Universidad nacional de ingenieríaFacultad de ingeniería industrial y sistemas

CURSO: Química Básica

CODIGO DE CURSO Y SECCION:

NO DE INFORME DE LABORATORIO: 6

NOMBRE DE LA PRACTICA DE LABORATORIO: Líquidos y soluciones

PROFESORA: Petra Rondinel P.

CICLO: 2015-I

INTEGRANTES:

Alumna: código:

- Rojas Suarez, Gissel 20154147F

- Romero Méndez, Miryam 20154010K

- Yauri Callañaupa, Karem 20153004G

OBJETIVOS:

-Estudiar algunas de las propiedades generales de los líquidos y algunas propiedades de las soluciones acuosas.FUNDAMENTO TEÓRICO:

LÍQUIDOS:

Un líquido está formado por moléculas que están en movimiento constante y desordenado, y cada una de ellas chocan miles de millones de veces en un lapso muy pequeño.

Dentro de los líquidos existen fuerzas extremas que entre sus moléculas las cuales se atraen, por otra parte cuando a un líquido se le aplica una presión su volumen no se ve afectado en gran cantidad, ya que sus moléculas tienen poco espacio entre sí.

PROPIEDADES DE LOS LÍQUIDOS:

DIFUSIÓN:

Al realizar la mezcla de dos líquidos, las moléculas de uno de ellos se difunde en todas las moléculas del otro líquido a mucho menor velocidad, cosa que en los gases no sucede.

La distancia promedio que se genera en los choques se le llama trayectoria libre media esto sucede cuando las moléculas están bastantemente separadas.

FORMA Y VOLUMEN:

En un líquido, las fuerzas de atracción son suficientemente agudas para limitar a las moléculas en su movimiento dentro de un volumen definido, a pesar de esto las moléculas no pueden guardar un estado fijo, es decir que las moléculas del líquido no

permanecen en una sola posición. De tal forma que las moléculas, dentro de los límites del volumen del líquido, tienen la libertad de moverse unas alrededor de otras, a causa de esto, permiten que fluyan los líquidos. Aun cuando, los líquidos poseen un volumen definido, pero, debido a su capacidad para fluir, su forma depende del contorno del recipiente que los contiene.

VISCOSIDAD:

Algunos líquidos, literalmente fluyen lentamente, mientras que otros fluyen con facilidad, la resistencia a fluir se conoce con el nombre de viscosidad.

La viscosidad puede medirse tomando en cuenta el tiempo que transcurre cuando cierta cantidad de un líquido fluye a través de un delgado tubo, bajo la fuerza de la gravedad. En otro método, se utilizan esferas de acero que caen a través de un líquido y se mide la velocidad de caída.

FÓRMULA DE LA VISCOSIDAD:

Si deseamos determinar las viscosidad con respecto al tiempo, es decir el volumen del líquido que fluye con respecto al tiempo tenemos:

En donde:

= Velocidad de flujo del líquido a lo largo de un tubo.

r = Radio del tubo.

L = Longitud

(P1 - P2) = Diferencia de presión

COMPRESIÓN Y EXPANSIÓN:

A los líquidos se les considera incompresibles debido que dentro de ellos existen fuerzas extremas que entre sus moléculas las cuales se atraen, por otra parte cuando a un líquido se le aplica una presión su volumen no se ve afectado en gran cantidad, ya

que sus moléculas tienen poco espacio entre sí; por otra parte si aplicamos un cambio de temperatura a un líquido su volumen no sufrirá cambios considerables.

TENSIÓN SUPERFICIAL:

En un líquido, cada molécula se desplaza siempre bajo influencia de sus moléculas vecinas. Una molécula cerca del centro del líquido, experimenta el efecto de que sus vecinas la atraen casi en la misma magnitud en todas direcciones. Sin embargo, una molécula en la superficie del líquido no está completamente rodeado por otras y, como resultado, solo experimenta la atracción de aquellas moléculas que están por abajo y a los lados. Por lo tanto la tensión superficial actúa en un líquido perpendicular a cualquier línea de 1cm de longitud en la superficie del mismo.

SOLUCIONES:

Una disolución (del latín disolutio), también llamada solución, es una mezcla homogénea anivel molecular o iónico de una o más sustancias, que no reaccionan entre sí, cuyos componentes se encuentran en proporción que varía entre ciertos límites. Describe un sistema en el cual una o más sustancias están mezcladas o disueltas en forma homogénea en otra sustancia. Un ejemplo común podría ser un sólido disuelto en un líquido, como la sal o el azúcar disuelto en agua; o incluso el oro en mercurio, formando una amalgama.

