UNIVERSIDAD AUTNOMA METROPOLITANA UNIDAD AZCAPOTZALCO Divisin de Ciencias Bsicas e Ingeniera Departamento de Ciencias Bsicas Manual de Laboratorio Reacciones y Enlace Qumico Grupo de Investigacin en laEnseanza de la Qumica ii Julio, 2008. iii RELACIN DE AUTORES ACTIVIDADPROPUESTA Presentacin del curso Ma. del Carmen Gonzlez Corts Introduccin Ma. del Carmen Gonzlez Corts Principio de conservacin de la materia, ley de las proporciones constantes y concepto de mol Lilia Fernndez Snchez Seminario de preparacin de soluciones acuosas Miguel vila Jimnez Reacciones de precipitacin Ma. Tula Luna Rojas Soluciones cidas y bsicas. Reacciones de neutralizacin Ma. de la Luz Soto Tllez Reacciones de doble sustitucin mediante resinas de intercambio inico Hugo Eduardo Sols Correa Seminario de reacciones de xido-reduccin Lilia Fernndez Snchez Reacciones de xido-reduccin y titulacin con agentes oxidantes Ma. Isabel Raygoza Maceda Reacciones de xido-reduccin y titulacin con agentes reductores Ma. del Carmen Gonzlez Corts Celdas electroqumicas, fuentes de poder y electrolticas Hugo Eduardo Sols Correa RELACIN DE ACTIVIDADES DESARROLLADAS POR LOS INTEGRANTES DEL GRUPO DE ENSEANZA DE LA QUMICA, PARA LA REALIZACIN DE ESTE MANUAL ACTIVIDAD PROPUESTA Y/O ELABORACIN PRUEBA EN LABORATORIO PRESENTACIN AL GRUPO PRESENTACIN EN SEMINARIO APOYO TCNICO Prlogo y agradecimientosCarlos RoaCarlos Roa Presentacin del cursoCarmen GonzlezCarmen Gonzlez IntroduccinCarmen GonzlezCarmen Gonzlez Principio de conservacin de la materia, ley de las proporciones constantes y concepto de mol Lilia FernndezLilia FernndezLilia FernndezLilia Fernndez Rita Valladares, Javier Saldvar Seminario de preparacin de soluciones acuosas Miguel vilaMiguel vilaMiguel vila Reacciones de precipitacinMa. Tula LunaHugo SolsHugo SolsHugo Solslvaro Melgar Soluciones cidas y bsicas. Reacciones de neutralizacin Ma. Luz Soto Ma. Luz Soto Alicia Cid Ma. Luz Soto Alicia Cid Ma. Luz Soto Lilia Fernndez Jorge Eligio, Toms Peralta Reacciones de doble sustitucin mediante resinas de intercambio inico Hugo Sols Miguel vila Leonardo Hernndez Miguel vila Leonardo Hernndez Miguel vila Rita Valladares, Javier Saldvar, Rodolfo Ceja, Toms Peralta, Pilar Esparza Seminario de reacciones de xido-reduccin Lilia FernndezLilia Fernndez Rita Valladares, Javier Saldvar Reacciones de xido-reduccin y titulacin con agentes oxidantes Isabel Raygoza Miguel vila Leonardo Hernndez Miguel vila Leonardo Hernndez Luca Coxtinica Rita Valladares, Javier Saldvar, Rodolfo Ceja, Toms Peralta, Pilar Esparza Reacciones de xido-reduccin y titulacin con agentes reductores Carmen GonzlezMa. Luz SotoCarmen GonzlezLilia Fernndez Pilar Esparza, lvaro Melgar, Jorge Eligio Melchor Celdas electroqumicas, fuentes de poder y electrolticas Hugo Sols Lilia Fernndez Ma. Luz Soto Lilia Fernndez Lilia Fernndez Hugo Sols Toms Peralta 1 Prlogoy agradecimientos Inmersaenelprocesoformativodelosestudiantesdelasdiversasingenierasenesta UnidadAzcapotzalcodelaUniversidadAutnomaMetropolitana,seencuentrala necesidaddecontarconplanesyprogramasdeestudioquepermanentementese sometanaunarevisinquecubraaspectospedaggicosqueapoyenalproceso enseanzaaprendizaje,yporsupuestoaunatareadeactualizacindesuscontenidos programticos.Lavigenciadeestoslineamientosnormativoscontribuir trascendentementeeneldesarrolloacadmicodenuestrosalumnos,lespromover mayorintersylespermitirunamayorutilizacindeloaprendidoensuvida profesional futura, pero cercana. Acordes con estos planteamientos, los profesores integrantes del Grupo de Investigacin enEnseanzadelaQumica,bajolacoordinacindelJefedelDepartamentode CienciasBsicas,M.enC.HugoEduardoSolsCorrea,nospropusimosgenerareste Manual de Laboratorio de Reacciones y Enlace Qumico. Las nuevas prcticas y los experimentos que las conforman se discutieron, seleccionaron y corrigieron por los integrantes de este grupo de trabajo y ante la necesidad de ensayar, consurespectivacomprobacin,eldesarrolloyresultadosdeestasactividades experimentales, as como de sus posibles adaptaciones y adecuaciones, se constituyeron subgrupos de trabajoque atendieron cada prctica experimental. Al respecto, la colaboracin y apoyo de los Tcnicos especializados participantes quelaboran en los laboratorios de Qumica fue muy importante, as como la intervencin de algunosdelosestudiantesquesedesempeancomoayudantesdelamismarea.Por supuestoqueeldocumentotuvoquerecibirunformatoyestructuracinparasu posterioredicin,actividadqueserealizconlavaliosacontribucindeHildaRojo Zabaleta,secretariadelreadeQumicayfinalmenteexternamosnuestragratitudy reconocimiento a laProfesora Irma Delfn Alcal. Hacemospatentenuestragratitudyreconocimientoporsuayudayaltosentidode responsabilidadaRodolfoCejaAladro,PedroDelgadoMorales,PilarEsparzaJurez, JorgeEligioMelchorVelzquez,lvaroMelgarCruz,TomsPeraltaRojas,Javier Saldvar Gonzlez y Ma. Rita Valladares Rodrguez, quienes contribuyeron eficazmente enlasactividadesprevias,aldesarrolloycomprobacindelosexperimentosdelas distintas prcticas. Ensucalidaddedocumentoperfectible,esprobablequesurjalanecesidadderealizar modificacionesoajustesqueenriquezcanlosexperimentospropuestosascomoel contenidodeltexto;porello,esperamosvernosfavorecidoscontodaaquella contribucinquemejoreesteManual,mismaqueseverreflejadaenlasprximas ediciones. 2 Porloexpuesto,reiteramosnuestraampliagratitudatodaslaspersonasquedirectao indirectamentecontribuyeronparalarealizacindeestetrabajoyanticipadamente reconocemoslavaliosautilidaddeaquellasaportaciones,ideasypropuestasque recibamos para ediciones subsecuentes. ATENTAMENTE GRUPO DE INVESTIGACIN EN ENSEANZA DE LA QUMICA vila Jimnez Miguel Cid Reborido AliciaCoxtinica Aguilar Luca Elorza Guerrero Mara Eugenia Fernndez Snchez Lilia Gonzlez Corts Mara del Carmen Hernndez Martnez Leonardo Luna Rojas Mara Tula Alicia Raygoza Maceda Mara Isabel Roa Limas Jos Carlos Sols Correa Hugo Eduardo Soto Tllez Mara de la Luz 3 Contenido Pgina Prlogo y agradecimientos1 Contenido3 Presentacin del curso de laboratorio5 Introduccin15 Principio de conservacin de la materia, ley de las proporciones constantes y concepto de mol 19 Seminario de preparacin de soluciones acuosas29 Reacciones de precipitacin41 Soluciones cidas y bsicas. Reacciones de neutralizacin49 Reacciones de doble sustitucin mediante resinas de intercambio inico61 Seminario de reacciones de xido-reduccin65 Reacciones de xido-reduccin y titulacin con agentes oxidantesReacciones de xido-reduccin y titulacin con agentes reductores A 79 89 Reacciones de xido-reduccin y titulacin con agentes reductores B95 Celdas electroqumicas, fuentes de poder y electrolticas103 Apndice111 4 5 Presentacin del curso de laboratorio Enestaprimerasesinseharlapresentacindelaasignaturaydelaspersonasque apoyarneneldesarrollodelamisma:profesor,ayudanteytcnicodelaboratorio; indicando el grado de participacin de cada una de ellas, su experiencia, sus actividades dentro del curso y su horario y lugar de estancia en la Universidad para dar asesoras a los alumnos o recibir material de reposicin (en el caso de los tcnicos del laboratorio). Se hablar adems de los siguientes puntos: -Objetivos del curso -Material y equipo -Medidas de seguridad -Reglamento interno -Formas de trabajo y evaluacin -Calendario de actividades Objetivos Que al terminar el curso, el alumno sea capaz de: 1.Identificar, seleccionar y utilizar el material, equipo y reactivos qumicos adecuados y/o necesarios para obtener datos confiables al realizar un experimento qumico. 2.Lograr el aprendizaje significativo de las diferentes reacciones qumicas. Reconocer losdiferentestiposdereaccionesqumicas,quepuedeencontraralolargodesu actividad profesional como ingeniero, a partir de actividades experimentales. 3.Comprobar mediante la experimentacin, que en toda reaccin qumica se cumplen las leyes de: a) conservacin de la materia y b) proporciones constantes. 4.Conocer y aplicar las normas de higiene y seguridad pertinentes, que minimicen las situaciones de riesgo en el laboratorio y garanticen el respeto al ambiente. 5.Adquirirelconocimiento,destrezasyhabilidadesnecesariasparalacorrecta preparacin de soluciones qumicas. 6.Describiroralmenteyporescritolosfenmenosqueocurrenduranteun procedimiento experimental. 6 Material y equipo de laboratorio MATERIAL DE VIDRIOMETALICO Vaso de precipitados Matraz de destilacin Matraz Erlenmeyer Matraz volumtrico Matraz kitazato Matraz baln Matraz de fondo plano Probeta Pipeta graduada Pipeta volumtrica Bureta Embudo de tallo corto o largo Embudo de seguridad Embudo de separacin Tubo de ensaye Vidrio de reloj Refrigerante recto Refrigerante de rosario Refrigerante de gusano Agitador de vidrio Gendarme Termmetro de mercurio Tubera de vidrio Desecador Pinzas para bureta Pinzas para tubos de ensaye Pinzas para vasos de precipitados Pinzas para cpsula de porcelana Pinzas de tres dedos Nueces Esptula Bao mara Anillo Soporte universal Tripi Tela de alambre con asbesto Gradilla DE PORCELANADE HULE O PLSTICO Cpsulas Crisol Mortero y pistilo Tringulo Agitador magntico Gradilla Piseta Tapones Perillas de succinMangueras *La mayora del material de vidrio tambin se produce en plstico, con la ventaja de que es irrompible. DE MADERA Gradilla EQUIPO Mufla Estufa Centrfuga Balanza granataria Balanza analtica Balanza digital Parrilla elctrica con agitador magntico Mechero Bunsen Mechero Fisher Bomba de vaco Multmetro pH-metro 7 Medidas de seguridad en el laboratorio Lasmedidasgeneralesdehigieneyseguridadtienenporobjetivoevitarpercanceso accidentes que pongan en riesgo la seguridad personal de quien trabaja en un laboratorio o la de sus compaeros, as como evitar daos a equipos o materiales de trabajo. Lasmedidasmnimasdehigieneyseguridadparaunlaboratorioqumicosonlas siguientes: 1.Respetar las seales incluidas en el laboratorio. 2.No desatender un experimento, en ningn momento 3.Conocerlaspropiedadesyefectosdelassustanciasqueseestnutilizandoenun experimento qumico, para lo cual es indispensable revisar al menos la etiqueta del envase del reactivo qumico. Si es posible, buscar sus propiedades fsicas y qumicas en un manual adecuado. 4.Mantenerlaspuertasdeaccesoallaboratoriolibresdeobstculosyabiertas mientras se est trabajando dentro del mismo. 5.Mantenerlaszonasdetrabajolimpias.Encasodederrameocualquierincidente, limpiar y reacondicionar adecuadamente el espacio de trabajo. 6.Evitararrojarresiduosslidoseneldrenaje.Ladisposicindedesechosslidos depende del riesgo qumico (solamente las sustancias inocuas se depositan en el bote de basura). 