solubilidad 4

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1-INTRODUCCIÓN: Las reacciones de precipitación son importantes en la industria, la medicina y la vida diaria. Por ejemplo, la preparación de muchos productos químicas industriales esenciales como el carbonato de sodio (Na2CO3) se basa en reacciones de precipitación. Las estalactitas y estalagmitas están constituidas de carbonato de calcio (CaCO3), son producto de una reacción de precipitación. Por eso la importancia de estudiar la solubilidad y el equilibrio de esta. Cuando el esmalte de los dientes que está formado principalmente por hidroxiapatica, se disuelve en un medio ácido, producen caries. El sulfato de bario (Ba2SO4) un compuesto insoluble opaco a los rayos X, se utiliza para el diagnóstico de trastornos del tracto digestivo.

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  • 1-INTRODUCCIN:

    Las reacciones de precipitacin son importantes en la

    industria, la medicina y la vida diaria. Por ejemplo, la

    preparacin de muchos productos qumicas industriales

    esenciales como el carbonato de sodio (Na2CO3) se basa en

    reacciones de precipitacin.

    Las estalactitas y estalagmitas estn constituidas de

    carbonato de calcio (CaCO3), son producto de una reaccin

    de precipitacin. Por eso la importancia de estudiar la

    solubilidad y el equilibrio de esta.

    Cuando el esmalte de los dientes que est formado principalmente por

    hidroxiapatica, se disuelve en un medio cido, producen caries. El sulfato

    de bario (Ba2SO4) un compuesto insoluble opaco a los rayos X, se utiliza

    para el diagnstico de trastornos del tracto digestivo.

  • 2-PRINCIPIOS TEORICOS:

    Solubilidad es una medida de la capacidad de disolverse una

    determinada sustancia (soluto) en un determinado medio (solvente).

    Implcitamente se corresponde con la mxima cantidad de soluto que se puede

    disolver en una cantidad determinada de solvente a una temperatura fija.

    Puede expresarse en unidades de concentracin: molaridad, fraccin molar,

    etc.

    Si en una disolucin no se puede disolver ms soluto decimos que la disolucin

    est saturada.En algunas condiciones la solubilidad se puede sobrepasar de

    ese mximo y pasan a denominarse como soluciones sobresaturadas. Por el

    contrario si la disolucin admite an ms soluto decimos que se

    encuentra insaturada.

    Solubilidad y Temperatura:

    La solubilidad de un soluto en un

    determinado disolvente principalmente

    depende de la temperatura. Para muchos

    slidos disueltos en el agua lquida, la

    solubilidad aumenta con la temperatura

    hasta 100 C,2 aunque existen casos que

    presentan un comportamiento inverso. En el

    agua lquida a altas temperaturas la

    solubilidad de los solutos inicos tiende a

    disminuir debido al cambio de las

    propiedades y la estructura del agua lquida, el reducir los resultados de la

    constante dielctrica de un disolvente menos polar.

    Equilibrio de solubilidad:

    Equilibrio de solubilidad es cualquier tipo de relacin de equilibrio qumico entre

    los estados slido y disuelto de un compuesto en la saturacin.

    Los equilibrios de solubilidad implican la aplicacin de los principios qumicos y

    las constantes para predecir la solubilidadde sustancias en condiciones

    especficas (porque la solubilidad es sensible a las condiciones, mientras que

    las constantes lo son menos).

    La sustancia que se disuelve puede ser un slido orgnico como el azcar o un

    slido inico como la sal de mesa. La principal diferencia es que los slidos

    inicos se disocian en sus iones constituyentes, cuando se disuelven en agua.

    La mayor parte de las veces, el agua es el disolvente de inters, aunque los

    mismos principios bsicos son aplicables a cualquier disolvente.

  • Curva de solubilidad:

    En la Curva de solubilidad el coeficiente de

    solubilidad representado depende de la

    temperatura, de la naturaleza del soluto, de la

    naturaleza del disolvente y de la presin. Para

    el caso de un slido disuelto, la influencia de la

    presin en muy pequea. Al elevar la

    temperatura, el coeficiente de solubilidad

    aumenta si el fenmeno de disolucin a

    temperatura constante es endotrmico (es el

    caso ms frecuenta), y disminuye en caso contrario.