CONCENTRACIÓN:

La concentración de una disolución es la proporción o relación que hay entre la cantidad de soluto y la cantidad de disolvente, donde el soluto es la sustancia que se disuelve, el disolvente la sustancia que disuelve al soluto, y la disolución es el resultado de la mezcla homogénea de las dos anteriores. A menor proporción de soluto disuelto en el disolvente, menos concentrada está la disolución, y a mayor proporción más concentrada ésta.

MOLARIDAD:

La molaridad (M), o concentración molar, es la cantidad de sustancia (n) de soluto porcada litro de disolución. Por ejemplo, si se disuelven 0,5 moles de soluto en 1000 mL de disolución, se tiene una concentración de ese soluto de 0,5 M (0,5 molar). Para preparar una disolución de esta concentración habitualmente se disuelve primero el soluto en un volumen menor, por ejemplo 300 mL, y se traslada esa disolución a un matraz aforado, para después enrasarlo con más disolvente hasta los 1000 mL.

M=cantidadde sustancia (n)volumen dedisolución(L)

MOLALIDAD:

La molalidad (m) es el número de moles de soluto que contiene un kilogramo de disolvente. Para preparar disoluciones de una determinada molalidad, no se emplea un matraz aforado como en el caso de la molaridad, sino que se puede hacer en un vaso de precipitados y pesando con una balanza analítica, previo peso del vaso vacío para poderle restar el correspondiente valor.

m= molesde solutokg dedisolvente

La principal ventaja de este método de medida respecto a la molaridad es que como el volumen de una disolución depende de la temperatura y de la presión, cuando éstas cambian, el volumen cambia con ellas. Gracias a que la molalidad no está en función del volumen, es independiente de la temperatura y la presión, y puede medirse con mayor precisión. Expresado en función de los pesos del soluto y solvente, además de la masa molecular del soluto.

m=(Wsoluto ) x1000

(Msoluto)x (Wsolvente)

PROPIEDADES COLIGATIVAS:

DESCENSO CRIOSCÓPICO:

El soluto obstaculiza la formación de cristales sólidos, por ejemplo el líquido anticongelante de los que hacen descender su punto de congelación.

∆Tf=Kf x m

m es la molalidad. Se expresa en moles de soluto por kilogramo de disolvente (mol/kg).

ΔTf es el descenso del punto de congelación y es igual a Tf - T donde T es el punto de congelación de la solución y Tf es el punto de congelación del disolvente puro.

Kf es una constante de congelación del disolvente. Su valor, cuando el solvente es agua es 1,86 °C kg/mol.

AUMENTO EBULLOSCÓPICO:

Al agregar moléculas o iones a un solvente puro la temperatura en el que éste entra en ebulliciónes más alto. Por ejemplo, el agua pura a presión atmosférica embulle a 100 °C, pero si se disuelve algo en ella el punto de ebullición sube algunos grados centígrados.

∆Tb=Kbxm

m es la molalidad. Se expresa en moles de soluto por kilogramo de disolvente (mol/kg).

ΔTb es el aumento del punto de ebullición y es igual a T - Tb donde T es el punto de ebullición de la solución y Tb el del disolvente puro.

Kb es una constante de ebullición del disolvente. Su valor cuando el solvente es agua es 0,512 °C kg/mol.

PRESIÓN OSMÓTICA:

La ósmosis es la tendencia que tienen los solventes a ir desde zonas de menor concentración hacia zonas de mayor concentración de soluto. El efecto puede pensarse como una tendencia de los solventes a "diluir". Es el pasaje espontáneo de solvente desde una solución más diluida (menos concentrada) hacia una solución menos diluida (más concentrada), cuando se hallan separadas por una membrana semipermeable. La presión osmótica (π) se define como la presión requerida para evitar el paso de solvente a través de una membrana semipermeable, y cumple con la expresión:

πV=nRT

n es el número de moles de partículas en la solución. R es la constante universal de los gases, donde R = 8.314472 J · K-1 · mol-1. T es la temperatura en Kelvin.

Teniendo en cuenta que n/V representa la molaridad (M) de la solución obtenemos:

π=MRT

Al igual que en la ley de los gases ideales, la presión osmótica no depende de la carga de las partículas.

