PREPARACIÓN Y VALORACION DE SOLUCIONES

PRÁCTICA 1

PREPARACIÓN Y VALORACION DE SOLUCIONES

Objetivo General

• Preparar soluciones con una concentración establecida, así mismo realizar prácticamente la valoración de ácidos y bases estableciendo en base de cálculos las adiciones que se deben realizar a una solución para modificar su concentración hasta un valor requerido.

Objetivos específicos

• Utilizar la estequiometria de una reacción para determinar la concentración de una disolución a partir de otra de concentración conocida.

• Aprender a preparar disoluciones de una determinada concentración a partir de una sustancia  sólida o por dilución de una disolución más concentrada.

Hipótesis

Sabiendo que gran parte de los procesos realizados, tanto a nivel industrial, como en las rutinas de análisis y a nivel laboratorio, se realizan en solución, es necesario conocer las diversas formas en que puede ser expresada la relación que tengan o puedan tener las partes involucradas al preparar una solución.

Justificación

Se establecerá a base de cálculos las adiciones que se deben realizar a una cierta solución para la modificación de su concentración hasta obtener un valor requerido y determinar teóricamente el volumen equivalente químico de la titulación para soluciones de ácidos y bases.

Marco Teórico

Unidades físicas de concentración:

La masa de soluto y el volumen de solución se pueden expresar en las unidades más convenientes para cada caso, así por ejemplo, si se desean indicar en el sistema internacional, deberán ser gramos de soluto por litro de solución (g/L), sin embargo, en ocasiones es necesario expresar la concentración en otras unidades, por ejemplo; libras por galón, o miligramos por litro, en esta, cuando la solución es muy diluida se puede considerar que corresponde a la llamada partes por millón (ppm).

• Gramos litro (g/L).

Es conveniente hacer notar las ventajas que representa el uso del sistema internacional, ya que, numéricamente hablando, si la concentración esta expresada en gramos por litro (g/L), tiene el mismo valor cuando se expresa en miligramos por mililitro (mg/mL) y el mismo valor numérico resulta cuando la concentración se expresa en kilogramo por metro cúbico (Kg/m3).

Si se designa con la letra “c” la concentración expresada en mg/mL, g/L o kg/m3 con la letra “a” la masa del soluto expresada en mg, g o kg, y con la letra “v” el volumen de la solución, que puede indicarse en mL, L o m3, por definición se tiene que:

[pic 1]

En donde es posible expresar:

• Porcentaje (%)

Una manera cómoda de expresar las unidades de concentración es en porcentaje, ya sea masa o en volumen, ósea la masa o volumen del soluto que está contenido en 100 partes en masa o en volumen de solución:

[pic 2]

[pic 3]

[pic 4]

Como se nota en las expresiones anteriores, el porcentaje está referido al soluto y en los casos uno y tres, las unidades del soluto y solución dan una relación adimensional, siempre y cuando las unidades relacionadas estén expresadas en los mismos términos no así en el caso dos, donde se deben establecer las unidades.

• Partes por millón (ppm)

Cuando se requiere expresar las concentración de una solución muy diluida, generalmente se emplea el termino conocido como partes por millón (ppm), que como su nombre lo resalta, son las partes en peso de soluto que están contenidas en un millón de partes en peso de solución.

De acuerdo a esta relación, es posible decir que la densidad de una solución acuosa muy diluida, prácticamente es la misma que la del agua a 4°C, es decir, 1 g/ml.

En general y prácticamente, se puede establecer para soluciones acuosas muy diluidas que:

[pic 5]

Unidades químicas de concentración:

Las unidades químicas de concentración son aquellas en las que si considera la naturaleza química del soluto.

El uso de las unidades químicas es debido a que algunas ecuaciones matemáticas de control, diseño, formulación, etc.; han sido establecidas en función de ellas.

El empleo de estas unidades implica el conocimiento de la fórmula de la sustancia, así como el peso formular o peso equivalente correspondiente.

• Fracción mol (X1, X2, X3…..Xn)

La fracción mol indica el cociente obtenido al dividir el número de moles de uno de los componentes entre la suma del número de moles de todos los constituyentes de la solución, para un sistema formado por tres solutos y agua como solvente, la fracción mol de cada uno sería:

[pic 6]

[pic 7]

Y finalmente:

[pic 8]

En donde “X1”, “X2” y “X3”, representan las fracciones mol de cada uno de los solutos, “n1”, “n2” y “n3” los números de moles correspondientes y “nH2O”, el número de moles del agua.

Debe tenerse presente, que si se está tratando con fracciones mol en todos los casos siempre será uno:

[pic 9]

• Molaridad (M)

La molaridad es la expresión de la concentración, que indica el número de gramos mol de soluto contenido en un litro de solución y se representa como “M”.

[pic 10]

[pic 11]

Entonces:

[pic 12]

• Formalidad (F)

Ya que algunos compuestos se ionizan totalmente, para expresar la concentración de estos en una solución, resultaría erróneo aplicar el concepto de moléculas – gramo para indicar una concentración iónica, es por esto, que resulta más propio indicarlo como fórmula gramo para expresar el, peso del ion correctamente, de aquí el nombre que recibe de esta manera de indicar la concentración de una solución. Se puede decir que la formalidad (F) de una solución es el número de pesos fórmula gramo (P. F. G.) de un soluto que están disueltos en un litro de solución.

[pic 13]

Si [pic 14]

Entonces:

[pic 15]

• Normalidad (N)

Una de las unidades de concentración más empleada en los laboratorios de control químico, es la normalidad (N), que nos indica el número de pesos equivalentes gramo, (peq – g), o equivalentes (eq) que están contenidos en un litro de solución.

El peso equivalente gramo, es el valor que resulta de dividir el P.F.G. del soluto entre el número de electrones ganados o perdidos por la sustancia en cuestión. Sin embargo para calcularlo se debe tener presente la especie y el comportamiento químico de esta.

Una vez determinado el peso equivalente del soluto, la expresión matemática para calcular la normalidad queda expresada como:

[pic 16]

• Molalidad (m)

A diferencia de la molaridad, formalidad y normalidad que están referidas a volumen de solución, la molalidad, esta expresada en función del solvente y más aún, este se expresa en unidades de peso, así la molalidad (m), de una solución dice el número de g – mol que están disueltos en un kilogramo de soluto y matemáticamente es:

[pic 17]

Dilución y valoración

Al efectuar diluciones, está implícito el disminuir el valor de la concentración de una solución, es decir, hacer una adición de solvente.

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