    Producto de solubilidad:

    El producto de solubilidad o producto inico de un compuesto ionico es el

    producto de las concentraciones molares (de equilibrio) de

    los iones constituyentes, cada una elevada a la potencia del coeficiente

    estequiomtrico en la ecuacin de equilibrio:

    CmAn m Cn+ + n Am-

    Donde C representa a un catin, A a un anin y m y n son sus respectivos

    ndices estequiomtricos. Por tanto, atendiendo a su definicin su producto de

    solubilidad se representa como:

    Kps = [Cn+]m [Am-]n

    Kps:

    El valor de Kps indica la solubilidad de un compuesto inico, es decir, cuanto

    menor sea su valor menos soluble ser el compuesto. Tambin es fcilmente

    observable que si aumentamos la concentracin de uno de los componentes o

    iones (por ejemplo, aadiendo una sustancia que al disociarse produce ese

    mismo ion) y alcanzamos de nuevo el equilibrio, la concentracin del otro ion se

    ver disminuida (lo que se conoce como efecto ion comn).

    Hay dos formas de expresar la solubilidad de una sustancia: como solubilidad

    molar, nmero de moles de soluto en un litro de una disolucin

    saturada (mol/L); y como solubilidad, nmero de gramos de soluto en un litro de

    una disolucin saturada (g/L). Todo esto ha de calcularse teniendo en cuenta

    una temperatura que ha de permanecer constante y que suele ser la indicada

    en las condiciones estndar o de laboratorio (P=101 kPa, T=25C).

  • 4-PARTE EXPERIMENTAL:

    4.1-VARIACION DE LA SOLUBILIDAD DEL CA(OH)2 CON LA TEMPERATURA:

    -Se instal el soporte universal con la bureta para realizar la titulacin. -En un vaso de 500 mL se agreg aproximadamente 250 mL de solucin saturada de Ca(OH)2 . -Se calent con la cocinilla hasta los 95C.(Se realiz los mismos pasos para las otras temperaturas) -Se trasvas una alcuota de 10 mL de la solucin de Ca(OH)2 ya calentada con la pipeta a un matraz, para luego titularla. Previamente se agreg 3 gotas de fenolftalena. -Luego de agregar fenolftalena y titular con una solucin de H2SO4 0.059 M. Se anot el volumen gastado. Obtuvimos las concentraciones molares y luego las transformarmos a las unidades gramos de solutos/100 mL de solucin. Se realiz la misma operacin para cada una de las temperaturas del siguiente

    EXP 1 2 3 4 5 6

    T(C) 95 85 75 60 40 30

    V H2SO4 (mL)

    3,9 3.2 2.9 2.6

    2.4 2.2

    WCa(OH)2 (g)

    0.023 0.019 0.017 0.015 0.014 0.013

    S (gsto/100 mL de sol)

    0.23 0.19 0.17 0.15 0.14 0.13

  • -Observamos que a medida que la temperatura disminuye, el volumen empleado de H2SO4 en la titulacin tambin disminuye. Con el volumen empleado, hallaremos el W

    Ca(OH)2 y con este, la solubilidad.

    *Hallamos el W Ca(OH)2:

    MH2SO4 X VH2SO4 =VH2SO4 X MH2SO4 MCa(OH)2 = VH2SO4 x 0.059M/10mL A 95 C MCa(OH)2 = VH2SO4 x 0.059M/10mL MCa(OH)2=3.9mLx 0.059M/10mL

    MCa(OH)2=0.023g

    A 85C

    MCa(OH)2 = VH2SO4 x 0.059M/10mL MCa(OH)2 = 3.2mL x0.059M/10mL

    MCa(OH)2 = 0.019g

    A 75 C

    MCa(OH)2 = VH2SO4 x 0.059M/10mL

    MCa(OH)2 = 2.9mLx0.059M/10mL

    MCa(OH)2 = 0.017g

    A 60 C

    MCa(OH)2 = VH2SO4 x 0.059M/10mL MCa(OH)2 = 2.6mLx0.059M/10mL

    MCa(OH)2 = 0.015g

    A 40C

    MCa(OH)2 = VH2SO4 x 0.059M/10mL MCa(OH)2 = 2.4mL x 0.059M/10mL MCa(OH)2 = 0.014g A 30 C MCa(OH)2 = VH2SO4 x 0.059M/10mL MCa(OH)2 = 2.2mLx 0.059M/10mL MCa(OH)2 = 0.013g

  • Hallando Solubilidad Ca(OH)2:

    S= WCa(OH)2 x 10 10 mL solucin x 10

    A temperatura 95 C S=0.023x 10 10 mL solucin x 10 S=0.23g Ca(OH)2/100 mL H2O

    A temperatura 85 C

    S= 0.019x 10 10 mL solucin x 10 S=0,19 g Ca(OH)2/100 mL H2O A temperatura 75 C

    S=0.017x 10

    10 mL solucin x 10

    S=0.17 g Ca(OH)2/100 mL H2O A temperatura60 C

    S=0.015x 10

    10 mL solucin x 10

    S= 0.15 g Ca(OH)2/100 mL H2O

    A temperatura 40 C

    S=0.014x 10

    10 mL solucin x 10

    S= 0.14 g Ca(OH)2/100 mL H2O

    A temperatura 30 C

    S=0.013x 10

  • 10 mL solucin x 10

    S=0.13 g Ca(OH)2/100 mL H2O

    Hallando el Kps:

    Ca(OH)2 Ca+2

    + 2OH

    Kps= [Ca+2

    ][OH 2

    ]

    Kps= (s) x (2s)2 = 4s

    3

    S= Kps1/3

    4

    A temperatura 95 C

    0.23g Ca(OH)2/100 mL H2O= Kps 1/3

    4

    Kps= 7.79 x 10-7

    A temperatura 85 C

    0.19g Ca(OH)2/100 mL H2O= Kps 1/3

    0,13 0,14

    0,15

    0,17

    0,19

    0,23

    0

    0,05

    0,1

    0,15

    0,2

    0,25

    30 40 60 75 85 95

    g d

    e s

    olu

    to p

    or

    10

    0 m

    L d

    e so

    lven

    te

    Temperatura (Celsius)

  • 4

    Kps=4.39 x 10 -7

    A temperatura 75 C

    0.17g Ca(OH)2/100 mL H2O= Kps 1/3

    4

    Kps=3.14 x 10-7

    A temperatura 60 C

    0.15g Ca(OH)2/100 mL H2O= Kps 1/3

    4

    Kps= 2.16 x 10-7

    A temperatura 40 C

    0.14g Ca(OH)2/100 mL H2O= Kps 1/3

    4

    Kps= 1.76 x 10-7

    A temperatura 30 C

    0.13g Ca(OH)2/100 mL H2O= Kps 1/3

    4

    Kps= 1.41 x 10-7

    Grafica del Kps Vs Temperatura

    1,41 1,76 2,16

    3,14

    4,39

    7,79

    0

    2

    4

    6

    8

    10

    30 40 60 75 85 95

    Kp

    s X

    10

    -7

    Temperatura (Celsius)

  • 5-CONCLUSIONES:

    -Al aumentar la temperatura la solubilidad del Ca(OH)2 tambin aumenta. Esto se comprueba por el mtodo de titulacin; a medida que se aumenta la temperatura se observa que el volumen gastado de H2SO4disminuye, por lo tanto la concentracin del Ca(OH)2disminuye.

    6. CUESTIONARIO

    1:Definir cada uno de los trminos y en cada caso dar un ejemplo :

    A)SOLUBILIDAD: es una medida de la capacidad de disolverse de una determinada sustancia

    (soluto) en un determinado medio (solvente). Implcitamente se corresponde con la mxima

    cantidad de soluto que se puede disolver en una cantidad determinada de solvente a una

    temperatura

    EJEMPLO: La solubilidad de la sal comn (cloruro de sodio) es de 360 g/l en agua a

    20C.

    Este valor indica que en un litro de agua (1000 cc) a 20C, la cantidad mxima de cloruro

    de sodio que se puede disolver es 360 gramos.

    B) SOLUCION SATURADA:

    Es aquella solucin que no disuelve ms soluto; es decir la solubilidad de soluto llego a su

    lmite, esta solucin se encuentra en un equilibrio dinmico.

    EJEMPLO:

    una disolucin acuosa saturada de NaCl es aquella que contiene 37,5 disueltos en 100 g de

    agua 0 C.

    C)NEUTRALIZACION:

    reaccin de neutralizacin es una reaccin qumica que ocurre entre un cido y

    una base produciendo una sal y agua.

    EJEMPLO:

    Sulfito de Calcio

    H2SO3 + Ca (HO)2 CaSO3 + 2 H2O

    2.Cual es funcin de H2SO4 en la experiencia y por debe ser una solucin

    estandarizada ?

  • El H2SO4 acta como sustancia valorante y deben ser estandarizadas antes de su empleo , es decir, su concentracin debe ser medida experimentalmente frente a una sustancia que acta como patrn primario, y no slo calculada a partir de la masa empleada para la disolucin. Esto es necesario porque dichas sustancias no son completamente puras, pueden sufrir alteraciones en el proceso de disolucin, o posteriormente durante con el tiempo transcurrido.