7.Los residuos lquidos solubles no orgnicos se neutralizany diluyen con agua antes dedesecharlosaldrenaje.Paradesecharlosesnecesariomantenerunacorrientede agua limpia que arrastre estos residuos, y asegurarse de que contine corriendo agua algunos minutos ms. 8.No desechar al drenaje residuos lquidos insolubles, disolventes orgnicos, residuos radiactivos,nidisolventesvoltiles;estosresiduossedebenalmacenar adecuadamenteparasuposteriortratamiento,evitandoalmacenarvolmenes grandes de ellos. 9.Utilizar solamente material de vidrio en buenas condiciones. 10. Sedebeprocuraralmacenarlosreactivosenenvasespequeosysinllenarlos totalmente, dejando espacio para contener vapores en caso de que desprendan. 11. Desde la primera sesin de laboratorio, localizar los equipos de primeros auxilios y deseguridad,comoson:extintores,arena,regaderas,lavaojos,botiquines,vlvulas decontroldeagua,gasyaire,interruptordecorrienteelctricaydemspuntosde riesgo o ayuda 12. Conocer la ubicacin del servicio mdicoy/o proteccin civil, as como sunmero telefnico. 8 Reglas de seguridad bsicas que se deben seguir dentro de un laboratorio 1.No consumir alimentos, de ningn tipo, en el interior de un laboratorio qumico. 2.No fumar. 3.No jugar dentro del laboratorio o realizar cualquier actividad que cause riesgos. 4.Utilizar el equipo bsico: batas, guantes y lentes de seguridad. 5.Evitar el uso del cabello largo suelto o no recogido. 6.Se recomienda el uso de zapato cerrado. 7.Usar la bata siempre abrochada o abotonada. 8.Mantener etiquetados correctamente todos los reactivos qumicos. 9.Evitar colocar material de vidrio caliente sobre superficies fras; en cualquier caso se sugiere el uso de bases aislantes, de preferencia, de asbesto. 10.Utilizar, de preferencia, la campana de extraccin, sobre todo cuando las sustancias de trabajo desprendan vapores o cuando exista peligro de explosin. 11. Revisarquelasllavesdelaguaygasestncerradascuandonoestnenusoyal finalizar cada prctica.12. No utilizar reactivos que carezcan de etiqueta. 13. Jamsprobarollevarsealaboca,niaspirarenformadirectaotocarreactivos, vapores,lquidos,slidosocualquierotrotipodesustanciasexistentesoquese generen en el laboratorio. 14.Cerrar el envase inmediatamente despus de tomar la cantidad de reactivo requerida para evitar que se contamine. Para tomar el reactivo, se debe de emplear una pipeta, gotero, esptula, cucharilla o cualquier otro accesorio limpio y seco. 15. Nuncacalentarsistemascerradosniexponerlosafuentesdeenergaquepropicien riesgo. 16. Evitarelcontactodelassustanciasqumicasconpiel,ojosymucosas.Encasode contacto, lavar inmediatamente con una cantidad abundante de agua fra. 17. Encasodequelaropaseimpregnedealgunasustanciaqumica,quitarseesa indumentaria y lavarla. 18. Encasodeaccidenteodesentirsemaldentrodeunlaboratorio,salirdelmismo, buscar asesoramiento inmediato del responsable del laboratorio y en seguida recurrir al servicio mdico. Seales Comopartedelainformacinreglamentariaenunlaboratorioexistenseales universalesqueesnecesarioconocer.Lassealespuedenserde5tiposylasms comunes en los laboratorios qumicos son: a)Seales de prohibicin: Prohibido fumar Prohibido fumar y Prohibido pasar Prohibido apagar Agua no potableEntrada prohibida No tocar encender fuego a las personascon agua a personas no autorizadas 9 b)Seales de obligacin

Proteccin obligatoria Proteccin obligatoriaProteccin obligatoriaProteccin obligatoria Proteccin obligatoria Proteccin obligatoria de la vistade la cabeza del odode las vas respiratorias de los pies de las manos c)Seales de salvamento:

Direccin que debe seguirsePrimeros auxiliosCamillaDucha de seguridadLavado de ojos d)Seales de advertencia: MateriasMateriasMateriasMateriasMaterias inflamables explosivastxicascorrosivasradiactivas

Riesgo PeligroRadiacionesMateriales elctricoen general lsercomburentes Riesgo biolgico Baja temperaturaMaterias nocivas o irritantes e)Seales de proteccin contra incendios: Manguera contra EscaleraExtintorTelfono deincendiosde mano emergencia Servicio Mdico y Proteccin Civil. 10 Localizacin del Servicio Mdico:Edificio E planta baja (E-10). Telfonos:5383-6295 Extensin tel. (uso interno de la UAM):9280 Localizacin de Proteccin Civil:Edificio C primer piso, personal Extensin tel. (uso interno de la UAM):2004 Manipulacin de los reactivos qumicos. Paramanipularlosproductosqumicoscorrectamente,esnecesariodisponerde informacin adecuada acerca de los mismos, tal como la identificacin del producto, su composicin,identificacindelaindustriaresponsabledelacomercializacin, propiedadesfsicasqumicasybiolgicasdelasustancia,identificacindepeligros potenciales, efectos sobre la salud y medidas preventivas. Esta informacin se encuentra en la etiqueta del envase en que viene contenida la sustancia, por eso se recomienda leer las etiquetas antes de utilizar las sustancias. Contenido de una etiqueta: a.Identificacin del producto b.Composicin del producto o especificaciones del lote c.Propiedades del producto 1.Clave numrica de riesgo o smbolo de advertencia. 2.Equipo de proteccin para laboratorio 3.Cdigo de colores para almacenaje o tipo de sustancia: Naranja = Almacenamiento general Blanco = Almacenamiento en un rea a prueba de corrosin Azul = Almacenamiento en un rea con suficiente ventilacin Rojo = Almacenamiento para materiales inflamables Amarillo = Almacenamiento de materiales combustibles y/o inflamables. 4.Clave de control para derrames 5.Sistema SIRE (Riesgos a la Salud, Inflamabilidad, Reactividad y Especiales) 6.Informacin de riesgos 11 Reglamento interno del laboratorio En las u.e.a.s experimentales de qumica se tiene el siguiente reglamento. 1.Los alumnos debern llegar dentro de los primeros 15 minutos de inicio de la sesin; sielalumnoacudeallaboratoriodespusdeestetiempo,nopodringresaren ningn caso. 2.El alumno, al entrar al laboratorio, debe traer su bata puesta y abrochada. 3.El alumno deber acudir a cada sesin de laboratorio con el siguiente material: Manual de laboratorio Bitcora Materialdelimpieza:etiquetasomaskingtape,franela,papelabsorbentey jabn. 4.Elalumnotendrlaobligacindeestudiarconantelacinlaprcticaarealizar,as comodesarrollartodaslasactividadespre-laboratorio(actividadesquedebende realizar antes de acudir a la sesin de laboratorio) que se indiquen en la misma. 5.Losalumnosformarnequiposdetrabajopararealizarlasprcticas.Elnmerode integrantesdecadaequipo,lodefinirelprofesor,enfuncindelnmerode alumnos en el grupo. 6.Losalumnostendrnlaobligacindeentregarelreportedelaprctica,yaseapor equipoodeformaindividual,despusderealizarlaparteexperimentaldedicha prctica. 7.Cada equipo de alumnos entregar una credencial de la Universidad a la persona que leentregueelmaterialconelquevaarealizarlaprctica,comogarantadel material que va a utilizar en cada sesin. Al regresar todo el material, en buen estado y limpio, se le devolver la credencial. 8.El equipo de alumnos que por alguna razn dae algn material deber reponerlo en lasiguientesesindelaasignaturaynoseleentregarlacredencialdejadaen garanta al inicio de la sesin, sino que le ser devuelta en el momento que entregue elmaterialderepuesto,elcualdebertenerlasmismascaractersticasqueelque sufri el dao. En caso de que no entregue el material de reposicin en corto tiempo, se enviarael reporte a Sistemas Escolares, de donde a su vez, segenerarotro que seranexadoalkardexdetodoslosintegrantesdelequipo.Sernecesarioquese entregueelmaterialantesdelsiguienteperiododereinscripcin,paraeliminarese reporteyquesepuedaninscribirsinningnproblema.Ademsdequetodoslos alumnos integrantes de ese equipo de trabajo tendrn una calificacin no aprobatoria en curso. 9.Elalumnodeberseguirentodomomento,dentrodellaboratorio,lasmedidasde higiene y seguridad generales y las indicadas en cada prctica. 12 10. El alumno deber mantener limpio su lugar de trabajo, en todo momento. 11. El alumno recibir su calificacin final personalmente en el lugar, horario y da que el profesor indique. Solamente en esa ocasin tendr oportunidad de aclarar dudas o inconformidades. 12. Lacalificacinmnimaaprobatoriaserde6.0,porconsiguiente,calificaciones iguales o menores a 5.99 sern no aprobatorias. 13. Paraasignarunacalificacin,elprofesorconsiderarlossiguientespuntos:calidad de la bitcora, calidad de cada uno de los reportes, calificacin obtenida en cada uno delosexmenesygradodeparticipacindelalumnoeneldesarrollodelas prcticas. 14. Para asignar la calificacin que se utiliza por parte de la Universidad, seseguir la siguiente tabla de equivalencias de nmero a letra: Calificacin en nmeroCalificacin en letra 0.0-5.99 6.0-7.49 7.5-8.99 9.0-10.0 NA S B MB 15. Solamenteserealizarnprcticasdereposicinencasodequetodoelgrupono haya realizado alguna prctica durante el trimestre, independientemente de la causa. No se realizaran prcticas de reposicin por alumno. 16. Elprofesornoharexmenesaalumnosquenollegaronatiempo,ascomo tampocoaceptarbitcorasoreportesentregadosposteriormentealafechayhora indicados. 17. Unprofesorpodrpedirleaunalumnoquesalgadellaboratorio,sloenlos siguientescasos:i)cuandoalalumnoselesorprendacopiandoohablandodurante la realizacin de un examen, ii) cuando el alumno, debido a su mal comportamiento genere un riesgo potencial hacia sus compaeros, personal o a las instalaciones de la Universidadoiii)cuandolefaltealrespetoaalgunodesuscompaerosoal personal (tcnico, ayudante o profesor titular) de la Universidad. 18. No se admiten personas en calidad de alumno-oyente. 19. Al final de cada sesin, cada equipo de alumnos tiene la obligacin de dejar limpia sumesa,apagadosylimpioslosinstrumentosdelaboratorioutilizados,asegurarse de que los equipos elctricos (como las parrillas elctricas) han sido desconectados y todas las llaves de agua y gas han sido cerradas, que los bancos estn sobre la mesa yquelastarjasestndespejadasdebasurayquenotenganresiduosqumicosque puedan ocasionar un accidente o perjuicio a las mismas. 