UNIVERSIDAD CENTRAL DEL ECUADOR

FACULTAD DE INGENIERÍA QUIMÍCA

CARRERA DE INGENIERÍA QUÍMICA

LABORATORIO DE QUIMICA GENERAL II

SOLUBILIDAD

GRUPO N0 9M

INTEGRANTES: DANILO SOLANOJESSICA TIUQUINGAVLADIMIR VÀSQUEZ

ANGEL VEGA

Ayudante De Cátedra: Pablo Londoño

24-09-2012

Quito-Ecuador

RESUMEN

En la práctica se hizo la determinación de la solubilidad la cual se hizo tomando un soluto el cual se procedió a colocar en 4 tubos de ensayo se agitó el segundo tubo de ensayo se calentó el tercer tubo de ensayo, sin llegar a ebullición el primero y cuarto tubos se los dejo en reposo se ordenó a los tubos de acuerdo al grado de solubilidad.se procedió a colocar agua y acetato de amilo se coloco cristales de yodo se observó que el acetato de amilo es el mejor disolvente para el yodo. Después se procedió a colocar agua y ácido sulfúrico a los cuales se les colocó diferentes solutos se observó la solubilidad y la miscibilidad de los solutos.

Mediante la realización de la práctica se obtuvo la determinación de solubilidad y miscibilidad de entre diferentes compuestos.

Se concluye que existen factores químicos y físicos que afectan la solubilidad.

DESCRIPTORES: SOLUBILIDAD/MISCIBILIDAD/SOLUTO/SOLVENTE.

SOLUBILIDAD.

1. OBJETIVOS.

1.1. Determinar la solubilidad de una sustancia en el agua y verificar las condiciones que determinan su solubilidad.

1.2. Conocer la influencia de los factores físicos y químicos que afecta la solubilidad.

2. TEORÍA.

2.1. Solución. En química, una solución o disolución (del latín disolutio) es una mezcla homogénea, a nivel molecular de una o más especies químicas que no reaccionan entre sí; cuyos componentes se encuentran en proporción que varía entre ciertos límites.Toda disolución está formada por una fase dispersa llamada soluto y un medio dispersante denominado disolvente o solvente. También se define disolvente como la sustancia que existe en mayor cantidad que el soluto en la disolución. Si ambos, soluto y disolvente, existen en igual cantidad (como un 50% de etanol y 50% de agua en una disolución), la sustancia que es más frecuentemente utilizada como disolvente es la que se designa como tal (en este caso, el agua). Una disolución puede estar formada por uno o más solutos y uno o más disolventes. Una disolución será una mezcla en la misma proporción en cualquier cantidad que tomemos (por pequeña que sea la gota), y no se podrán separar por centrifugación ni filtración.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). (1)

2.1.1. Soluto.Se llama soluto a la sustancia minoritaria (aunque existen excepciones) en una disolución. Esta sustancia se encuentra disuelta en un determinado disolvente. En lenguaje común, también se le conoce como la sustancia que se disuelve, por lo que se puede encontrar en un estado de agregación diferente al comienzo del proceso de disolución.Lo más habitual es que se trate de un sólido en un disolvente líquido, lo que origina una solución líquida. Una de las características más significativas de una disolución suele ser su concentración de soluto, o sea la medida de la cantidad de soluto contenida en ella.Otra característica a considerar sería la facilidad para disolverse o solubilidad que pueda presentar en el disolvente. La solubilidad de un compuesto químico depende en gran medida de su estructura molecular. En general, los compuestos iónicos y moleculares polares son solubles en disolventes polares como el agua o el etanol; y los compuestos moleculares apolares en disolventes apolares como el hexano, el éter o el tetracloruro de carbono. (2)