    3: Para la temperatura de 40C Y 10ml de solucin saturada de

    Ca(OH)2Cul fue su gasto de H2SO4?, con este dato calcule

    A) EL NUMERO DE EQUIVALENTES DE Ca(OH)2

    #de equivaneltes gramo de [Ca(OH)2]= #de equivaneltes gramo [H2SO4

    ]

    #de equivalentes gramo de [Ca(OH)2]= V H2SO4XN H2SO4

    #de equivalentes gramo de [Ca(OH)2]=10ML X0.1N

    #de equivalentes gramo de [Ca(OH)2]=

    B) LA SOLUBILIDAD EN g/100ml de sol

    #de equivalentes gramo de [Ca(OH)2]= #de equivalentes gramo [H2SO4

    ]

    NBxVB=NAxVA

    NB x 10ml=0.1x 2.4ml

    NB=0.024 N

    M Ca(OH)2 = NB / es la concentracin en el equilibro

    M Ca(OH)2=0.2/2=0.01 M

    Ca(OH)2(s) Ca(ac)+2 + 2OH(ac)- Inicio - -

    Cambio +S +2S DATO:

    Equilibrio S 2S Kps = 5.5x10-6

    Kps = [S]x[2XS]2 Kps = 4S3X10-6

    S= 5.5x106

    4

    3 =0.01 mol /L

    0.01mol Ca(OH)2x()

    () =0.74g Ca(OH)2 /LX1L/1000ml=0.074 g Ca(OH)2

    /100ml

  • C)calcule el Kps a esta temperatura y compare el valor del kps

    Ca(OH)2(s) Ca(ac)+2 + 2OH(ac)- Inicio - -

    Cambio +0.01 +2(0.01)

    Equilibrio 0.01 2(0.01)

    Kps = [0.01]x[2X0.01]2 Kps = 4.0X10-6

    Kps teorico= 5.5x10-6

    Kps experimental = 4.0x10-6 tiene un rendimiento de 72%

    4: A 25C se dan los productos de solubilidad (Kps) de las siguientes

    sustancias

    hallamos el Kps del BaF2(s)

    BaF2(s) Ba(ac)+2 + 2F(ac)- Inicio - -

    Cambio +S +2S DATO:

    Equilibrio S 2S Kps = 1.7x10-6

    Kps = [S]x[2XS]2 Kps = 4S3X10-6

    S= 1.7x106

    4

    3 =7.5x10-3mol /L

    Del mismo modo calculamos para Cu2S y Ag3PO4

    compuesto Kps [ ]del catin en la sol. saturada

    [ ]del anion en la sol. saturada

    S=mol/Lsol

    BaF2 1.7X10-6

    7.5X10-3

    1.5X10-2

    7.5X10-3

    Cu2S 1.6X10-48

    1.6X10-12

    7.9X10-13

    7.9X10-13

    Ag3PO4 1.3X10-20

    1.4X10-5

    4.7X10-6

    4.7X10-6

  • 5. ENUMERE LOS POCIBLE SERRORES DEL EXPERIMENTO

    El error de valoracin se debe a que no coinciden el punto de

    equivalencia (momento en que se ha aadido la cantidad de reactivo

    exactamente equivalente a la de analito) y el punto final (momento en

    que se da por terminada la valoracin porque se ha producido el viraje

    del indicador).

    Al momento de extraer los 10 mL de la solucin de Ca(OH)2, se pudo

    haber extrado un poco de precipitado blanco que haba en dicha

    solucin ya que no permitira una adecuada titulacin y

    por consecuencia determinaramos una solubilidad errnea.

    Al momento de extraer los 10 mL de la solucin de Ca(OH)2,puede que no se haya hecho a la temperatura correcta.

    BIBLIOGRAFA

    1. Cap. 5: Valoraciones de oxidacin-reduccin. En: Curso de Anlisis farmacutico: Ensayo del medicamento. Kenneth A. Connors. Editorial Revert, 1981. ISBN: 8429171134. Pg. 105

    2. Principios de qumica. Richard E. Dickerson. Editorial Revert, 1992. ISBN: 8429171754. Pg. 57

    3. Tema 12: Valoraciones cido-base. En: Anlisis qumico cuantitativo. Daniel C Harris. Editorial Revert, 2007. ISBN: 8429172246. Pg. 224

    4. Volumetras. 5. Aplicaciones de las valoraciones cido-base. En: Anlisis qumico. H.

    Harris Laitinen, Herbert A. Laitinen. Editorial Revert, 1982. ISBN: 8429173242. Pg. 113

    6. Valoraciones potenciomtricas. Fundamentos de qumica analtica, Volumen 2. Fundamentos de qumica analtica. Douglas A. Skoog, Donald M. West, F. James Holler. Editorial Revert, 1997. ISBN: 8429175555. Pg. 432.

    ENLACES:

    http://es.wikipedia.org/wiki/Solubilidad

    http://quimica.laguia2000.com/conceptos-basicos/concepto-de-solubilidad

    http://www.fisicanet.com.ar/quimica/soluciones/ap02_disoluciones_solubilidad.ph