13 Forma de trabajo y de evaluacin Trabajo El tiempo en cada sesin se distribuir segn lo designe el profesor, considerando: -Presentacindelosfundamentostericosquerespaldaneltemadeesasesin,el equipoautilizar,normasdehigieneyseguridadespecficas,enformadeun seminario, con una duracin al menos de una hora. -Realizacin del examen correspondiente a la prctica anterior o actual. -Realizacin de la prctica. Evaluacin. Elprofesorconsiderarlossiguientespuntosparaformularlacalificacinfinaldel alumno:asistencia,calidaddelabitcora,calidaddelreporte,puntuacinobtenidaen los exmenes de las prcticas y/o seminarios y grado de participacin del alumno en el desarrollo de las mismas. Elprofesoryelayudante,decomnacuerdoindicarnelporcentajedepesodecada unodelospuntosanteriores,ascomolaformaenquesecalificarn:individualopor equipo. Es necesario que el profesor indique, a los alumnos, en esta sesin, qu comprende cada uno de los siguientes puntos: -Asistencia o retardos -Calidad de la bitcora -Calidad del reporte. Incluye: calidad del trabajo, presentacin, tiempo de entrega -Exmenes Tambin se deben aclarar los siguientes puntos, que pueden o no afectar la calificacin del alumno: -Comportamiento dentro del laboratorio. -Salida del laboratorio sin autorizacin. Bitcora o libreta de laboratorio Labitcoraesuncuadernodondeseregistrantodoslosdatosnecesariospararealizar una prctica y todas las actividades realizadas en el laboratorio. Estecuadernotienecaractersticasespeciales:esuncuadernodepastagruesa,sin 14 espiralyconhojasfoliadas.Estascaractersticasrespondenalassiguientes necesidades:losdatosalregistrarseenuncuadernoespecialparaellaboratorio,nose perdern ni se transferirn incorrectamente,ya que fueronanotados enel momento de obtencindelosmismos;alnotenerespiralesdifcilquesearranquenhojas,porlo tanto,noserfcilquesepierdainformacinenningnmomento;elqueseadepasta gruesa,esdebidoaquesiporalgunaraznhayalgnderramedeunlquidosobrela mesa, la pasta dura evitar que el lquido llegue a las pginas de la bitcora, evitando un distorsin o eliminacin de lo escrito en ellas. Forma de utilizar la bitcora: -Hojas con numeracin impar: notas y datos previos de la prctica -Hojas con numeracin par: notas, datos, observaciones y recomendaciones durante el experimento. Puntos que deben estar contenidos en las hojas con numeracin impar. -Nombre de la prctica -Fecha de realizacin de la prctica -Objetivos de la prctica -Resumen terico del tema correspondiente al desarrollo de la prctica -Lista de materiales, equipo y reactivos a utilizar en el desarrollo de la prctica -Propiedadesfsicasyqumicaseinformacinderiesgosyprecaucionesdemanejo de cada una de las sustancias qumicas que se utilizarn en esa prctica -Bibliografa utilizada para generar el resumen tericoy obtener los datos del punto anterior. -Procedimientoqueseindicaenelmanualdelaboratoriodelcurso,enformade diagrama de bloques (secuencia de instrucciones) -Cuestionario Puntos que deben estar contenidos en las hojas con numeracin par. -Consideraciones tericas expuestas por el profesor durante el seminario de la prctica -Recomendaciones dadas por el profesor antes de cada experimento -Notas, datos y observaciones que se obtengan durante el desarrollo experimental Calendario de actividades Seindicaralalumnolasfechasparacadaunadelassesiones,deacuerdoconel calendario proporcionado por la Coordinacin de u.e.a.s experimentales de Qumica. 15 Introduccin Laqumicaeslacienciaqueestudialacomposicindelamateriaysus transformaciones.Eldesearconocerlacomposicindelamateriahaconducidoala produccin de nuevos materiales, equipos y tecnologas novedosas. Laqumicaesindispensableparacomprenderfenmenosqueocurrenenotras disciplinascomosonlaingeniera,entodassusramas,laagricultura,labiologa,la cienciadelosmateriales,lamedicina,etc.;ascomo,diversosfenmenoscotidianos, como son: los colores que presentan las cosas, los olores, la textura, la fotosntesis, etc. Mediantelaqumicaesposibleinterpretarlosfenmenosnaturales,lacomposiciny estructura de las sustancias que ha hecho posible sintetizar sustancias desconocidas en la naturaleza como son los nuevos materiales, medicamentos, etc. Lastransformacionesquesufrelamateria,serigenporlasleyesdelaqumica, manifestados a travs de reacciones qumicas. Lasreaccionesqumicassonprocesosenloscualesunaovariassustanciascambian para formar una o ms sustancias diferentes. A las sustancias con las que se inicia una reaccinqumicaselesdenominareactivosyalasqueseobtienendeesasreacciones qumicasselesdenominanproductos.Estasreaccionesqumicassedescriben simblicamente mediante ecuaciones qumicas. Enunaecuacinqumicaseempleansmbolosyfrmulasqumicasdelassustancias que intervienen en una reaccin qumica. Una ecuacin qumica consta de: 1.Reactivos. Smbolos o frmulas de las especies, separadas por un signo positivo (+) si son varias especies; y precedidos por un coeficiente, que indica la cantidad con la cual cada especie interviene en la reaccin qumica. 2.Flecha. La flecha () se utiliza para diferenciar productos de reactivos, y supuntaindicaladireccindelareaccin.Porlogeneral,losreactivosse escribenalaizquierdaylosproductosaladerechadelaflecha.Sielsmbolo (flecha)utilizadoesunadobleflecha(),indicaquelareaccines bidireccional,estoes,lacantidaddereactivosqueseutilizanparagenerar productos, es la misma cantidad que se obtiene de la reaccin entre los productos para obtener los reactivos. 3.Productos. Smbolos o frmulas de las especies formadas. 4.Paradarmayorinformacinrelativaalestadofsicodelasespeciesseusanlos smbolos que se muestran en la tabla: SmboloSignificado ggas llquido 16 sslido acacuoso desprendimiento en forma de gas formacin de un precipitado 5.A veces es necesario indicar las condiciones en las que se efecta una reaccin, yestoseindica,colocandoencimay/odebajodelaflechadereaccinelolos smbolos que representen esas condiciones. Ejemplo: si se tiene la reaccin: reactivos A productos estasimbologaindicaqueseagregacaloralareaccin,paraquestasellevea cabo. Existen varios tipos de reacciones qumicas: +Reaccionesdeprecipitacin.Sonreaccionesenlascualesunodelosproductosse obtieneenformadeunprecipitado(slido)insoluble.Dentrodeestetipode reacciones, se ha contemplado a:-Las reacciones de combinacin o de sntesis. Son reacciones donde dos reactivos se combinan para forman un solo producto. La ecuacingeneral de este tipo de reacciones es:Am + Bn AmBn donde A y B son elementos, AmBn es un compuesto;n y m indican el nmero de tomos presentes en el compuesto. Ejemplo de este tipo de reaccin es la formacin del xido de aluminio a partir de aluminio metlico y oxgeno gaseoso:4Al(s) + 3 O2(g)A2Al2O3(s) +Reaccionesdedescomposicin.Sonreaccionesendondeunasustanciase descomponeoserompeproduciendodosomssustanciasdistintas.Laforma general de estas ecuaciones es: AmBnAm + Bn donde AmBn es un compuesto y A y B son elementos o compuestos. Ejemplos de este tipo de reaccin son: 2PbO2(s) A 2PbO (s) + O2(g) CaCO3(s)A CaO(s) + CO2(g) +Reaccionesdedesplazamientosimple.Enestetipodereacciones,unelemento reaccionaconuncompuestoytomaellugardeunodeloselementosdel compuesto,dejandolibrealelementoquesehallabacombinadomsun compuesto diferente. La forma general de estas ecuaciones es: 17 Am + BnCp Bn + AmCpo bien Am + BnCpCp+ BnAm Ejemplos de este tipo de reaccin son: Zn (s) +2HCl (ac) H2 (g) + ZnCl2 (ac) Cl2 (g) + 2NaBr (ac) Br2 (l) + 2NaCl (ac) +Reaccionesdedobledesplazamiento.Enestetipodereacciones,dos compuestosintercambianelementosentres,paraproducirdoscompuestos distintos. Dentro de este grupo de reacciones, se incluye a las reacciones cido - base, donde uno de los reactivos es un cido y el otro es una base, para dar como productos de reaccin una sal. La forma general de esta ecuacin es: AmBn+ CpDqAmDq + BnCp Ejemplos de este tipo de reaccin, son: HCl (ac) + NaOH (ac)NaCl (ac) + H2O (l) 2HCl (ac) + ZnS (s) ZnCl2 (ac) + H2S (g) +Reacciones de xido - reduccin. Estas reacciones se llevan a cabo mediante la transferenciadeelectronesdeunelemento(dentrodeuncompuesto)aotro elemento(delmismoodeotrocompuesto).Unejemplodeestetipode reaccionessonlasdecombustin.Estetipodereaccionesseestudiar exhaustivamente en este manual. En este curso, se hancontemplado algunos experimentos, donde se realicen reacciones de precipitacin, de doble sustitucin y de xido - reduccin. 18 19 Principio de Conservacin de la Materia, Ley de las Proporciones Constantes y Concepto de Mol Objetivos especficos -Enunciarlaleydelaconservacindelamateria,delasproporcionesdefinidasy mltiples -Describir el concepto de mol -Definir el concepto de masa molar -Definir y aplicar el concepto de estequiometra -Obtener yoduro de cobre a partir de cobre con vapores de yodo -Calcular la proporcin entre la masa del yodo y la de cobre experimentalmente en el yoduro de cobre formado -Conbaseenlosdatosexperimentales,inferirsielyodurodecobreformadoes cprico (Cu2+) o cuproso (Cu+) -Calcularlacantidaddeyodurodecobreesperadoapartirdelosgramosdeyodoy cobre que reaccionaron -Determinar la frmula mnima de un compuesto -Identificar el reactivo limitante Consideraciones tericas AntonioLorenzoLavoisierfueelprimeroenintroducirlametodologadepesarlas sustancias en los procesos qumicos, fue as como surge la estequiometra del griego stoicheion, que significa elemento y metron que significa medir. La estequiometra estudia la relacin de masas de reactivos y productos en una reaccin qumica o entre ellos mismos. En 1774, Lavoisier propuso que en una reaccin qumica, la suma de los pesos de las sustancias reaccionantes, es igual, a la suma de los pesos de los productos que es una expresindelaLeydelaConservacindelaMateria,lamaterianosecreanise destruye, solamente se transforma. Porejemplo, si reaccionan 20gramos de materia, en los productos deben de quedar 20 gramos (si la reaccin es al 100% de conversin). La Ley de conservacin de la materia tambin establece que los mismos elementos que reaccionandebenformaralosproductos,nosepuedentransformarunoselementosen otros, pero s se pueden unir qumicamente. Por ejemplo, el plomo no se puede convertir qumicamente en oro, pero s puede combinarse con el oxgeno para producir un nuevo compuesto llamado xido de plomo. Pb + O2 PbO La Ley de las proporciones definidas, propuesta en 1801 por Joseph Louis Proust, pone demanifiestoqueenlaformacindeunmismocompuesto,loselementosquelo forman siempre guardan la misma proporcin o relacin en peso. Por ejemplo, el agua est formada por hidrgeno y oxgeno en una relacin de masas de 1 a 8. Hidrgeno+Oxgeno=Agua 20 Relacin de masas 1 8 Ejemplo 2g+16g =18g John Dalton es autor de la Ley de las proporciones mltiples, cuando dos elementos se combinan en relaciones de masa diferente para formar compuestos diferentes, si el peso de uno de los elementos permanece constante, los pesos del otro guardanunarelacin denmerosenterossencillos.Porejemplo,larelacindepesosentreeloxgenoyel hidrgeno, en el agua y el agua oxigenada es de 1 a 2 respectivamente. Ejemplo Compuesto Nombre Relacin de combinacin en gramos HO Cantidad de oxgeno que se combina por gramo de hidrgeno Relacin en peso entre el oxgeno y el hidrgeno entre un compuesto y otro H2O Agua 2 16 8 8/8= 1 H2O2 Agua oxigenada