2.1.2. Solvente.En el ámbito de la química, una sustancia solvente es aquella que puede disolver. La mezcla homogénea entre un solvente y un soluto se conoce como solución.En la soluciones, por lo tanto, el solvente o disolvente aparece en mayor cantidad y permite que el soluto se disuelva. En otras palabras, el solvente permite la dispersión del soluto en su seno. Lo más usual es que el solvente sea la sustancia que establece el estado físico de la solución.Puede hablarse de solventes polares (que, a su vez, se dividen en polares próticos y polares apróticos) y solventes apolares, de acuerdo a su composición molecular. La solvatación es el proceso mediante el cual las moléculas del solvente rodean a las del soluto y permiten la disolución. El solvente más habitual, considerado el solvente universal, es el agua. (3)

2.2. Concentración de Soluciones. 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 está.Los términos cuantitativos son cuando la concentración se expresa científicamente de una manera numérica muy exacta y precisa. Algunas de estas formas cuantitativas de medir la concentración son los porcentajes del soluto (como los usados en la introducción), la molaridad, la normalidad, y partes por millón, entre otras. Estas formas cuantitativas son las usadas tanto en la industria para la elaboración de productos como también en la investigación científica.La concentración de las disoluciones en términos cualitativos, también llamados empíricos, no toma en cuenta cuantitativamente (numéricamente) la cantidad exacta de soluto y disolvente presentes. (4)

2.1.1. Disolución diluida.Una solución se puede decir que es diluida si en su composición se puede afirmar que existe el soluto en una proporción pequeña, en este caso el que está en mayor cantidad es el solvente el cual ocupa gran parte de la mezcla, en este tipo de soluciones el rendimiento es mínimo y la capacidad de reacción muy baja ya que el factor del que dependen dichos comportamientos es la concentración, la característica de esta es que se la puede obtener a partir de sustancias más concentradas por diversos métodos. (5)

2.1.2. Disolución concentrada.La solución concentrada se caracteriza por tener en su composición gran cantidad de soluto es decir de la fase que se disuelve el papel fundamental que juegan estas es su gran rendimiento que se debe a su alto grado de concentración y son óptimas para favorecer una reacción química es por esto que para trabajar con estas se necesitan inhibidores para suspender la reacción una vez que se obtiene el producto necesitado. (6)

2.1.3. Disolución saturada.Una solución saturada es aquella que debido a la colocación simultanea de soluto llega a un punto en el que ya no acepta más de este ya que ha llegado al límite de solubilidad, en este caso la sustancia que ya no es aceptada se decanta, es decir se va al fondo y por lo tanto no se disuelve.(7)

2.1.4. Disolución sobresaturada.Se dice que es una solución sobresaturada cuando tiene más soluto que su punto de saturación, la sobre saturación se logra mediante procedimientos especiales como por ejemplo calentar la solución y de forma experimental se puede diferenciar muy bien cuando ya llega a este punto. (8)

2.3. Factores que afectan la solubilidad. La cantidad de soluto que puede disolverse en una cantidad dada de solvente, depende de los siguientes factores:

Naturaleza del soluto y del solvente Una regla citada en química es: lo semejante disuelve lo semejante. En otras palabras, la solubilidad es mayor entre sustancias cuyas moléculas sean análogas, eléctrica y estructuralmente. Cuando existe semejanza en las propiedades eléctricas de soluto y solvente, las fuerzas intermoleculares son intensas, propiciando la disolución de una en otra. De acuerdo con esto, en el agua, que es una molécula polar, se pueden disolver solubles polares, como el alcohol, acetona y sale inorgánicas. Así mismo la gasolina, debido al carácter apolar de sus moléculas disuelve solutos apolares como aceite, resinas y algunos polímetros.

