinar la densidad de la solucin, divide la masa de la solucin
por el volumen de la disolucin:
La masa del soluto es la diferencia entre la masa del picnmetro
con el soluto y la masa del picnmetro:
La masa del solvente es la diferencia entre la masa de la
solucin y la masa del soluto:
La concentracin de la disolucin se puede expresar en diferentes
unidades de concentracin como las dadas en la tabla 5. Para ello,
se debe aplicar la formula correspondiente a cada unidad y hacer
uso de anlisis dimensional:
Molaridad
Molalidad
Porcentaje en masa
Porcentaje peso a volumen
Fraccin molar del soluto
Las moles totales corresponden a la suma de las moles de soluto
y de solvente:
Fraccin molar del solvente
Partes por milln
Para hallar el porcentaje de error del valor experimental de la
concentracin peso a peso respecto al valor terico o real se aplica
la siguiente formula:
7.3 Preparacin de una disolucin de un fertilizante NPK 15:15:15
(Triple quince)Para conocer la cantidad de masa que se debe pesar
de Na2HPO4 2H2O, K2CO3 y urea para la preparacin de 2,5 g de
fertilizante NPK 15:15:15, se debe primero calcular cunto es el 15%
de 2,5 g:
Debido a que l fsforo est presente como s , se debe calcular
cunto de l hay en 0,375g de :
Sabiendo que se necesitan 0,164 g de fsforo, se debe calcular
cuntos gramos de Na2HPO4 2H2O ofrecen dicha cantidad:
Debido a que l potasio est presente como , se debe calcular
cunto de l hay en 0,375g de:
Sabiendo que se necesitan 0,311 g de potasio, se debe calcular
cuntos gramos de ofrecen dicha cantidad:
Debido a que el nitrgeno no esta presente en ninguna sustancia,
entonces se necesitan 0,375 g de l. La cantidad de gramos de rea
que nos ofrecen esta cantidad son:
8. Anlisis de resultados
Al separar los componentes de una disolucin de NiSO46H2O
mediante evaporacin se observa que el soluto obtenido es una mezcla
de cristales verdes y polvo amarillo; esto indica que dicho soluto
no es en esencia el NiSO46H2O que fue disuelto. Hay que enunciar
que los clculos realizados para hallar la concentracin de la
disolucin estn basados en el NiSO46H2O como soluto, por lo que los
resultados se asumen como una aproximacin.La molaridad obtenida
(0,186 M) indica que hay 0,186 moles de soluto en cada litro de
solucin; la molalidad (0,191 m) indica que por 0,191 moles de
soluto hay 1 kg de disolvente; el porcentaje peso a peso (4,8 %)
indica que por cada 100 g de solucin hay 4,8 g de soluto; el
porcentaje peso a volumen (4,9%) indica que hay 4,9 g de soluto en
cada 100 ml de solucin; la fraccin molar del soluto ( indica que
hay una concentracin de moles de soluto por las moles totales en la
solucin; la fraccin molar del solvente ( indica que hay una
concentracin de moles de solvente por las moles totales en la
solucin; la concentracin en partes por milln () indica que hay mg
de soluto en cada kilogramo de solucin. Teniendo en cuenta la
concentracin del soluto en las diferentes unidades, se puede decir
que hay una proporcin relativamente baja del mismo en la disolucin,
por lo que se puede considerar a esta como una disolucin
insaturada.La concentracin de la disolucin peso a peso es de 4,8%,
es decir, como dicho anteriormente, que por cada 100 g de solucin
hay 4,8 g de NiSO46H2O (soluto). El valor real del porcentaje peso
a peso es de 5,0%, es decir que por cada 100g de solucin hay
realmente 5,0 g de NiSO46H2O. La diferencia entre el valor real y
el valor experimental da como resultado un porcentaje de error del
4,0%. A pesar de que el error no es significativamente alto, s
indica que el resultado no fue exacto; esto se puede deber
principalmente a un error personal a la hora de trasladar el
soluto, momento en el cual por efecto del aire y por falta de
precaucin, se perdi una cantidad pequea del mismo. Est perdida
afecto el valor de la masa real del soluto, disminuyndola, y as
reduciendo la proporcin del mismo en la disolucin. La preparacin de
diluciones permite apreciar la variacin de la intensidad del color
de la disolucin a medida que disminuye su concentracin. Se puede
observar, cualitativamente, que la intensidad del color de la
solucin disminuye a medida que se diluye, es decir, a medida que se
reduce su concentracin. A partir de estas observaciones, se puede
determinar una relacin directamente proporcional entre la cantidad
de soluto en la disolucin (concentracin) y la intensidad de color
de la misma.9. Conclusiones
Los conocimientos sobre clculos de concentracin de disoluciones
se aplican al determinar la proporcin de soluto en una disolucin de
NiSO46H2O en siete unidades de concentracin diferentes: molaridad
(0,186 M), molalidad (0,191 m), porcentaje peso a peso (4,8%),
porcentaje peso a volumen (4,9%), fraccin molar de soluto (,
fraccin molar de solvente (1,00) y partes por milln ( ppm).