2 32 16 16/8 = 2 Concepto de mol Molsignificagranpila.Eseltrminousadoenqumicaparaconectarelmundo microscpico con el macroscpico. Qumica macroscpica mol Qumica microscpica Elmolesunacantidadmuygrandedepartculas,asuvalorselellamaconstantede Avogadro NA = 6.022X1023 partculas por mol. Estas partculas puedenser electrones, tomos, iones, molculas o ncleos. Sera difcil contar tal nmero de partculas.Sihubieraempezadoelconteodepartculascadasegundodesdequeseoriginla Tierra, hace aproximadamente 5 000 millones de aos, aun no terminara el conteo para llegara6.022x1023.Sinembargo,enlaprcticadelaqumicaesfciltrabajarcon moles de especies qumicas ya que: El peso o masa atmica de los elementos, compuestos o frmulas inicas expresados en gramos, contienen un mol de partculas y se les conoce como masa molar M. Notas : El peso molecular de los compuesto es la suma de las masas atmicas promedio, expresadas en umas, de los tomos que forman a la molcula, si se expresan en gramos se obtiene la masa molar. uma: unidad de masa atmica equivalente a 1.66 x 10-24 g En el sistema SI, internacional de unidades la constante de Avogadro se donota con el smbolo L 21 ElementoPeso o masa atmica [umas] Masa molar [g mol-1] Cantidad de partculas en la masa molar. NA Hidrgeno11 g/mol6.022 x 1023 tomos de Hidrgeno Oxgeno1616 g/mol6.022 x 1023 tomos de Oxgeno FrmulaPeso frmula [umas] Masa molar [g mol-1] Cantidadde partculas en la masa molar. NA H2O18186.022X1023 molculas de H2O CO244446.022X1023 molculas de CO2 NaCl58.558.5 6.022X1023 unidades frmula de Na+Cl- Cu63.5463.546.022X1023 molculas monoatmicas de Cu H2226.022X1023 molculas de H2 La conversin de masa a cantidad de moles est dada por la ecuacin n = m M donde: n = cantidad de moles [mol] M = masa molar [g mol-1] m = masa en gramos [g] Nota: el recproco del Nmero de Avogadro es el valor en gramos, de un uma 1 = 1.66X10-24 g = 1 uma 6.022 x 1023 Elconocimientodelasmasasmolaresdeunasustanciafacilitaladeterminacindela cantidad de moles y de las cantidades de tomos individuales en los clculos qumicos. Ejemplos 1.Calcular la cantidad de moles en 55 g de agua Datos m = 55 g de agua M = 18 g / mol de agua Clculos n = 55 g de agua / (18 g / mol de agua) Resultado n = 3.05 moles de agua 22 2.Calcular el nmero de tomos de hidrgeno en un mol de agua Datos n = 1 mol de agua. 1 mol de agua = 6.022 x 1023 molculas de agua. 1 molcula de agua tiene 2 tomos de hidrgeno. Clculos tomos de hidrgeno = (6.022 x 1023 molculas de agua / 1 mol de agua) x (2 tomos de hidrgeno / molcula de agua). Resultado 12.044 x 1023 tomos de hidrgeno por mol de agua . Enunareaccinqumica,laLeydelaconservacindelamateriasecumple,loque significa que, la masa de los productos formados es igual a la masa de los reactivos que los formaron. Ejemplo 2H2+O2 2H2O 2 x 2 g de H232 g de O22 x 18 g de H2O 36 g de reactivos= 36 g de productos 4tomosdehidrgeno+2tomosdeoxgeno=4tomosdehidrgenoy2 tomos de oxgeno Conlosdatosestequiomtricosanterioresesposiblecalcularlosgramosdeproducto formado para cualquier cantidad de reactivos o calcular los gramos de reactivo para una cantidad requerida de producto. Reactivo limitante En el caso de tener diversas cantidades no estequiomtricas de los reactivos es necesario conocer el reactivo limitante que es el que se consume cuando se efecta una reaccin, quedando en la mezcla de reaccin el reactivo que no se consumi completamente y que seconocecomoreactivoenexceso.Unavezqueunodelosreactivosseagota (reactivo limitante), se detiene la reaccin. Ejemplo 1. Cuntos gramos de agua se formarn con un gramo de hidrgeno y 32 g de oxgeno? Respuesta De acuerdo a la estequiometra del agua cada molcula de agua requiere de 2 tomos de hidrgenoy 1 de oxgeno, es decir, 18g deagua requieren 2g de hidrgenoy 16g de oxgenoporloqueelreactivolimitanteeselhidrgenoyeloxgenoeselreactivoen exceso, los clculos son 23 [Factor de conversin.] x 1g de hidrgeno [18 g de agua / 2 g de hidrgeno] x 1 g de hidrgeno = 9 g de agua 2. Cul es la proporcin en peso en que se combina el hidrgeno con el oxgeno? Respuesta 1 g de H2 / 8 g de O2=2 g de H2 / 16g de O2=4 g de H2 / 32 g de O2=0.125 Proporcin = 0.125 3. Cul es la proporcin en peso en que se combina el oxgeno con el hidrgeno? Respuesta Proporcin = 8 Frmula mnima Lafrmulamnimadeuncompuestoexpresalamnimarelacinqueguardansus tomos entre s. La frmula mnima del benceno es CH, la frmula molecularC6H6. La frmula mnima se calcula de la siguiente manera, a partir de los porcentajes de los elementos en el compuesto -Se toma una base de clculo adecuada, a partir de la cual se obtienen los gramos de cada elemento en el compuesto -Secalculanlostomos-gramoomolesdecadaunodeloselementosaldividirsu masa entre su masa molar -Las moles de cada elemento se dividen entre el menor nmero de moles, en caso de nmeros fraccionarios se multiplican las relaciones molares por un nmero tal que se aproximenaunenteroosilafraccindecimalescercanaa0.9seaproximaal siguientenmero,perosiescercanaa0.1seaproximaalnmeroanterior,estos nmeros sern los subndices en la frmula mnima-Si se conoce la masa molar del compuesto se inspecciona cuantas veces contiene a la frmulamnima,detalmaneraquelafrmulamolecularesestemltiplodela frmula mnima Ejemplos 1. Uncompuestocontiene39.32%desodio,60.68%decloro.Calcularlafrmula mnima-Base de clculo 100 g del compuesto -Clculo de las moles de sodio y cloro moles de sodio nNa = 39.32 g de Na / 23 g mol-1 de Na 24 nNa = 1.71 moles de Na moles de cloro nCl = 60.68 g de Cl / 35.5 g mol-1 de Cl nCl = 1.71 moles de Cl -Subndices en la frmula mnima nNa / nCl = 1 nNa / nNa = 1 La frmula mnima del cloruro de sodio es Na Cl 2.Uncompuestodemasamolar78gmol-1contiene92.3%decarbonoy7.7%de hidrgeno. Calcular la frmula mnima y la frmula molecular -Base de clculo 78 g del compuesto -Clculo de las masas de hidrgeno y carbono masa de carbono mC = 78 g x 0.923 mC = 71.76 g de C masa de hidrgeno = 78 g x 0.077 mH = 6 g de H -Clculo de las moles de hidrgeno y carbono moles de carbono nC = 71.76 g de C / 12 g mol-1 nC = 5.98 moles de C moles de hidrgeno nH = 6 g de H / 1g mol-1 nH = 6 moles de H -subndices en la frmula mnimamoles de hidrgeno por mol de carbono, nH / nC = 1 mol de carbono por mol de carbono, nC / nC = 1 La frmula mnima del compuesto es CH Peso frmula del CH = 13 Masa molar entre Peso frmula = 78 / 13 = 6 Por tanto la frmula molecular del compuesto es C6H6 25 Medidas de higiene y seguridad Yodo (I2): Sustancia txica que se absorbe a travs de piel y mucosas, evite su contacto. Susvaporespuedencausarceguerapermanente,afectalatiroides.Utilizarlacampana deextraccin.Usarbata,guantesylentesdeseguridadcomoequipodeproteccin personal. Acetona (CH3COCH3):Lquido inflamable, evite acercarlaa flamas abiertas.Irritante de la piel, ojos y mucosas, afecta al sistema nervioso. Utilizar la campana de extraccin y usar bata, guantes y lentes de seguridad. Desarrollo experimental MATERIAL y EQUIPOREACTIVOS 25cmdealambredecobre(Cu99%), calibre 13 sin recubrimiento Solucin0.1Mdetiosulfatodesodio (Na2S2O3) en frasco de boca ancha Pinzas de plstico Varilla de vidrio Acetona (CH3COCH3)vaso de 100 mLcido ntrico (HNO3) 1:1, en vaso Cmara de yodo con tapa de vidrio Vidrio de reloj Agua destilada en vaso de 500 mL Guantes Lentes de seguridad Papel absorbente Balanza analtica Lija de agua nmero cero Procedimiento realizado por el tcnico 1.Limpiar el alambre de cobre de su revestimiento, con una lija.2.enrollarlo en una varilla de vidrio para hacer un resorte, sacarlo de la varilla.3.con ayuda de unas pinzas de plstico (propileno) sumergirlo en cido ntrico 1:1 mantenerlo as unos segundos. Esta operacin debe ser llevada a cabo en la campana de extraccin.4.enjuagar con agua destilada y sacudir el alambre 5.sumergirlo en acetona, la cual servir para eliminar el agua, volver a sacudir el alambre en el aire para acelerar el secado o sobre papel absorbente. Obtencin del yoduro de cobre realizado por los alumnos Usar las pinzas, los guantes y lentes de seguridad durante todo el experimento. 1.Pesar el alambre limpio y seco, registrar el peso como P1 2.introducirelalambrealacmara(Figura1)taparlayobservarlaformacindeun recubrimiento blanco-crema, sobre el alambre, despus de quince a veinte minutos 26 Figura 1. Cmara de yodo con el alambre de cobre 3.sacarelalambredelacmara,colocarloenunvidriodereloj,esperar2ms minutoshastaquepierdaelcolormoradodelyodoadsorbidoyrecupereelcolor crema. Pesarlo, registrar este peso como P2 Usar lentes de seguridad. 4.sumergirelalambreenlasolucindetiosulfatodesodioaproximadamenteun minutoohastaqueelrecubrimientodeyodurodecobresedesprendatotalmente, sacarysacudir(ocolocarsobrepapelabsorbente)elalambreparaeliminarel exceso de solucin de tiosulfato, antes del siguiente enjuague5.sumergirelalambreenelaguadestiladadelrecipienteBysacudirloparaquitarel exceso de agua6.por ltimo sumergirlo en acetona del recipiente 2 y sacudirlo al aire para secarlo 7.volver a pesar el alambre y registrar este peso como P3 en la Tabla 1. Si es necesario repetir el experimento. Datos Masa molar del Cu: 63.54 g mol1 Masa molar delI: 126.9 g mol1 Tabla 1Peso del alambre de cobre en gramos limpio P1 revestido P2 limpio P3 1er. Experimento 2do. Experimento opcional Clculos 1.Calcular por diferencia de peso las cantidades de cobre y de yodo que reaccionaron y la cantidad de yoduro de cobre formado, registrar en la Tabla 2 P2-P1= gramos de yodo que reaccionaron = P1-P3= gramos de cobre que reaccionaron = P2-P3= gramos de yoduro de cobre que se formaron = 2.Calcular la proporcin en gramos en que reaccionan el yodo y el cobre para saber cul de las siguientes reacciones es la que se llev a cabo Cristales de yodo Alambre de cobre 27 yoduro cprico Cu + I2 CuI2g I / g Cu = 4.0

yoduro cuproso 2Cu + I2CuI g I / g Cu = 2.0 Resultados Tabla 2 Cantidades de los componentes en gramos Proporcin en gramosen que se combina el yodo con el cobre Cu P1-P3 I P2-P1 CuIx P2-P3 g I / g Cu Yoduro cprico o cuproso formado 1er. Experimento 2do. Experimento opcional 3.Transformarlascantidadesobtenidasengramosamoles,paracadaunodelos componentes de la reaccin. Registrar en la Tabla 3 Tabla 3 Cantidad de los componentes en moles nCu nInCuIx 1er. Experimento 2do. Experimento opcional 4.Con la cantidad de moles deyodo (nI)ycobre (nCu), determinar la frmula mnima del yoduro de cobre formado en el experimento, cada cantidad de mol se divide entre el menor valor. Estos son los subndices de la frmula 5.Conlosgramosdeyodoycobreexperimentalescalcularlosgramosdeyodurode cobre esperados (calculado estequiomtricamente) 6.Compararlamasadeyodurodecobrequeseobtuvoexperimentalmente(punto1) con los esperados (punto 5). Este clculo es el rendimiento de la reaccin en yoduro de cobre: Rendimiento = [yoduro de cobre experimental / yoduro de cobre estequiomtrico] x 100 7.A qu tipo de reaccin corresponde la sntesis del yoduro de cobre a partir de cobre y vapores de yodo () A) SntesisB) DescomposicinC) Doble sustitucinD) Precipitacin 28 Cuestionario 1.Qu edad en aos tendr la Tierra cuando se cumplan 6.022x1023 segundos? 2.Cuntas moles hay en 250 g de cada una de las siguientes substancias? a) SO2 b) Fe2 O3 c) O2 3.Cul es la masa en gramos de un tomo de plomo? 4.Cuntas molculas hay en 0.75 moles de CO2? 5.Cuntos tomos gramo (moles) hay en 100 g de azufre? 6.Cuntos gramos hay en 2.75 tomos gramo (moles) de azufre? 7.Si en un gramo de hidrgeno hay 6.022x1023 tomosa) Cul es la masa en gramos de un tomo de hidrgeno? b)Cul es su masa en umas? 8.Cuntos gramos de sulfuro de hierro (FeS) se formarn con 10 g de azufre y 10 g de hierro? 