TemperaturaEn general, puede decirse que a mayor temperatura mayor solubilidad. Así, es frecuente usar el efecto de la temperatura para obtener soluciones sobresaturadas. Sin embrago, esta regla no se cumple en todas las situaciones. Por ejemplo, la solubilidad de los gases suele disminuir al aumentar la temperatura de la solución, pues, al poseer mayor energía cinética, las moléculas

del gas tienden a volatilizarse. De la mima manera, algunas sustancias como el carbonato de litio (Li2CO3) son menos solubles al aumentar la temperatura

PresiónLa presión no afecta demasiado las solubilidades de sólidos y líquidos, mientras que tiene un efecto determinante en las de los gases. Un aumento en la presión produce un aumento en la solubilidad de gases en líquidos. Esta relación es de proporcionalidad directa. Por ejemplo, cuando se destapa una gaseosa, la presión disminuye, por lo general el gas carbónico disuelto en ella escapa en forma de pequeñas burbujas

Estado de subdivisiónEste factor tiene especial importancia en la disolución de sustancias sólidas en solvente líquidos, ya que, cuando más finamente dividido se encuentre el solidó, mayor superficie de contacto existirá entre las moléculas del soluto y el solvente. Con ello, se aumenta la eficiencia de la solvatación. Es por eso que en algunas situaciones la trituración de los solutos facilita bastante la disolución. (9)

3. PARTE EXPERIMENTAL.

3.1. Materiales y Equipos.

3.1.1. Balanza. 3.1.2. Probeta.3.1.3. Vaso de precipitación. V=400ml A=±50ml3.1.4. Mechero.3.1.5. Piseta.3.1.6. Tubos de ensayo.3.1.7. Pinza para tubos de ensayo.

3.2. Sustancias y Reactivos.

3.2.1. Agua destilada.3.2.2. Sulfato cúprico.3.2.3. Yodo.3.2.4. Tetracloruro de carbono.3.2.5. Cloruro de bario.3.2.6. Sulfato de magnesio.3.2.7. Aceite. 3.2.8. Ácido sulfúrico.

3.3. Procedimiento

3.3.1. Efecto de la agitación, tamaño de partícula y temperatura en la rapidez de solubilidad.

Dividir en 4 partes iguales una cantidad de 0,5 g de sulfato cúprico. Pulverizar una de estas porciones. En 4 tubos de ensayo añadir 5 ml de agua y añadir a cada uno las partes de sulfato; la

pulverizada colocarla en el cuarto tubo. Agitar el segundo tubo de ensayo. Calentar el tercer tubo de ensayo, sin llegar a ebullición. El primero y cuarto tubos dejarlos en reposo. Observar la coloración de las soluciones después de tres minutos. Ordenar a los tubos de acuerdo al grado de solubilidad.

Reportar lo sucedido en cuanto a la rapidez de la solubilidad del soluto en el solvente.

3.3.2. Efecto de la naturaleza del solvente.

Tomar dos tubos de ensayo, en el primero añadir 2 ml de agua y en el segundo 2 ml de acetato de amilo.

Añadir una pequeña e igual cantidad de cristales de yodo en ambos tubos de ensayo. Observar cual es el mejor solvente para el yodo y anotar.

3.3.3. Efecto de la naturaleza del soluto y solvente.

a) Solvente agua.

En seis tubos de ensayo colocar 5 ml de agua a cada tubo. En cada tubo añadir respectivamente, pequeñas porciones de cloruro de bario, sulfato de

magnesio, sulfato cúprico, 10 gotas de acetato de amilo,10 gotas de aceite y 10 gotas de ácido sulfúrico.

Agitar y dejar en reposo cada tubo por tres minutos. Observar los resultados en cuanto a solubilidad y miscibilidad en el agua. Reportar los resultados de solubilidad y miscibilidad en la tabla de la forma siguiente: si es

soluble (S), si es insoluble (IS), si es miscible (M), si es inmiscible (IM).

b) Solvente ácido sulfúrico.

Proceder de igual manera que en el numeral a). usando los mismos solutos, pero con ácido sulfúrico en lugar de agua.

Observar y reportar en la tabla con las mismas letras para indicar la solubilidad y miscibilidad de los solutos en medio ácido.