DESCENSO DE LA PRESIÓN DE VAPOR:

Cuando se prepara una solución con un solvente volátil y un soluto no volátil (que no se transformará en vapor)y se mide su presión de vapor, al compararla con la presión de vapor de su solvente puro (medidas a la misma temperatura y presión atmosférica), se observa que la solución es menor que la del solvente. Esto es consecuencia de la presencia del soluto no volátil. El fenómeno observable es un aumento del punto de ebullición de la disolución.

Este efecto es el resultado de dos factores:

La disminución del número de moléculas del disolvente en la superficie libre. La aparición de fuerzas atractivas entre las moléculas del soluto y las moléculas del

disolvente, dificultando su paso a vapor.

USO DE INDICADORES:

INDICADOR DE pH:

Un indicador de pH es una sustancia que permite medir el pH de un medio. Habitualmente, se utilizan como indicador de las sustancias químicas que cambian su color al cambiar el pH de la disolución. El cambio de color se debe a un cambio estructural inducido por la protonación o desprotonación de la especie. Los indicadores Ácido-base tienen un intervalo de viraje de unas dos unidades de pH, en la que cambian la disoluciónen la que se encuentran de un color a otro, o de una disolución incolora, a una coloreada. Los más conocidos son el naranja de metilo, que vira en el intervalo de pH 3,1 - 4,4, de color rojo a naranja, y la fenolftaleína, que vira desde un pH 8 hasta un pH 10,transformando disoluciones incoloras en disoluciones con colores rosados / violetas.

DIAGRAMAS DEL PROCESO:

EXPERIMENTO N° 1:

Introducir capilar Extremo cerrado arriba

Sujetar con una liga el termómetro al tubo

13 ×100

Sumergir el conjunto en un vaso de 250 ml

Con las ¾ partes de agua

1 cm al fondo del vaso

Conjunto

Calentar el vasoMechero Rejilla de asbesto

Hacer mov. Verticales con un agitador

Que no choque con el vaso o tubo

Retirar la llama cuando se desprenda la 1ra burbuja en el tubo

Lea la temperatura cuando sale la última burbuja del capilar

Tubo de ensayo limpio y seco

2.5 ml de alcohol etílico

EXPERIMENTO N° 2:

Vierta la solución de cloruro de sodio (HCl) al recipiente tubular

Mida la temperatura

Introduzca el densímetro para su lectura correspondiente

Determine la concentración de HCl

Hasta unos 2cm del borde superior

Usando la tabla

EXPERIMENTO N° 3:

EXPERIMENTO N° 4:

Coloque en un tubo de prueba de 18x150mm

8 g de naftaleno, C10H3

2g de la sustancia de peso molecular desconocido.

Fijarlo con una pinza

sumergir el tubo en un vaso de 250 ml, llene con agua destilado hasta sus ¾ partes

Caliente el agua para que se funda el contenido

Introduzca un termómetro y retirar rápidamente el tubo del agua (manténgalo sujeto con la pinza)

Agite circularmente la masa fundida con el termómetro

Cuando la solución se torne turbia anote la temperatura

inmediatamente retire el termómetro

DATOS EXPERIMENTALES:

EXPERIMENTO N° 1:

Temperatura de ebullición del alcohol etílico: 75° C

EXPERIMENTO N° 2:

Densidad = 1.019 g/cm3

EXPERIMENTO N° 3:

Temperatura de congelamiento: 78.5° C

EXPERIMENTO N° 4:

Solución Fenolftaleina Anaranjado de metilo Papel indicador

Poner las muestras en el papel indicador

Observar el pH de cada solución universal

Con tubos separados y rotulados : HCl; NaOH; NH4Cl; NaHCO3; Na2CO3; CH3COONa

Agregar 2ml de cada solución

Agregar 3 o 4 gotas de fenolftaleína a cada tubo

Agregue una gota de anaranjado de metilo a las muestras no coloreadas por la fenolftaleína

HCl Incoloro Rojo 2NaOH Fucsia 14NH4Cl Incoloro Naranja 6

NaHCO3 Púrpura 8Na2CO3 Fucsia 11

CH3COONa Incoloro Naranja 7

CALULOS Y RESULTADOS:

EXPERIMENTO N° 2:

Densidad Porcentaje en peso

1.0125 2

1.0286 4

EXPERIMENTO N° 3:

El naftaleno actúa como solvente. Del experimento obtuvimos:

Temperatura de congelación 78.5°C Masa del naftaleno: 8g Masa de la sustancia desconocida: 2g

Basándonos en la tabla de constantes molares de puntos de congelación obtenemos los siguientes datos:

Kf del naftaleno = 6.9 Punto de congelación = 80,3 °C

Usando la ecuación de descenso crioscopico:

∆Tf=Kf x m

80.3 – 78.5 = 6.9 x m

m=0.2608

Sobre la molalidad sabemos que:

m=(Wsoluto ) x1000

(Msoluto)x (Wsolvente)

Reemplazando los datos obtenidos:

0.2608=(2 ) x1000

(Msoluto ) x8

Msoluto = 958.58 g/mol

CUESTIONARIO:

1.- ¿En qué momento empieza a hervir un líquido?

Cuando la presión de vapor del líquido es igual a la presión atmosférica de su entorno, por lo que se da la transición de la fase liquida a la gaseosa.

2.- ¿A qué se debe la presencia de burbujas en un líquido en ebullición?

La entrega de energía calorífica al líquido genera el aumento de la energía cinética de sus moléculas que luego de adquirir dicha energía se mueven de manera desordenada y aleatoria constituyendo las burbujas, características de la ebullición.

3.- ¿Cuál será la molaridad de la solución de cloruro de sodio (o sacarosa) estudiada en la práctica?

Tomando 1019 g como la masa de la solución; entonces hay un volumen de 1000ml < > 1L .El % masa es 2.80745, la masa de la solución sería Sabiendo que:

M=cantidadde sustancia (n)volumen dedisolución(L)

M= m(MNaCl )(Vsol)

=28.0679155(58.44 )(1)

=0.4895

M= 0.48954.- Tomando en consideración el experimento Nº3, ¿Cuál será el descenso de la temperatura de congelación para una sustancia cuyo peso molecular es 400?

m=(Wsoluto ) x1000

(Msoluto)x (Wsolvente)

m=2 x1000400 x8

m= 0.625

Usando la ecuación de descenso crioscópico:

∆Tf=Kf x m

(80.3 – Tf) = (6.9) (0.625)

Tf = 75.99°C

El descenso será: 4.3°C

5.-Calcular la molalidad de la solución del experimento Nº3

Sobre la molalidad sabemos que:

m=(Wsoluto ) x1000

(Msoluto)x (Wsolvente)

Reemplazando los datos obtenidos:

0.2608=(2 ) x1000

(Msoluto ) x8

Msoluto = 958.58 g/mol

6.- Sugiera el nombre del soluto del experimento Nº3

Podemos consideras que se trata de un compuesto orgánico no exactamente saber el nombre pero puede tratarse de un compuesto aromático por la elevada masa molecular que presenta, ya que es soluble ante el naftaleno que es una sustancia polar entonces esta también lo es.

7.- ¿Por qué una solución de cloruro de amonio es ligeramente ácida?

Esto se puede fundamentar por las teorías ácido base ya que en el cloruro de amonio encontramos los iones Cl- que formaron parte de una base fuerte como el HCl el cual es un ácido fuerte y por tanto esta sal sería una base débil. Ahora esta solución también posee iones NH4+ provenientes del NH3 que es base débil y por ello este ion tendría carácter de ácido fuerte. Es por ello que en la solución predomina ligeramente el carácter ácido.

8.-¿Qué indicador es más apropiado para una titulación con punto de equivalencia de pH =4?

La elección de un indicador para una solución en particular se basa en que su punto de equivalencia se encuentre cerca al intervalo de pH en el viraje del indicador para así notar un cambio brusco del color de su forma ácida a su forma básica y el indicador que es idóneo para un pH = 4 sería el anaranjado de metilo cuyo intervalo se encuentra entre 2.9 y 4.1 exactamente.

RECOMENDACIONES:

Verificar que uno de los extremos del tubo capilar este cerrado. Cuidado de que el agitador no choque con el vaso o tubo de prueba. Estar pendiente en el primer y cuarto experimento, para que el margen de error sea

mínimo.

BIBLIOGRAFÍA:

Chang, R. “Química”. McGraw-Hill Interamericana de México, S.A. http://www.cespro.com/Materias/MatContenidos/Contquimica/

QUIMICA_INORGANICA/soluciones.htm http://www.ehu.es/biomoleculas/agua/coligativas.htm http://dta.utalca.cl/quimica/profesor/urzua/cap5/e_materia/estados.htm