9.Cuntos gramos de anilina se formarn al reducir 500 mL de nitrobenceno conforme a la siguiente reaccin? Densidad del nitrobenceno = 1.203 g/mL C6 H5 NO2 + 3H2C6 H5 NH2 + 2H2O Lecturas recomendadas Brescia,F.;Arents,J.,Meislich,H.;Turk,A.FundamentosdeQumica.4.Impresin CECSA, 1986 Chang, R. Qumica. 6. Edicin McGraw-Hill, 1999 Ebbing, D. D. Qumica. 5. Edicin McGraw-Hill, 1997 Mortimer, Ch. E. Qumica. Grupo Editorial Iberoamrica, 1983 HCl + Sn NitrobencenoAnilina 29 Seminario de preparacin de soluciones acuosas Objetivos especficos -Identificar los componentes de una solucin acuosa. -Expresar la concentracin de una solucin en diferentes unidades: porcentual, molar y normal. -Calcularlacantidaddesolutonecesarioparaprepararunasolucinauna concentracin dada, considerando la pureza y estado de agregacin del soluto. Consideraciones tericas Cuando una sustancia se disuelve en un lquido, la mezcla resultante es una solucin. A lasustanciadisueltaselellamasolutoyallquidoquelodisolviseledenomina disolvente.Siellquidoesagua(H2O),entoncessetratadeunasolucinacuosa.El solutopuedesergas,porejemplo,amoniaco(NH3)oclorurodehidrgeno(HCl); lquido,comoeletanol(C2H5OH)oelcidoactico(CH3COOH)oslidocomoel cloruro de sodio (NaCl) o el hidrxido de potasio (KOH). Laconcentracindeunasolucin,independientementedelasunidadesqueseusen, expresa la cantidad de soluto que se encuentra disuelto en una determinada cantidad de solucin o de disolvente, esto es: Concentracin = Cantidad de soluto Cantidad de solucin o de disolvente Dependiendo de la forma en la cual se exprese la cantidad de soluto y de solucin o de disolvente se pueden tener diferentes unidades de concentracin para una solucin. Las formasmscomnmenteusadasparaescribirlaconcentracindeunasolucinson: porcentual(%),molal(m),molar(M),fraccinmol(X)ynormal(N).La convenienciadeusarunauotraformadependeengranpartedelusoqueseledala solucin. Sin embargo, es importante reconocer que si se tiene la concentracin de una solucinexpresadaenalgunaunidaddeconcentracinsepuedeconocerla concentracin de esa solucin en cualquier otra unidad. Porcentual ( % ) Comosunombreloindicasonlaspartesdesolutoquehayen100partesdesolucin. La cantidad de soluto y de solucin se pueden expresar en trminos de masa o volumen. Deestamanera,setienequeelporcentajepuedesermasa-masa(%p/p),volumen-volumen (% v/v) o masa-volumen (% p/v). Debido a lo anterior es importante indicar a qutipodeporcentajeserefierelaconcentracindeunasolucinparaevitar confusiones o interpretaciones errneas. 30 Enunasolucinporcentualmasa-masa(%p/p)ambascantidades,desolutoyde solucindelaecuacin1,estnexpresadasenunidadesdemasa.Paraestetipode soluciones porcentuales masa-masa se puede usar cualquier unidad de masa (g, Kg, mg, lb,etc),siempreycuandoseusenlasmismasunidadesenelnumeradoryenel denominador. El resultado de esta relacin no tiene unidades. Porcentaje (% p/p) = masa de soluto x 100ec. 1 masa de solucin Considerando que los gramos (g) son unidades de masa de uso cotidiano, la ecuacin 1 queda: La frmula anterior (ec.2) puede ser usada paracalcular el porcentaje de una solucin queresultacuandoseconoce,tantolamasadelsolutoycomoladelasolucin (ejercicio 1) o tambin se pueden calcular los gramos de soluto que son necesarios para preparar una cantidad de solucin a un porcentaje dado (ejercicio 2). Ejercicio1.Culeslaconcentracindeunasolucinqueseprepardisolviendo25 gramos de cloruro de potasio (KCl) en 175 gramos de agua (H2O)? Datos:25 gramos de KCl 175 gramos de agua 200 gramos de solucin (la solucin est compuesta por la mezcla del soluto y el disolvente) sustituyendo los datos en la ecuacin 2 se tiene: Porcentaje (% p/p) = 25 gramos de KCl x 100 200 gramos de solucin 12.5 % p/p =

Ejercicio 2. Se requiere preparar 450 g de una solucin de carbonato de sodio (Na2 CO3) al 5.0 %. Diga las cantidades en gramos de soluto y disolvente que se necesitan mezclar para preparar esta solucin. Datos:cantidad de solucin = 450 g concentracin = 5 % Sustituyendo los datos en la ecuacin 2 se obtienen los gramos de soluto. gramos de soluto= Porcentaje x gramos de solucin 100 = 5 x 450 100Porcentaje (% p/p) = gramos de soluto x 100ec. 2 gramos de solucin 31 =22.5 g de soluto Estos son losgramos deNa2CO3 que deben estar presentes en 450g de solucin. Para calcularlacantidaddedisolventeconvienerecordarquelasolucinseformaporla combinacin del soluto y disolvente. Solucin = soluto + disolvente De acuerdo a la relacin anterior la cantidad de disolvente que se necesita es de 427.5 g. Unaventajadeusaraguacomodisolventeesqueungramodeaguaesprcticamente igual a un mL. Para preparar la solucin del ejercicio se procede de la siguiente forma: semidelacantidaddesoluto(22.5g)ysemezclaconlacantidaddeagua(427.5g= 427.5 mL) y as se obtienen 450 g de solucin de Na2CO3 al 5 % p/p. El porcentaje masa-masa se usa para indicar la concentracin de los reactivos qumicos. Por ejemplo, el cido sulfrico (H2SO4) se encuentra al 98 %. Esto significa que de 100 g del reactivo comercial 98 g son de cido sulfrico. Elporcentajevolumen-volumen(%v/v)seusacuandoelsolutoesunlquidoyse disuelveodiluyeparaformarunasolucin.Delamismaformaqueenelporcentaje masa-masa,noimportanlasunidadesqueseusenparamedirelvolumensiemprey cuando sean las mismas para el soluto y la solucin. Si se considera que las unidades de volumenquenormalmenteseusansonmililitros(mL),laecuacinparacalcularel porcentaje volumen-volumen (% v/v) ser: Porcentaje (% v/v) = mililitros de soluto x 100ec. 3 mililitros de solucin Con la frmula anterior se puede calcular el volumen de soluto necesario para preparar unacantidaddesolucinaunaconcentracindada(ejercicio3)ocalcularla concentracinqueresultacuandoseobtieneunvolumendesolucindisolviendoun volumen de soluto. Ejercicio 3. Qu cantidad de alcohol absoluto se necesita medir para preparar 500 mL de una solucin al 60 % v/v? Datos:volumen de solucin = 500 mL concentracin = 60 % v/v Sustituyendo los datos en la ecuacin 3, tenemos: mililitros de soluto = porcentaje (% v/v) x mililitros de solucin 100 = 60 x 500 100 32 =300 mL de soluto Deacuerdoaestosresultadossenecesitamezclar300mLdealcoholabsolutoen suficienteaguahastatenerunvolumenfinalde500mLdesolucinparaobteneruna concentracin de alcohol del 60% v/v. Cuando las concentraciones porcentuales son masa-volumen (% p/v), la masa del soluto se compara con el volumen de la solucin. Para este caso, la masa se expresa en gramos (g)y el volumen en mililitros (mL). Considerando lo anterior la ecuacin para calcular el porcentaje masa volumen (% p/v) queda: Porcentaje (% p/v) = gramos de soluto x 100ec. 4 mililitros de solucin La forma en la que se preparan estas soluciones porcentuales, volumen-volumen y masa volumen, es midiendo la cantidad de soluto necesario y agregando suficiente disolvente hasta obtener el volumen deseado. Molalidad ( m ) Lamolalidaddeunasolucinestdadaporlacantidaddemolesdesolutoquese encuentrandisueltosenunkilogramo(kg)dedisolvente(ec.5).Lasunidadesque resultan de esta relacin son mol kg-1. Molalidad (m) = moles de soluto ec. 5 kg de disolvente Deacuerdoaladefinicindemolalidad,paraprepararunasolucin0.1m(molal)de NaNO3 (nitrato de sodio) debemos disolver 0.1 moles de la sal en un kilogramo de agua. DebidoaqueenellaboratorionormalmentemedimosgomL,segnsetratedeun slidoodeunlquido,sehaceusodelasiguienterelacinparadeterminaracuntos gramos equivalen 0.1 moles de NaNO3. n = m/Mec. 6 Endonde;neslacantidaddemoles,meslamasaengramosyMeslamasamolar (g/mol).Comolamasamolardeuncompuestoeslasumadelospesosatmicosde todos los tomos que forman el compuesto, para el NaNO3 se tiene: Na: 1 tomo x 22.990 = 22.990 g/mol N:1 tomo x 14.010 =14.010g/mol O:3 tomos x 15.999 =47.997g/mol masa molar84.997g/mol Sustituyendoenlaecuacin6lamasamolarylosmolesdesolutorequeridosse obtienen los gramos de NaNO3 que se deben medir para preparar la solucin. 33 m = n x M m = 0.1 mol x 84.997 g/mol = 8.4997 g/mol de NaNO3 Estos son los gramos que se deben disolver en 1000 g de agua para obtener una solucin 0.1 molal de NaNO3. La masa final de la solucin ser 1008.5 g. Diferentessolucionesacuosas0.1mdediferentessolutos,tendrncadauna0.1moles desolutodisueltosen1000gdeagua.Sinembargo,lacantidadtotal(engramos)de cadasolucinserdiferenteporquelamasaengramosdeunmoldecadasolutoes diferente,ymuyprobablementeelvolumentambinserdiferente.Estaformade expresarlaconcentracinseusaprincipalmenteparaestudiaralgunaspropiedades fsicas de dichas soluciones. Molaridad ( M ) Lamolaridaddeunasolucinsedefinecomolacantidadenmolesdesolutoqueest contenida en un litro de dicha solucin (ec. 7). Esta forma de expresar la concentracin tiene como unidades mol L-1. Molaridad (M) = moles de soluto ec. 7 litro de solucin Con base en la definicin anterior, una solucin 1M (molar) ser aquella que contiene un mol de soluto disuelto en un litro de solucin. Para preparar una solucin 2.5, 0.1 o 0.05 molar se necesitar disolver, respectivamente, 2.5, 0.1 y 0.05 moles de soluto en un litro de solucin. Ejercicio 4. Se desea preparar 500 mL de solucin de hidrxido de sodio NaOH, 2.5 M. Para conocer la cantidad de soluto que es necesaria disolver en el volumen requerido, se sustituye esta informacin en la ecuacin 7, resuelta para moles de soluto. Datos: volumen de solucin=500 mL =0.5 L concentracin=2.5 M Moles de soluto=molaridad x litros de solucin =2.5 mol/L x 0.5 L =1.25 moles de soluto 1.25molesdesolutoeslacantidadenmolesdehidrxidodesodioquesenecesita agregarensuficientedisolventehastaobtener0.5Ldesolucin.As,lasolucin resultante tendr una concentracin 2.5 M. Para preparar esta solucin se debe conocer a cuntos gramos equivalen 1.25 moles de NaOH. Se sustituye en la ecuacin 6 la masa molar y los moles calculados para obtener 34 la masa en gramos de NaOH que se deben disolver en suficiente agua hasta obtener un volumen de 0.5 L. m =n x M m =1.25 mol x 39.997 g/mol =49.996 g de NaOH Una consideracin ms que se debe tomar en cuenta es que los reactivos disponibles no seencuentrantotalmentepuros.Estosignificaquealmedirunacantidaddelreactivo slo una parte corresponder a la sustancia que nos interesa. El NaOH se adquiere comercialmente al 99% de pureza. Para conocer qu cantidad del reactivo comercial contiene 49.996 g de NaOH se usa la ecuacin 2. Datos:gramos de soluto= 49.996 g de NaOH porcentaje = 99 % (pureza) gramos de reactivo = gramos de soluto x 100 porcentaje (% p/p) = 49.996 g de NaOH x 100 99 =50.501 g de NaOH al 99% Elprocedimientoanteriormuestralosclculosquesedebenrealizarparaconocerla cantidadengramosdeunsolutoslidoquesenecesitanparaprepararunasolucin molar a partir de un reactivo comercial. El siguiente esquema muestra un resumen de las operaciones que se realizaron para convertir moles de soluto a gramos de