4. DATOS.

4.1. Datos Experimentales.

Tabla 4.1-1Efecto de la agitación, tamaño de partícula y temperatura en la

rapidez de solubilidad.N de tubo Orde

nTamaño de partícula Agitación Temperatura

3 1 No pulverizado No Si4 2 Pulverizado No No2 3 No pulverizado Si No1 4 No pulverizado No No

Tabla 4.1-2Efecto de la naturaleza del solvente.

N Soluto Solvente1 Yodo Acetato de amilo2 Yodo Agua

Tabla 4.1-3Efecto de la naturaleza del soluto y solvente.

BaCl2 MgSO4 CuSO4 CCl4 ACEITE H2SO4

H2O S S S IM IM MH2SO4 IS S S IM IM M

5. DISCUSIÓN. La práctica se realizo bien de acuerdo con las instrucciones recibidas pero se presentaron problemas al momento de reconocer los solutos ya que en algunos caso las etiquetas correspondientes no estaban tan claras por lo que se tubo que estar preguntando la identificación de los compuestos que no se lograba diferenciar también se presentaron problemas al momento de manipular el acetato de amilo ya que era un compuesto de olor fuerte y no se prendió a tiempo la ventilación correspondiente pero al final se tomo las respectivas medidas de seguridad y se pudo concluir de una forma óptima la práctica.

6. CONCLUSIONES. 6.1. Debido a que existen factores físicos y químicos que afectan la solubilidad se concluye que se

deben tomar en cuenta al momento de determinar la solubilidad respectiva.6.2. La temperatura afecta notoriamente en la solubilidad por lo que se concluye la temperatura se

puede utilizar cuando se requieren realizar procesos de solubilidad rápidos6.3. El conocer la influencia de los diferentes factores que afectan la solubilidad nos ayuda a obtener

resultados rápidos o lentos de acuerdo a los diferentes requerimientos.6.4. El agua es uno de los agentes ionizantes más conocidos debido a esta característica es uno de los

solventes principales.7. APLICACIONES.7.1. Algunos líquidos, como el agua y el alcohol, pueden disolverse entre ellos en cualquier

proporción. En una disolución de azúcar en agua por lo que son solventes utilizados en las industrias para la elaboración de dulces.

7.2. Para conocer la molaridad de una disolución que se ha preparado disolviendo 70 g de cloruro de sodio (NaCl) hasta obtener 2 litros de disolución, hay que calcular el número de moles de NaCl; como la masa molar del cloruro de sodio es la suma de las masas atómicas de sus elementos, es decir, 23 + 35,5 = 58,5 g/mol, el número de moles será 70/58,5 = 1,2 y, por tanto, M = 1,2/2= 0,6 M (0,6 molar).

7.3. Ósmosis, en biología y química, paso de un componente de una disolución a través de una membrana que impide el paso del resto de los componentes de dicha disolución. Numerosos principios de la física y la química intervienen en el fenómeno de la ósmosis en animales y plantas.

8. REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS.

8.1. Citas Bibliográficas. (1) http://es.wikipedia.org/wiki/soluciones-quimicas_1.html(2)http://es.wikipedia.org/wiki/Soluto(3)http://definicion.de/solvente/(4)http://es.wikipedia.org/wiki/Concentraci%C3%B3n(5)http://www.slideshare.net/virginiadavisw/soluciones-1461502(6)http://blogdequimica4.blogspot.com/2011/05/soluciones-concentradas-y-diluidas.html(7)http://mx.answers.yahoo.com/question/index?qid=20070128141914AAGEVgO(8)http://www.loreto.unican.es/Carpeta2008/ZTermo2008Sobresaturadas.pdf(9)http://solucionesquimikasin.galeon.com/factorsol.html

8.2. Bibliografía. es.wikipedia.orgdefinicion.dewww.slideshare.netblogdequimica4.blogspot.commx.answers.yahoo.comwww.loreto.unican.eshttp://solucionesquimikasin.galeon.com

9. ANEXOS.

9.1. Diagrama del Equipo. (Ver anexo 1)

10. CUESTIONARIO.

10.1. Explique la diferencia entre una disolución no saturada, una disolución saturada y una disolución sobresaturada.

SOLUCIÓN SATURADA:

Es aquella solución que no disuelve más soluto; es decir la solubilidad de soluto llego a su límite, esta solución se encuentra en un equilibrio dinámico.

