Determinar experimentalmente el desplazamiento del equilibrio químico de disolución de un electrolito poco soluble

UNIVERSIDAD NACIONAL AUTÓNOMA DE MÉXICO

FACULTAD DE ESTUDIOS SUPERIORES CUAUTITLÁN

LABORATORIO DE CIENCIA BÁSICA I

INFORME DE TRABAJO

“Determinar experimentalmente la relación cuantitativa entre la densidad de una disolución y su concentración.”

Alumnos:

López Ramírez Christian

Monterrubio Valle Ivonne Elaine

Carrera: Ingeniería Química

Grupo: 1151

Semestre: 2017-1

Equipo: 3

Profesora: Leticia Badillo Solís

Fecha de entrega: 03/Noviembre/2016

CONTENIDO

Página

I.            Introducción……………………………………………………. 3

II.          Planteamiento del problema………………………………......6

III.        Selección de variables experimentales………………….......7

IV.        Control de variables extrañas………………………………...7

V.          Hipótesis………………………………………………………...8

VI.        Método…………………………………………………………..8

a)  Sujeto de estudio…………………………………………...8

b)  Material, equipo, sustancias……………………………….8

c)   Procedimiento experimental………………………………10

VII.          Resultados …………………………………………………...12

VIII.  Análisis de resultados ……………………………………….17

IX.  Conclusiones …………………………………………………..19

X.   Referencias bibliográficas……………………………………..19

XI. Anexos …………………………………………………………..20

1. Introducción

En el siguiente trabajo, se buscó determinar a través de la experimentación, la relación cuantitativa entre la densidad de una disolución y su concentración. Se trabajó con disoluciones sólido-líquido y líquido-líquido; se utilizó bicarbonato de sodio en agua destilada y alcohol en agua destilada, respectivamente. Se eligieron como variables experimentales a la concentración de la disolución, siendo esta la variable independiente misma que se modificó dependiendo el límite de solubilidad del soluto, y a la densidad de la disolución como variable dependiente, la cual depende de la concentración de la disolución. Las unidades que se utilizaron fueron gramos (g) para las masas de los solutos que se disolvieron en los solventes (mismos que se trabajaron en mililitros por ser una sustancia líquida) y la masa del picnómetro; la concentración de dicha disolución para sólido-líquido fue en % masa/volumen y, para la disolución líquido-líquido en % volumen/volumen; además, las unidades para la densidad, serán g/mL.

Las variables extrañas que fueron tomadas en cuenta fueron la temperatura, ya que, si ésta era demasiado alta podría interferir en los resultados al ser un factor que modifica la solubilidad; otra variable fue la volatilidad del alcohol, ya que si al manipular el mismo no se cubriera, afectaría a la experimentación y a la concentración de la disolución, pues no se estaría agregando el porcentaje correcto; la siguiente variable a controlar fue el tipo de disolución, ya que se tuvo presente en todo momento que las disoluciones a preparar debían ser no saturadas, ya que afectarían a los datos experimentales de la densidad; la última variable extraña fue la solubilidad del bicarbonato de sodio, pues su límite de solubilidad es de 9.6 a 20°C, por lo que no se debió exceder de este parámetro para no preparar disoluciones saturadas o sobresaturadas, se trabajó con cantidades debajo de este límite; para el caso del alcohol no hubo conflicto, pues esta sustancia es miscible en agua. La relación entre la disolución y la concentración es una variación lineal,  ya que al representarlo gráficamente,  los valores de las dos variables proporcionan datos que no pasan por el origen, sin dejar a un lado que se obtiene un gráfico rectilíneo.

Para poder comprender la orientación y el objetivo del siguiente trabajo experimental, es necesario definir varios conceptos, de igual manera, es de suma importancia tener presentes conceptos anteriores como son la densidad de una sustancia, la solubilidad, los tipos de disoluciones y cómo se prepara una disolución no saturada.

Es necesario recordar que la densidad es una propiedad característica de cualquier sustancia pura, la cual se define como su masa por unidad de volumen.^[1]

Tenemos también la densidad relativa, suele definirse referida a la del agua pura a 4°C y se obtiene por el cociente de las masas de un mismo volumen del cuerpo problema y del agua destilada, la cual es adimensional y se obtiene con el picnómetro; y por otro lado está la densidad absoluta, la cual se define como el cociente entre la masa de un cuerpo y el volumen que ocupa y sus unidades son g/mL.^[2] 

El primer concepto a tener en cuenta es la concentración de una disolución y sus unidades, en este caso, se trabajó con unidades físicas. La concentración de una disolución indica la cantidad de soluto disuelto en una determinada cantidad de disolvente. ^[3] Se tuvieron presentes el porcentaje en masa-volumen y el porcentaje en volumen-volumen; el primer porcentaje de concentración se define como la masa del soluto expresada generalmente en g, existente en 100 mL de disolución (%m-v=masa de soluto/volumen de disolución x 100); para el segundo porcentaje de concentración, se tiene que el volumen de un soluto, expresado generalmente en mL, presente en 100 mL de disolución ( %v-v= volumen de soluto/ volumen de disolución x 100). ^[4]  Se eligieron estas dos unidades físicas de concentración debido a que tenemos disoluciones que concuerdan con estas características, son masa- volumen que respecta a sólido-líquido; y volumen-volumen que respecta a líquido-líquido.

Para la preparación de las disoluciones se deben elegir los materiales, equipo e instrumentos adecuados y necesarios para llevar a cabo lo siguiente. Se utilizarán vasos de precipitado, agitadores de vidrio, goteros, vidrios de reloj, y matraces aforados, además de lo necesario como es la balanza, espátulas, etc. El procedimiento que se llevó a cabo se podrá ver a profundidad más adelante, en el apartado III (procedimiento experimental). Una vez preparada la disolución no saturada con cantidades que no se acerquen demasiado ni que sobrepasen el límite de solubilidad del soluto, se prosiguió a calcular la densidad de la disolución concentrada. El instrumento adecuado para realizar dicho procedimiento es el picnómetro, su utilidad radica en la capacidad que tiene para medir la densidad de líquidos y fluidos, además de ciertos sólidos.^[5] Es importante conocer la manera de utilizar el picnómetro y tener presentes una que otra técnica para su correcto funcionamiento y así evitar errores de medición que muchas veces son los que estropean los resultados experimentales. Se deben tener en cuenta varios aspectos, como es que el picnómetro debe estar completamente seco, y esto se puede secar con alcohol, que es una técnica bastante sencilla usada para calibrar para obtener resultados más precisos y que no altera estos; otro aspecto, es que se debe agregar un poco de disolución al picnómetro antes de empezar, para que de las paredes de este (previamente pesado)  se elimine cualquier residuo o agente externo que nos pueda afectar la experimentación. ^[6]  Es necesario conocer cómo se utiliza el picnómetro pues de éste dependerán los datos experimentales.

Es importante recalcar  el concepto de las curvas de calibración, ya que es un aspecto importante en las concentraciones. Una curva de calibración es la representación gráfica de una señal que se mide en función de la concentración de un analito. La calibración incluye la selección de un modelo para estimar los parámetros que permitan determinar la linealidad de esa curva. y, en consecuencia, la capacidad de un método analítico para obtener resultados que sean directamente proporcionales a la concentración de un compuesto en una muestra, dentro de un determinado intervalo de trabajo.^[7] En palabra más reducidas, es necesario realizar una regresión lineal para así conseguir una línea recta que pase por todos los puntos del gráfico; es decir, es necesario tener los datos y gráficos ajustados de los datos experimentales.

...