reactivo. Moles de solutog de solutog de reactivo =g de reactivo 1 mol de solutog de soluto ||| | Moles de soluto necesarios para preparar la solucin Conversin de moles a gramos de soluto Pureza del reactivo comercial Cantidad de reactivo necesario para preparar la solucin 2.5 moles de NaOH39.997 g de NaOH100 g de reactivo =50.501 g 1 mol de NaOH99 g de NaOH El procedimiento de clculos que se sigue cuando el soluto es un lquido, prcticamente es el mismo que para un slido con la diferencia de que en lugar de medir la masa de un lquido es mas conveniente medir un volumen. Para esto se toma en cuenta la densidad del reactivo (). Ejercicio 5. Se requiere preparar 600 mL de una solucin de cido ntrico (HNO3) 0.035 M.Culeslacantidaddecidoenmililitrosquenecesitamedirparaprepararla solucin? NOTA:losenvases,quecontienenalosreactivos,tienenetiquetasendondeseindica 35 informacin importante referente al contenido. De esta etiqueta, normalmente se puede obtener la informacin necesaria para hacer los clculos; como son: pureza del reactivo (algunasvecesseindicacomoensayo),masamolardelcompuesto(normalmentese indicacomopesomolecular)yenelcasodereactivoslquidosladensidad()que algunas veces se indica como gravedad especfica. Deltextodelejercicio5ydelarevisindelaetiquetaquecontienealreactivo obtenemos la siguiente informacin: Datos:volumen de la solucin =600 mL = 0.60 L concentracin =0.035 M pureza del cido =70 % masa molar =63.01 g / mol densidad =1.34 g / mL Siguiendo el mismo procedimiento del ejercicio 4 primero se calcula (con la ecuacin 7) lacantidadenmolesdecidoydespuslosgramosdereactivoquecontienenesa cantidad. Moles de soluto= molaridad x litros de solucin = 0.035 mol/L x 0.6 L = 0.021 moles de HNO3 0.021 moles de HNO363.01 g de HNO3100 g de reactivo =1.89 g 1 mol de HNO370 g de HNO3 Estossonlosgramosdecidontricoquesenecesitamedirparaprepararlasolucin. Puesto que se trata de un lquido su manejo se facilita si se mide el volumen en lugar de la masa. Para conocer el volumen se hace uso de la siguiente relacin: = m / v ec. 8 en donde es la densidad del reactivo, m es la masa y v es el volumen. Sustituyendo la informacin que se conoce y resolviendo para el volumen se tiene: v = m / v = 1.89 g / 1.34 g/ mL v = 1.41 mL La solucin requerida se preparar disolviendo 1.41 mL de cido al 70% en suficiente agua para completar 600 mL de solucin. Normalidad ( N ) Otraformadeexpresarlaconcentracindeunasolucineslanormalidad.Estase definecomoelnmerodeequivalentesqumicos(osimplementeequivalentes)de soluto que contiene un litro de solucin (ec. 9). Normalidad (N) = Equivalentes de soluto ec. 9 litro de solucin 36 Laprincipalaplicacindelassolucionesnormalesessuusoentcnicasanalticas volumtricasparadeterminarlaconcentracindeunasolucinolacantidaddesoluto que se encuentra en una muestra. Una cantidad conocida de muestra se hace reaccionar conlasolucinnormal(agregndolapocoapoco)hastaelpuntoenelcuallas cantidades de los reactantes son equivalentes. Esta aplicacin se tratar con ms detalle durante el curso. Para preparar las soluciones normales se debe tomar en cuenta cmo reacciona el soluto y el tipo de reaccin que se llevar a cabo. Debido a que las reacciones cido-base y de oxidacin-reduccinsonlasreaccionesmscomunesenlasqueseusalanormalidad, comoformadeexpresarlaconcentracindeunasolucin,estossernlostiposde reacciones que se detallarn en esta seccin. Para preparar una solucin normal se debe disolver la cantidad de equivalentes de soluto requeridaenunlitrodesolucin.Sisedeseapreparar3litrosdesolucindecido clorhdricoHCl0.5Nsedebendisolver0.5equivalentesdeHClporcadalitrode solucin. El nmero de equivalentes se obtiene sustituyendo la informacin que se tiene en la ecuacin 9 y se resuelve. Datos: volumen de solucin = 3 L Concentracin = 0.5 N Equivalentes de soluto= normalidad x litros de solucin = 0.5 eq / L x 3 L = 1.5 eq ParaconoceracuntosgramosdeHClesigualunequivalentequmicoseutilizanlas siguientes relaciones: Eq= m / Peqec. 10 Peq= M / AH+ oAe-ec. 11 Endonde;Eqsonlosequivalentesqumicos,meslamasaengramos,Peqeselpeso equivalente, M es la masa molar, AH+ es un trmino que aplica para las reacciones cido base y es el nmero de protones que transfiere el soluto (ya sea que ceda o acepte) y Ae- eselnmerodeelectronesquetransfiereelsolutoenunareaccindeoxidacin reduccin. Ennuestrocaso,elHClenunareaccincidobasecedeunprotn.Porlotanto,AH+

ser igual a 1. De la ec. 11Peq= M Por lo tanto,Eq= m / M Despejandom= Eq x M Sustituyendo los datos= 1.5 x 36.46 = 54.69 g de HCl 37 Esta es la masa en gramos que corresponde a 1.5 equivalentes de HCl. Como el reactivo disponible no se encuentra puro y adems es lquido se debe tomar en cuenta la pureza y la densidad del reactivo para conocer el volumen que es necesario medir. Datos: pureza del reactivo = 36 % Densidad = 1.14 g/ mL 54.69 gramos de HCl100 g de reactivo1 mL reactivo =133.26 mL 36 g de HCl1.14 g reactivo De acuerdo a estos clculos se necesita disolver 133.26 mL del reactivo de HCl al 36% ensuficienteaguahastacompletar3Ldesolucinparaobtenerunaconcentracinde 0.05N. NOTA:Lapreparacindesolucionesdecidosapartirdereactivosconcentrados requiere tener una serie de cuidados importantes. Los reactivos concentrados de H2SO4, HCl y HNO3 emanan vapores que irritan el tracto respiratorio. Su manejo debe hacerse conequipodeseguridadcomobata,lentes,guantesyenunacampanadeextraccin. Porotrolado,lareaccindeestoscidosconelaguaesviolentaypuedeprovocar proyecciones. En nuestro ejemplo hay varios aspectos que es conveniente destacar: Elpesoequivalentedeuncompuestoenunareaccincidobaseeslacantidaddel compuesto (en gramos) que es capaz de transferir un mol de protones. Por ejemplo, un moldeHCl(36.46g)transfiereunmoldeprotonescuandoreaccionaconunmolde NaOH. Entonces, un mol del cido ser igual a un equivalente. El peso equivalente del NaOH tambin es igual a su masa molar (en gramos) porque en una reaccin cido base, un mol de NaOH acepta un mol de protones. Pero, en el caso del cido sulfrico un mol decidopuedetransferirdosmolesdeprotones.Porlotanto,unequivalentedecido sulfrico ser igual a la mitad de un mol. Con base en lo anterior se tiene que cuando el AH+ de un compuesto es igual a uno el Peq = M y nos queda la siguiente relacin: Eq = m / M = n Estoquieredecirqueenestecaso(cuandoAH+=1)lanormalidaddeunasolucines igual a la molaridad. Ejercicio 6. Cul es la cantidad de H2SO4 que se debe medir para preparar 500 mL de una solucin 0.2 N? La informacin adicional requerida, normalmente seobtiene de la etiqueta del envase que contiene al reactivo. Datos:volumen de solucin =500 mL = 0.5 L concentracin =0.2 N densidad =1.83 g / mL pureza =98 % masa molar =98.08 g / mol 38 De la ecuacin 9: Eq = 0.2 x 0.5 = 1.0 Comoyasemencionanteselcidosulfricoenunareaccincidobasecededos protones; entonces AH+ = 2. Sustituyendo la informacin en la ecuacin 11 y despus el resultado en la ecuacin 10 se obtiene la cantidad de cido necesario, en gramos. Peq = 98.08 / 2 = 49.04 m = 1.0 x 49.04 = 49.04 g de H2SO4 Considerando la pureza del reactivo disponible y su estado de agregacin se tiene: 49.04 gramos de H2SO4100 g de reactivo1 mL de reactivo =27.34 mL 98 g de H2SO41.83 g de reactivo Parapreparar500mLdeH2SO4 0.2Nsenecesitadisolver27.34mLdelreactivo disponible, en suficiente disolvente hasta obtener el volumen requerido. Enlasreaccionesdeoxidacinreduccin,uncompuestosufrecambiosdebidoala transferenciadeelectronesdeunelementoaotro.Elequivalentequmicodeun compuestoqueparticipaenunareaccindeoxidacinreduccinestarenfuncindel nmero de electrones que transfiera (ya sea queceda o acepte). El peso equivalente de uncompuestoserlacantidaddesustancia,engramos,quetransfiereunmolde electrones. Ejercicio7.Qucantidaddepermanganatodepotasio(KMnO4)sedebemedirpara preparar 250 mL de unasolucin 0.08 N? El procedimiento que se siguepara hacerel clculo, es similar a los dos ejercicios anteriores. Datos:volumen de solucin =250 mL = 0.25 L Concentracin =0.08 N pureza =98 % masa molar =158.04g / mol

El nmero de equivalentes se calcula conla ecuacin 9, Eq =N x litros de solucin - Eq =0.08 x 0.25 =0.02 ParacalcularlosgramosdeKMnO4quesonigualesa0.02equivalentesqumicoses necesarioconocerlareaccinquesellevaacabo.EnestecasoelMnacepta5 electronescuandoparticipaenunareaccindexidoreduccinenmediocido(Ae-= 5). Esto quiere decir que un mol de KMnO4 acepta 5 electrones. Peq= M / Ae- = 158.04 / 5 = 31.61 39 m= Eq x Peq = 0.02 x 31.61 = 0.63 g de KMnO4 Como el KMnO4 es slido, slo se considera la pureza del reactivo disponible 0.63 gramos de KMnO4100 g de reactivo =0.645 g de reactivo 98 g de KMnO4 Deestaformasetienequeparapreparar250mLdeunasolucin0.08NdeKMnO4 sernecesariodisolver0.645gdelreactivoensuficienteaguahastacompletar250mL de solucin. Uninconvenientequesetieneenelusodeequivalentesesqueparauncompuestose puede tener diferentes valores de equivalente para reacciones diferentes, esto depender del tipo de reaccin en la que interviene cada vez. Cuestionario 1.Desarrolle los clculos para conocer las cantidades de reactivo que se necesitan para preparar las siguientes soluciones. Considere el estado de agregacin y la pureza del reactivo disponible. Solicite los envases de los reactivos para obtener la informacin necesaria. 100 mLNa2S2O30.1 M 20 mLBaCl22H2O0.1M 100 mL Na2SO40.1M 50 mLAgNO30.01M 30 mLKSCN0.015M 20 mLFeNH4(SO4)23% p/v 10 mLfenolftalena1% p/v 1.5 mLHCl0.1M 2.0 mLNH4OH0.01 M 2.5 mLNaOH0.025 M 1.0 mLH2SO410% 50 mLH2SO41M 2.Determine la normalidad y molaridad de los siguientes reactivos: a)H2SO4 concentrado b)HNO3 concentrado c)HCl concentrado d)NH4OH concentrado e)cido actico glacial 3.Una tableta de Alka Seltzer contiene 1.700 g de NaHCO3, 1.000 g de cido ctrico y 40 0.325 g de cido acetil saliclico, cul ser la concentracin % y molar de cada uno de los ingredientes si se disuelven 2 tabletas en 100 mL de agua? 4.Cul ser la concentracin de azcar, en %, de una taza de caf si se agrega: a)Una cucharada b)Dos cucharadas El volumen de la taza es 200 mL y en cada cucharada se agregan 8 gramos Lecturas recomendadas Ayres G. H. Anlisis Qumico Cuantitativo. 2. ed. Harla, 1970. Chang, R. Qumica. 6. ed. Mc. Graw Hill, 1999. Rubinson, J. F.; Rubinson, K. A. Qumica analtica contempornea, Pearson Educacin 2000. Skoog, D. A,; West, D.; Holler. F. J. Qumica Analtica. 6. ed. Mc Graw Hill, 1998. 