SOLUCIÓN SOBRESATURADA:

Contiene mayor cantidad de soluto que la solución saturada; este se pudo disolver en la solución a una temperatura superior a la solución saturada.

La solubilidad de las substancias, depende entre otros factores, de la temperatura, como   consecuencia disminuye la solubilidad y la sustancia puede, por ejemplo, separarse por cristalización.

Debido a este efecto, las soluciones sobresaturadas se preparan de las soluciones saturadas caliente, en las cuales se logro, a una nueva temperatura disolver más soluto. Se tiene cuidado de no enfriar bruscamente la solución saturada para que la sustancia en exceso no cristalice

10.2. A partir de qué tipo de disolución, de las mencionadas en la pregunta 11.1, puede ocurrir cristalización o precipitación. Cuál es la diferencia entre un cristal y un precipitado.

Generalmente una disolución saturada que al enfriar se sobresatura produciéndosela cristalización o precipitación, porque en esta disolución hay un equilibrio entre la fase dispersa y el medio dispersante, las disoluciones no saturadas no producen cristalización o precipitados porque su fase dispersante no están en equilibrio a una temperatura dada. Es conveniente que el proceso de enfriamiento se produzca lentamente de forma que los cristales se formen poco a poco y el lento crecimiento de la red cristalina excluya las impurezas. Si el enfriamiento de la disolución es muy rápido las impurezas pueden quedar atrapadas en la red cristalina.Es muy importante la elección del disolvente adecuado ya que los compuestos no iónicosno se disuelven apreciablemente en agua salvo si sus moléculas se ionizan en disoluciónCristalización.

Técnica de separación de disoluciones en la que las condiciones se ajustan de tal forma que sólo puede cristalizar alguno de los solutos permaneciendo los otros en la disolución. Esta operación se utiliza con frecuencia en la industria para la purificación de las sustancias que, generalmente, se obtienen acompañadas de impurezas.

PRECIPITACION Un precipitado es el sólido que se produce en una disolución por efecto de difusión o de una reacción química o bioquímica. A este proceso se le llama precipitación. Dicha reacción puede ocurrir cuando una sustancia insoluble se forma en la disolución debido a una reacción química o a que la disolución ha sido sobresaturada por algún compuesto, esto es, que no acepta más soluto y que al no poder ser disuelto, dicho soluto forma el precipitado.El efecto de la precipitación es muy útil en muchas aplicaciones, tanto industriales como científicas, en las que una reacción química produce sólidos que después puedan ser recogidos por diversos métodos, como la filtración, la decantación o por un proceso de centrifugado.

Este precipitado puede adoptar la forma de niebla, lluvia o condensación en una superficie. Si una disolución se sobresatura de un componente que se vuelve sólido a la temperatura existente, este componente tenderá a cristalizar y formar núcleos, o bien precipitará espontáneamente. Así esta sustancia podrá sedimentarse o separarse de la fase líquida por el proceso de filtración o centrifugación.

10.3. Describa los factores que afectan a la solubilidad de un sólido en un líquido.

La cantidad de soluto que puede disolverse en una cantidad dada de solvente, depende de los siguientes factores: TemperaturaEn general, la solubilidad de sólidos en líquidos aumenta al aumentar la temperatura. Ello se debe a que estos procesos de disolución son, por lo común, endotérmicos (hay absorción de calor). Existen pocos casos en los que la solubilidad disminuye al aumentar la temperatura, un ejemplo es el Ca(OH)2 o cal apagada en agua.

PresiónLa presión tiene efecto especialmente sobre la solubilidad de gases en líquidos. Por ejemplo, el gas carbónico, CO2, se disuelve a presión en las gaseosas y al destaparlas, se disminuye la presión y se expele el exceso de gas disuelto con relación a la nueva presión.La presión tiene poco efecto sobre la solubilidad de un líquido en un líquido y de un sólido en un líquido.

