Formulación de Soluciones para Liofilizar y Punto tripe del agua
kvivianahrPráctica o problema16 de Octubre de 2023
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Práctica 1 “Formulación de Soluciones para Liofilizar y
Punto tripe del agua”
Introducción
Punto de fusión y estados de la materia
Para el desarrollo de esta práctica es fundamental conocer que son los estados de la materia y como son afectados por factores como la presión y la temperatura por lo tanto comenzaremos con definir la temperatura, pues, según Britannica (2023) la temperatura es la medida con la que se expresa la cantidad de energía que hay un sistema y en la dirección en la que esta se desplaza, también, esta propiedad es independiente de la cantidad de masa de una sustancia y tiene tres escalas, grados Fahrenheit que suele ser utilizada en países de angloparlantes, los grados Celsius y es común en los países que utilizan el sistema métrico y es ampliamente utilizada en las ciencias aplicadas y por ultimo tenemos Kelvin, esta es una escala de temperatura que considera el cero absoluto o el estado de mínima energía como -273.15° dando un valor estandarizado, ambas escalas los °C y kelvin son escalas centígrados, esto quiere decir que amabas escalas se dividen 100 partes iguales.
Por otro lado, tenemos la presión y esta se define como la fuerza por unidad de área que es ejercida en un fluido o en un sólido.
Los estados de la materia son, solido, líquido y gaseoso en el siguiente diagrama podemos apreciar el estado que es favorecido por las condiciones como la presión y la temperatura.
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Figura 1. Diagrama representativo de fases del agua.
Punto tripe del agua
Hay un punto donde el agua se encuentra en tres estados al mismo tiempo: sólido, líquido y vapor; donde coexisten en equilibrio los tres estados, con las condiciones adecuadas de temperatura y presión.
Para conseguir el punto triple deberemos reducir considerablemente la presión, como si estuviéramos casi en el vacío.
El punto triple se alcanza a una temperatura de 0.0098 °C o 273.16 K, sin embargo, la presión no es de 1 atm como de normal, sino de 611.73 Pascales o lo que es lo mismo: 0.0060373057 atm. Con dichas condiciones, se consigue que el punto de ebullición del agua baje hasta los 0.01°C y el punto de fusión sube ligeramente de 0°C a 0.01°C.
A la temperatura de 0.01°C y con la baja presión nombrada, el agua puede hervir y congelarse al mismo tiempo.
(Pérez, 2020)
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Figura 2. Diagrama de la superficie PvsT de una sustancia que se contrae al congelarse.
Objetivos
General
- Recordar los conocimientos necesarios para la preparación de soluciones.
Específicos
- Calcular la cantidad de una substancia necesaria para obtener una concentración determinada en un volumen dado.
- Preparar soluciones a concentraciones determinadas utilizando el material de vidrio adecuado.
Material
- Matraz Kitasato
- 6 viales
- Charola de metal
- Etanol
- Hielo seco
- Solución de Sacarosa
- Agua destilada
Diagrama de proceso
Determinación del punto triple del agua[pic 9][pic 10]
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Congelación de soluciones[pic 13]
Resultados
Tabla 1. Determinación del tiempo para aproximación del punto de congelación
Equipo | Repetición | Agua (H2O) | Repetición | Sacarosa (C12H22O11) | ||||
Volumen (mL) | Tiempo (min) | Promedio de tiempo (min) | Volumen (mL) | Tiempo (min) | Promedio de tiempo (min) | |||
1 | 1 | 5 | 04:44 | 04:47 | 1 | 5 | .06:50 | 06:45 |
2 | 5 | 04:49 | 2 | 5 | 06:40 | |||
3 | 5 | 04:49 | 3 | 5 | 06:50 | |||
2 | 1 | 5 | 04:10 | 05:33 | 1 | 5 | 03:27 | 04:53 |
2 | 5 | 04:40 | 2 | 5 | 05:02 | |||
3 | 5 | 07:50 | 3 | 5 | 06:10 | |||
3 | 1 | 5 | 02:58 | 02:47 | 1 | 5 | 02:38 | 02:52 |
2 | 5 | 02:49 | 2 | 5 | 02:53 | |||
3 | 5 | 02:34 | 3 | 5 | 03:07 | |||
4 | 1 | 5 | 02:58 | 02:57 | 1 | 5 | 02:19 | 02:21 |
2 | 5 | 03:00 | 2 | 5 | 02:20 | |||
3 | 5 | 02:53 | 3 | 5 | 02:26 | |||
5 | 1 | 5 | 04:49 | 04:54 | 1 | 5 | 04:31 | 04:43 |
2 | 5 | 04:50 | 2 | 5 | 04:56 | |||
3 | 5 | 05:05 | 3 | 5 | 04:42 |
Tabla 2. Desviación estándar correspondiente a las 3 mediciones de tiempo en minutos tomadas por cada equipo.
Tiempo de congelación | ||
Equipo | Agua destilada | Sol. Sacarosa |
1 | Desviación estándar | Desviación estándar |
0.0288 | 0.0577 | |
2 | 1.882 | 1.4281 |
3 | 0.1212 | 1.3035 |
4 | 0.2581 | 0.0378 |
5 | 0.3204 | 0.0577 |
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Figura 3. Variación del tiempo de congelación de dos muestras (1: agua destilada, 2: Solución de sacarosa al 0.05 M) considerando solo los promedios de tiempo de cada equipo.
Tabla 3. Determinación del punto de ebullición
Solución: Agua
Temperatura °C | Presión (cmHg) | Ebullición |
80 | 46 | Si |
50 | 42 | Si |
Tabla 4. Cálculo de soluciones
Especie | Volumen | Concentración | PM (g/mol) | Masa requerida |
HCl | 1 L | 2 % | 36.5 | 0.054 L |
350 mL | 3 mM | 0.038 g | ||
120 mL | 10 N | 43.74 g | ||
NaOH | 5.8 mL | 5 % | 40 | 0.29 g |
100 mL | 5 M | 0.02 g | ||
300 L | 8 N | 96 g | ||
H2SO4 | 0.8 L | 3 N | 98 | 78.4 g |
CaCl | 500 mL | 4 M | 110.98 | 221.96 g |
Glucosa | 35 mL | 3.5 % | 180 | 1.225 g |
Sacarosa | 250 mL | 450 mM | 342.29 | 38.5 g |
Almidón | 12.7 mL | 5% | 162 | 0.635 |
Glicerol | 425 mL | 3 M | 92.09 | 117.41 g |
NaCl | 2.5 L | 12 N | 58.44 | 1753.2 g |
Análisis de resultados
En la tabla 1, se obtuvieron los resultados grupales para la determinación del punto de congelación, dicho procedimiento se realizó con agua y la solución de sacarosa 0.1 M. En el caso del equipo tres se observa que no hubo un aumento significativo entre los tiempos de congelación del agua y de la sacarosa, lo cual se debe a que en el procedimiento se añadió una gran cantidad de hielo seco lo que provocó que en el momento de realizar el congelamiento el tiempo este disminuyera y al mismo tiempo no se viera el cambio del aumento del tiempo entre la sacarosa y el agua.
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