En la preparacin de una disolucin se pesa cuidadosamente la
cantidad necesaria de soluto y, posteriormente, se disuelve en 20
mL de agua en un vaso precipitado. Esta disolucin y sus enjuagues
son transferidos a un baln aforado de volumen indicado, donde se
lleva a aforo con gran exactitud. En los procesos de dilucin, se
mide con la pipeta adecuada el volumen de la alcuota y se
transfiere cuidadosamente al baln aforado adecuado, donde se lleva
a aforo con precisin.
Se preparan 100,0 ml de disolucin de NaOH 0,1 M. Para ello, se
pesan 0,40 gramos de hidrxido de sodio, que luego son disueltos en
20 mL de agua en un vaso precipitado. Esta disolucin y sus
enjuagues son posteriormente transferidos a un baln aforado de 100
mL que se lleva a aforo.
Una dilucin es en s la preparacin de una disolucin a partir de
otra ms concentrada. Entonces, se puede decir que se preparan
cuatro soluciones a partir de una solucin ms concentrada. Para la
preparacin de dichas disoluciones es de vital importancia medir con
gran exactitud el volumen de la alcuota y llevarla a aforo con
precisin.
Se preparan cuatro diluciones a partir de alcuotas de 20,00 mL,
10,00 mL, 15,00 mL, y 5,00 mL; cada alcuota se lleva a aforo en un
baln aforado de 100 mL. De esta manera se obtienen,
respectivamente, cuatro disoluciones con diferente factor de
dilucin; una 5 veces ms diluida, otra 6,66 veces ms diluida, otra
10 veces ms diluida y una 20 veces ms diluida. Entre mayor es el
factor de dilucin y menor es la concentracin de las disoluciones,
se observa que menor es su intensidad de color.
El mtodo de evaporacin se utiliza para separar los componentes
de una disolucin de NiSO46H2O, aprovechando la diferencia entre los
puntos de ebullicin del soluto y del solvente. Al calentar la
solucin al bao mara, se evapora el agua (solvente), y queda un
residuo slido, una mezcla de cristales verdes y polvo amarillo, que
corresponde al soluto, que en teora sera el NiSO46H2O slido.
10. Bibliografa
PATIO, Margarita y VALDES, Yair. Prctica de laboratorio No. 25
soluciones I. En: Qumica bsica prcticas de laboratorio. Bogot:
Textos acadmicos, Ed.2, Pg. 272-276PATIO, Margarita y VALDES, Yair.
Prctica de laboratorio No. 28 preparacin de soluciones a partir de
slidos y de soluciones concentradas. En: Qumica bsica prcticas de
laboratorio. Bogot: Textos acadmicos, Ed.2, Pg. 272-276LEICESTER,
Hamilton S.B and STEPHEN, Simpson Ph. D. Concentration of
solutions. En: Calculations of analytical chemistry. New York:
1954, McGraw Hill Book Company, Ed. 5, Pg. 33-40.BROWN, LEMAY,
BURSTEN. Concentraciones de disoluciones. Qumica, la ciencia
central. Mxico: Pearson Educacin, 2004. Pg. 134-138