Naturaleza del soluto y del solventeGeneralmente, una sustancia polar es soluble en un solvente polar y una no polar es soluble en un solvente no polar. Esto se expresa con la máxima: "Lo semejante disuelve lo semejante".El solvente polar más conocido y utilizado es el agua y entre los no polares se cuentan el benceno, ciclo hexano, tetracloruro de carbono, gasolina, thiner y el solvente 10-20; estos tres últimos son mezclas de hidrocarburos.Algunas soluciones conducen muy bien la corriente eléctrica, otras son poco conductoras y otras, no la conducen.

Estado de subdivisiónEste factor tiene especial importancia en la disolución de sustancias sólidas en solvente líquidos, ya que, cuando mas finamente dividido se encuentre el solidó, mayor superficie de contacto existirá entre las moléculas del soluto y el solvente. Con ello, se aumenta la eficiencia de la solvatación. Es por eso que en algunas situaciones la trituración de los solutos facilita bastante la disolución Lo principal son las características de ambos y la temperatura. Puede haber otros factores que influyen en menor medida, como interacciones entre otros sólidos presentes en el líquido, la concentración ya presente del sólido en el líquido, etc. Pero básicamente, para muchos sólidos, la solubilidad es directamente proporcional a la temperatura. Existen también los equilibrios de sales poco solubles, y en estas hay casos en los que la solubilidad es inversamente proporcional a la temperatura. Por otro lado, en cuanto a las características, cuanto más parecida

10.4. Una muestra de 6.32 g de una sal se disuelve en 10.15 g de agua para formar una disolución saturada a 25°C. ¿Cuál es la solubilidad (en g de sal/100 g de agua) de la sal?

S= 6.32g desal10.15 gde H 2O

x100gde H 2O

1gde sal

S=62.26a25 °C .

10.5. La solubilidad del KNO3 es de 155 g por 100 de agua a 75°C, y de 38 g a 25°C. ¿Cuál es la masa (en gramos) de KNO3 que cristalizará al enfriar exactamente 10Og de disolución saturada de 75°C a 25°C?

KNO3 (s) + H20 = K+(aq) + −NO3 (aq)

A 75°C de temperatura

S1= 155 gde sal100g deagua

= 1.55g a 75 °C

A 25°C de temperatura

S2= 38 gde sal100g deagua

=0.38 ga25 ° C

10.6. Estructura del acetato de amilo

Fórmula: CH3 COOC5H11

CARACTERISTICAS

Estado Físico: Líquido incoloro, de olor característico.

Punto de ebullición: 130-131°C Punto de fusión: -148°C Densidad relativa (agua = 1): 0.86 Solubilidad en agua: Escasa Presión de vapor, kPa a 20°C: 0.93 Densidad relativa de vapor (aire = 1): 4.5 Densidad relativa de la mezcla vapor/aire a 20°C (aire = 1): 1.03 Punto de inflamación: 32°C c.c. Temperatura de auto ignición: 380°C Límites de explosividad, % en volumen en el aire: 1.0-7.5

Usos: Disolvente fuerte

Síntesis:

Mediante una reacción catalizada en medio ácido (por esterificación Fischer) entre el alcohol isoamílico y el ácido acético glacial tal y como se muestra:

ANEXO #1

9.1. Diagrama del Equipo

Figura 9.1. :SOLUBILIDAD

Nombres FechaUniversidad Central del Ecuador

Facultad de Ingeniería Química

Laboratorio Química General 2

Dibuja: GRUPO #9 2012-09-17

Revisa: Pablo Londoño 2012-09-24

Escala:

UNIVERSIDAD CENTRAL DEL ECUADOR

FACULTAD DE INGENIERÍA QUÍMICA

Laboratorio de Química General 2 Pablo Londoño Larrea Ayudante de Cátedra