41 Reacciones de precipitacin Objetivos especficos -Determinar experimentalmente, mediante una reaccin de precipitacin, la cantidad (%) de algn ion presente en una muestra lquida Consideraciones tericas CuandoloscomponentesAyBdeuncompuestosonespeciesqumicaslo suficientementeestablescomoparaexistirenformaindependiente,lamolculase puederepresentarcomoAB.AlprocesodeseparacindelasespeciesAyBdel compuesto AB y, en particular cuando esta separacin ocurre en una solucin acuosa y las especies resultantes tienen cargas elctricas, se le llama disociacin: AB A+ + B- Unejemplodecompuestoqueexperimentaestetipodedisociacin,eselclorurode sodio,NaClendisolucinacuosa,enlacualexistenlasespeciesNa+yCl .Esinica porque las especies resultantes tienen cargas elctricas: Na Cl Na+ +Cl - Sienfaseacuosaestuvieranpresentesdoscompuestos,AByCDy,ambospueden disociarseenformainica,entoncesenlasolucinestarnpresenteslasespecies qumicas AB, CD, A+, B -, C+ y D. Las substancias presentes en la fase acuosa son entonces las substancias presentes en la suma de las dos ecuaciones qumicas: AB A+ + B - ____________CD C+ + D . AB + CD A+ + B - + C+ + D Adems,estandoenmedioacuoso,lasespeciesqumicasdisueltasseencuentranen continuo movimiento y los iones pueden chocar entre s. El choque de los iones A+ y C+ odelosionesB yD,porserdelamismacargaelctrica,soncompletamente elsticos, pero los choques de los iones con las cargas contrarias A+ y B -,C+ yD , A+ yDy C+ + B no son elsticos, sino que tienden a formar los compuestos AB, CD, ADyCB,porloquelasumadelasreaccionesqumicasanteriorespuedeserdada tambin como: AB A+ +B - CD C+ +D . AB + CD AD + CB 42 Enestaltimaecuacin,losproductosADyCBrepresentanunnuevoarregloo distribucindeionesrespectoaloscompuestosAByCDoriginales.Porestarazna estetipodereaccionesselesllamadedoblesustitucin,intercambioinicoo mettesis. La reaccin de precipitacin es un tipo comn de reaccin en disolucin acuosa, que se caracteriza por la formacin de un producto insoluble que se separa de la disolucin, al que se denomina precipitado. En este tipo de reaccin, los reactivos son normalmente sustancias inicas que se disocian al estar en solucin. Los iones, tanto positivos como negativos, chocan entre s en el seno de la solucin, y cuando entre los iones presentes hay la posibilidad de una reaccin que d como resultado un compuesto insoluble, ste se precipita, en tanto que los dems iones quedan disueltos. Porejemplo,lareaccinentreelnitratodeplomoyelyodurodesodiosepuede describir como una secuencia de reacciones: -El nitrato de plomo y el yoduro de sodio se disocian en iones al entrar en solucin: a) Pb(NO3)2 Pb+2 + 2 NO3-1 b) NaI Na+1 + I-1 -Enlasolucinestarndisueltastodaslasespeciesqumicasqueparticipanenlas reacciones anteriores: Pb(NO3)2, NaI, Pb+2, NO3-1, Na+1 y I-1. Las especies cargadas elctricamente pueden ser mucho mas abundantes que las especies qumicas neutras. Otrasespeciesqueestarnpresentessonlasqueseformancomoresultadodelas atracciones entre iones de signos opuestos, como son las sales Pb I2 y Na NO3. -Todos los iones chocan entre s y se separan sin alterar su naturaleza, excepto cuando seaproximanuninPb+2yuninI-1,yaqueestasespeciesqumicasreaccionan formandoyodurodeplomo,unslidocristalinoqueesinsolubleenaguay,porlo tanto,seseparadelasolucinformandounpolvosuspendidoquetiendea depositarse en el fondo del recipiente: c) Pb+2+ I-1 PbI2+ -Los iones Na+1 yNO3-1se mantienen dispersos en el lquido porque el Na NO3 es muy soluble y se disocia con mucha facilidad Es una prctica comn escribir este tipo dereacciones en un solo paso,acontinuacin semuestralaecuacinquerepresentalareaccinanterior,expresadaenforma molecular: d) Pb(NO3)2 + 2 NaI PbI2+ + 2 NaNO3 Laformacindeprecipitadosfuedurantemuchotiempounadelastcnicascomunes paradeterminarlacantidadpresentedeunelemento,radicalocompuesto,enuna muestradada.Lastcnicasquesebasanendeterminarelpesodeunprecipitadoy 43 relacionarloconelelemento,radicalocompuestoquereaccionparaformarlo,se incluyen dentro de las tcnicas analticas gravimtricas. Los datos experimentales obtenidos en estas tcnicas analticas se procesan con base en laestequiometradelareaccin.Porejemplo,enlareaccinanterior,porcadamolde yodurodeplomoformado,debenhaberreaccionado1moldenitratodeplomoy2 moles de yoduro de sodio. Esas relaciones en moles pueden ser expresadas en unidades de peso, por ejemplo, en gramos. Para ello tenemos que: Masa molar del nitrato de plomoPb(NO3)2=331 gMasa molar del yoduro de sodioNaI=150 g ,2 moles = 300 g Masa molar del yoduro de plomo PbI2 =461 g Masa molar del nitrato de sodioNaNO3 = 85 g , 2 moles =170 g Loquesignificaqueporcada461gdeyodurodeplomoqueseforme,debenhaber reaccionado331gdenitratodeplomoy300gdeyodurodesodio,porlocual,si conocemos el peso de yoduro de plomo precipitado, podemos calcular cunto nitrato de plomo haba en la solucin. Amaneradeejercicio,vamosasuponerquealadicionarunexcesodesolucinde yoduro de sodio a 25 mL de una muestra de agua contaminada con nitrato de plomo, se formunprecipitadoamarillo(PbI2)quesefiltr.Elslidosedejsecarenlaestufa hasta que se hubo evaporado toda el agua. El peso del precipitado seco fue de 0.278 g a)Qu cantidad de nitrato de plomo haba en los 25 mL de la muestra original?b)Qu cantidad de Pb hay en el precipitado formado?c)Culeralaconcentracindenitratodeplomoenlamuestra,expresadacomo% peso/volumen?d)Culeralaconcentracindenitratodeplomoenlamuestra,expresadacomo molaridad? a)Clculo de la cantidad de nitrato de plomo presente en los 25 mL de muestra. Pb (NO3)2 + 2NaI PbI2++ 2 NaNO3 331 461 0 .278g de PbI2331g de Pb (NO3)2 = 0.197g de Pb (NO3)2 461 g de PbI2 Haba 0.197 g de nitrato de plomo en la muestra de 25 mL b)Clculo para determinar la cantidad de plomo en la muestra. A partir del precipitado formado 44 0 .278g de PbI2207 g de Pb= 0.125 g de Pb461 g de PbI2 Haba 0.125 g de plomo en la muestra de 25 mL c)Clculodelaconcentracindenitratodeplomoenlamuestra,expresadacomo porcentaje. De a) se obtuvo 0.197 g de nitrato de plomo en 25 mL de muestra, entonces: % = cantidad de nitrato de plomo en la muestra x 100 25 mL de muestra % = 0.197 g de nitrato de plomo en la muestra x 100 25 mL de muestra =0.788 % de nitrato de plomo La concentracin de la solucin de nitrato de plomo es 0.788 % peso/volumen Paracalcularlaconcentracindeplomo,en%,enlamuestraseprocededelamisma formaqueenelejemploanteriorsustituyendolosgramosdeplomopresentesenla muestra, en lugar de los gramos de nitrato de plomo: De b) se obtuvo 0.125 g de plomo en 25 mL de muestra, entonces: % = cantidad de plomo en la muestra x 100 25 mL de muestra % = 0.125 g de plomo en la muestra x 100 25 mL de muestra =0.5 % de plomo Clculo para conocer la concentracin molar del nitrato de plomo. Se tiene la siguiente informacin: i)en 25 mL de muestra hay 0.197 g de nitrato de plomo y ii)laconcentracinporcentualdelamuestraesde0.788p/vloqueindicaqueen 100 mL de solucin se encuentran 0.788 g de nitrato de plomo. Para el primer caso: 0.197 g Pb(NO3)21 mol1000 mL = 0.0238 moles/L 25 mL muestra331 g Pb(NO3)21 L 45 Para el segundo caso: 0.788 g Pb(NO3)21 mol1000 mL = 0.0238 moles/L 100 mL muestra331 g Pb(NO3)21 L La concentracin de la solucin de nitrato de plomo es 0.0238 M Las siguientes tambin son reacciones de precipitacin. Si en todos los casos se trabaj conunaalcuotade30mLyseobtuvieron0.89gdeprecipitado.Calculaculerala concentracin,expresadacomoporcentaje,delasustanciaqueapareceennegritasen cada una de las siguientes ecuaciones. AgNO3 + NaCl AgCl + + NaNO3 Na2CO3 + Ca(OH)2 CaCO3 +

+ H2O + CO2 Ba(OH)2 + CO2 BaCO3 ++ H2O Na2SO4 +BaCl2 BaSO4 ++ 2 NaCl 3CuSO4 + 2Na3PO4 3 Na2 SO4+Cu3 (PO4)2 + Esta ltima reaccin corresponde a la que se desarrollar en el laboratorio. Medidas de higiene y seguridad Equipo de seguridad: bata de laboratorio Residuos: desechar los residuos slidos en el bote para basura Desarrollo experimental MATERIAL Y EQUIPOREACTIVOS 1 estufa solucin 0.3 M de sulfato de cobreCuSO4 - 5 H2O (74.91 mg/mL) 1 soporte universal con anillo de fierro 1 tringulo de porcelanasolucin 0.2 M de fosfato de sodio Na3PO4 -12 H2O (76.02 mg/mL)1 balanza electrnica 1 papel filtro cualitativoagua destilada 2 vasos de precipitados de 50 mL 1 embudo de filtracin rpida (de tallo largo) 2 pipetas de 5 mL 1 pipeta de 1 mL 1 vidrio de reloj 1 varilla de vidrio con gendarme 46 Procedimiento Colocar5mLdelasolucindesulfatodecobreenunodelosvasosdeprecipitados. agregar5mLdelasolucindefosfatodesodioyagitarsuavemente(sinproducir salpicadurasoderrames).Adicionarconcuidadoaproximadamente1mLmsdela solucin de fosfato de sodio, agitar nuevamentey dejar reposar hasta que el slido que se produce se quede en el fondo del vaso. Elpapelfiltro,previamentepesado,sedobladelaformaconvencionalysecoloca dentrodelembudodefiltracin,humedecindoloconunapequeacantidaddeagua destilada para que se adhiera a las paredes del mismo. Agitarlasolucinparasuspenderelslido.Hacerpasarlasuspensinquetieneel precipitado,atravsdelfiltro,cuidandoquenohayaprdidadematerial.Paraevitar que se quede parte del slido adherido a la pared del vaso, auxliese con el agitador que tieneelgendarme.Alterminarlafiltracin,agregaralvaso1mLdeaguadestilada paraenjuagarlo,arrastrandoelprecipitadoquehubieraquedadoadheridoyvaciarloal embudo. Repita esta operacin dos veces ms. Al filtrado (solucin), agregar dos gotas de fosfato de sodio, si se forma un precipitado oturbiedad,volverafiltrarenelmismoembudoenestepuntoelfiltradodebeser totalmente transparente e incoloro. Retire el filtro del embudo, cuidando de no tocar el precipitado y colquelo con cuidado en un vidrio de reloj. Ponga a secar en la estufa (a 120 C) el filtro con el precipitado y mantngaloahdurante1015minutos,hastaqueestseguroquetodaelaguaseha evaporado y pselo. Para confirmar que toda el agua se ha evaporado, djelo 10 minutos ms en la estufa y pselo nuevamente. Si la muestra ya est seca, el peso no debe haber variado (a esto se le llama a peso constante). Al retirar el papel con el precipitado de la estufa, se le debe dejar enfriar en un espacio libredecorrientesdeaireodemovimientosbruscos(paraevitarlaprdidadelslido que est en el papel filtro). Reste al peso del filtro con el slido, el peso del papel filtro limpio, para conocer el peso del precipitado. Datos Concentracin de la solucin de sulfato de cobre _______________ Volumen de la solucin de sulfato de cobre_______________ mL Peso del papel filtro _______________ g Peso del papel filtro ms el precipitado despus de secado _______________ g Masa molar del cobre ________________ g/mol Masa molar del CuSO4 ________________ g/mol 47 Masa molar del Cu3 (PO4)2 ________________ g/mol Clculos Calcule el peso del precipitado___________________ Tomando en cuenta la reaccin que se llev a cabo calcule: a)La cantidad de sulfato de cobre en la alcuota original (5 mL) ______________ b)La cantidad de cobre en la alcuota original (%) _____________ c)La molaridad (M) de la solucin original de sulfato de cobre.______________ Resultados Comparelamolaridaddelsulfatodecobrecalculadaconlaindicadaenelfrascode reactivo. Concentracin del CuSO4 En la etiquetacalculada Cuestionario 1.Definir los trminos energa de ionizacin yafinidad electrnica 2.A partir de las definiciones anteriores, explicar qu es un enlace inico 3. Qu diferencia existe entre los trminos ionizacin y disociacin? 4.Por qu los compuestos inicos son solubles en el agua? 5.Definir los trminos precipitacin, precipitado y filtrado Lecturas recomendadas Ayres G. H., Anlisis Qumico Cuantitativo, 2 ed. Harla, 1970. DayR.A.Jr.,Underwood.A.L.QumicaAnalticaCuantitativa,5ed.PrenticeHall, 1989. Harris, D. C., Anlisis Qumico Cuantitativo, 3 ed. Iberoamericana, 1992. Orozco, D. F. Anlisis Qumico Cuantitativo, 16 ed. Porra, 1985. Skoog, D., West, D., Holler. F., Qumica Analtica, 6 ed. Mc Graw Hill, 1998. 48 49 Soluciones cidas y bsicas. Reacciones de neutralizacin Objetivos especficos -Comprender el concepto de cidos prticos -Explicar el carcter cido, bsico o neutro de una solucin acuosa -Identificarelcarctercidoobsicodesolucionesacuosasdediversassustancias utilizando papel pH -Medir el pH de soluciones acuosas, utilizando un potencimetro -Discriminar, con baseen los valores obtenidos de pH, si la sustancia es un cido o una base -Efectuar una titulacin cidobase, en el laboratorio -Comprobar la neutralizacin midiendo el pH -Calcular [H+] a partir de los valores de pH obtenidos experimentalmente -Inferir el valor de pOH a partir de los valores de pH de soluciones acuosas -Comprobar la utilidad de los indicadores cidobase en una neutralizacin Consideraciones tericas Desdelaantigedad,elhombrehatenidocontactocondiversassustanciasnaturales comoeljugodelosctricos,vinagre,jugogstrico,etc.,quecompartenciertas caractersticas:saboragrio,reaccinconvariosmetalesproduciendoungas(H2), cambianelcolordediversassustanciascoloridas;adichassustanciasselesdenomin cidos.Posteriormenteidentificotrosgruposdesustanciasquereaccionanconlos cidos formando sales y, que en solucin tambin cambian el color de ciertas sustancias, a estas se les llam en un principio lcalis y actualmente se les conoce como bases. Muchasideasyenfoqueshansidoexpuestosdesdeentoncesporinvestigadores qumicosacercadelacomposicin,estructuraycomportamientodeloscidosylas bases que han llevado al desarrollo de varias Teoras de cidos y bases. Destacan por su importancia los de Arrhenius, Brnsted y Lowry y de Lewis. Los dos primeros enfoques se relacionan con el concepto de cidos prticos. Arrhenius estudielcomportamientodesustanciascidasensolucinacuosa.BrnstedyLowry ampliaron el estudio de los cidos abarcandoel comportamiento de estassustancias en otros disolventes moleculares polares. Estos tres investigadores identificaron como cido a aquel compuesto que en solucin se disocia liberando protones (H+) Sin embargo para las bases hay diferencia, Brnsted y Lowry definen a las bases como sustancias que en solucin aceptan protones; y 50 Arrheniusdefinecomobaseaunasustanciaquealdisolverseenaguasedisocia liberando iones oxhidrilo o hidroxilo (OH-). LaraznprcticadelatrascendenciadelosenfoquesdeArrheniusydeBrnstedy Lowry es la inmensa cantidad de agua que existe en el planeta, incluyendo la que forma partedelacomposicindelosseresvivos,porloquehacequeseatancomnla qumica delas especies en solucin acuosa. Disociacin: separacin de los cationes y aniones de un compuesto inico al disolverse oalfundirse.Elaguaesuncompuestomolecularquetienelacapacidadde autodisociarse: H2O H+ + (OH-) o bien 2H2O (H3O+) + (OH-) H3O+=ionhidronio.SeconsideraqueelionH+esmuyinestabledebidoasugran densidad de carga por lo que no se encuentra libre sino asociado con otras molculas del mismo disolvente. En el agua pura, por cada molcula disociada existe un H+ y un (OH-), razn por la cual sedenominaneutra,entantoqueenlosCIDOS,aldisolverseenagua,aumentala concentracin de los H+; mientras que las BASES, disminuyen la concentracin de H+ o bien,liberanOH-,reflejndoseencualquieradeesosdoscasosunincrementodelas concentraciones de los (OH-) en la solucin. El resultado es la formacin de soluciones cidas o bsicas respectivamente. Producto inico del agua Almultiplicarlaconcentracindelosioneshidronioyoxidriloenelagua,seobtiene unaconstantequeexpresaelgradodedisociacindelasmolculasdeagua,en condiciones normales: (una atm de presin y 25C) K = [H+] [OH-] = 1x10-14 Laionizacindelaguaa25CproduceunaconcentracindeionesH+iguala1x10-7 mol/LydelosionesOH-iguala,1x10-7mol/L.Seemplea,[]paraindicarquela concentracindeH+seexpresaenmolesporlitro,[H+]=1.0x10-7mol/L[OH-]= 1.0x10-7 mol/L. El carcter cido de una solucin acuosa es funcin de la concentracin de iones hidrgeno (o hidronio) en ella. LaformaenqueseacostumbraexpresarunamedidadelgradoocarcterCIDOo BSICOdeunasolucinacuosa,esentrminosdela[H+],omenosfrecuente,en trminos de la [OH-]. El trmino usado es el pH, que se define como log [H+], o bien el pOH, como -log [OH-]. Definicin de Sorensen: 51 pKw = -log Kw = log [H+] - log [OH-] = 14 pH = log [H+]; pOH = -log [OH-] pKw = pH + pOH =14 En agua pura [H+] = [OH-], entonces [H+] = [OH-] = 1x10-7. El pOH = 7, el pH = 7 Uncidodisueltoaumentalaconcentracinde[H+],porlocual[H+]>10-7ypH 7 Para las bases [OH-] > 10-7 y pOH < 7, por lo tanto, pH > 7 pH < 7.0 indica una solucin cida pH = 7.0 indica una solucin neutra pH > 7.0 indica una solucin bsica [H3O+]10010-110-210-310-410-510-610-710-810-910-1010-1110-1210-1310-14 [OH-] 10-1410-1310-1210-1110-1010-910-810-710-610-510-410-310-210-1100 Soluciones cidas neutro Soluciones bsicas pH 0_ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 pOH1413 12 11 109 8 7 6 5 43 21 0 Un ejemplo para calcular [H+] y la concentracin [OH-] es el siguiente: LosvaloresdepHparamuestrasdelimnydevinagresonmuyparecidos:2.2y2.5 respectivamente.Calculelasconcentraciones[H+]y[OH-]deambassolucionesy comprelas entre s. Calcular [H+] y [OH-] para cada sustancia Datos Jugo de limn pH = 2.2 Vinagre pH = 2.5 Solucin Jugo de limn pH = -log [H+] [H+] = 10-pH = 10-2.2 = 6.3x10-3M 52 pOH = -log [OH-] [OH-] = 10-pOH = 10-11.8 = 1.58x10-12M [H+] [OH-] = (6.3x10-3)(1.58x10-12) = 9.95x10-15 = 1.0x10-14 Vinagre pH = -log [H+] [H+] = 10-pH = 10-2.5 = 3.16x10-3M pOH = -log [OH-] [OH-] = 10-pOH = 10-11.5 = 3.16x10-12M [H+] [OH-] = (3.16x10-3) (3.16x10-12) = 9.98x10-15 = 1.0x10-14 Jugo de limn 6.3x 10-3 =2 Vinagre3.16 x 10-3 Observe que la muestra de jugo de limn presenta el doble de concentracin de [H+] en comparacin con la del vinagre aunque sus valores de pH son parecidos. Indicadores Unindicadorcidobaseesunasustanciaqueadquiereunacoloracindeterminada segn el pH de la solucin en la que se encuentre por lo que resulta una forma prctica para identificar si una solucin acuosa tiene carcter cido, bsico o neutro. cidos y bases fuertes y dbiles Los cidos y las bases, generalmente compuestos moleculares, se clasifican en fuertes y dbiles,deacuerdoasugradodedisociacin.Amayorgradodedisociacinque presentauncidoounabase,tantomsfuertees.Conformedecreceelgradode disociacin se van haciendo ms dbiles. Sitenemosdossoluciones,unadeHCl1MyotradecidoacticoCH3COOH1M,el cidoclorhdricoesta100%ionizadoyelcidoacticoestionizadoen aproximadamente1%.PorelloelHClesuncidofuerteyelCH3COOHesuncido dbil. El HCl produce 100 veces ms iones H3O+ (hidronio) en solucin que elcido actico CH3COOH. HCl + H2O 100%H3O+ + Cl CH3COOH + H2O 1% H3O+ + CH3COO 99% 53 De forma semejante podemos diferenciar una base como el hidrxido de sodio (NaOH), delhidrxidodeamonio(NH4OH),queesunabasedbil.Laionizacindeun electrolito dbil en agua, se representa con una ecuacin en equilibrio que indica que en la solucin existen las dos formas: ionizada y no ionizada. NaOH + H2O 100%Na+(ac) + OH(ac) NH4OH 1% NH3 + H2O 99% Neutralizacin de cidos con bases Unareaccindeneutralizacinsellevaacabocuandoseigualanlacantidaddeiones H+ que proviene de un cido con la cantidad de iones OH- que provienen de una base. Parapodersabercuandohemosllegadoalequilibrioenunareaccinalneutralizarla, contamosconindicadorescidobasequenossealarnelpuntodeequivalenciaode equilibriodelamisma.EstosindicadorescambiandecoloralvariarelpHdela solucin. Porejemplo,siagregamosfenolftalenaaunasolucinbsica,staadquiereuna coloracin rosa mexicano y al neutralizarla con un cido la solucin queda incolora. Y siagregamoselnaranjademetiloaunasolucincida,estapresentarunacoloracin roja y al neutralizarla con una base cambiar a color amarillo. Tabla 1. Intervalo de pH para el cambio de color de algunos indicadores comunes. Indicador Intervalo de pH para el cambio de color 02468101214 Violeta de metilo AmarilloVioleta Azul de timolRojoAmarilloAmarilloAzul Naranja de metiloRojoAmarillo Rojo de metiloRojoAmarillo Azul de bromotimolAmarilloAzul FenolftaleinaIncoloroRosa Amarillo alizarina R.AmarilloRojo Medidas de higiene y seguridad Al trabajar con HCl y NaOH, se deben tener los siguientes cuidados: 54 Lavarse abundantemente despus de manipularlos; evitar el contacto con los ojos, piel y ropa,puedeserfatalsiseingieren.Mantengacerradossiemprelosrecipientesquelos contienen, en concentraciones mayores causan severas quemaduras. Para que los alumnos tengan un mayor aprovechamientoy logren los objetivos de esta prctica, se les recomienda que revisen previamente los siguientes puntos: -Enfoques cidobase de: Arrhenius, Brnsted y Lowry y Lewis -Constante de disociacin del agua -Reacciones cidobase en soluciones acuosas -Conceptos de cidos y bases conjugadas -Conceptos de cidos y bases fuertes y dbiles -Valores de pKa de cidos prticos -Concepto de indicador y ejemplo de indicadores -Concepto de neutralizacin -Concepto de titulacin Desarrollo experimental MATERIAL Y EQUIPOREACTIVOS 1 pipeta graduada de 5mLsolucin de cido clorhdrico 0.1M*4 tubos de ensaye de 13x150mmsolucin de NH4OH 0.01M*1 gradilla para tubos de ensayejugo de limn 1 potencimetroleche de magnesia diluida1:1 * 4 vasos de precipitados de 50mLvinagre blanco (cido actico) CH3COOH * Papel pH con escalasolucin NaOH 0.025N 2 buretas volumtricas de 25mLagua destilada 3 matraces Erlenmeyer de 250mLagua potable 1 pinza para buretaleche de vaca diluida 1:10 1 soporte universalshampoo incoloro limpiador con amonia fenolftalena anaranjado de metilo Coca Cola jabn 123, lquido cemento suspendido en agua Alka Seltzer gis (polvo) suspendido en agua Nota:Pararealizarlaprcticaseharenlas4sustanciasqueestnmarcadasconun asterisco (*)y al final de sta podrn pedir 4 tiras de papel indicadory tomar el pH de las soluciones restantes en su casa, y as poder resolver mejor su cuestionario y dar unas conclusiones ms completas. 55 1.Etiquetar4tubosdeensayede13x150mmconnmerosdel1al4,depositaren cada tubo 5 mL de cada una de las sustancias de acuerdo con el arreglo en la Tabla 2 2.Medir el pH de las sustancias de los 4 tubos con papel pH; que tiene una escala de colores. Ppartir esta tira de papel en tres en forma vertical e introducir una de estas tiras dentro de cada tubo, sacar esta tira y compararla con la escala del envase, para saber el pH que tiene cada muestra y registrar los datos en la Tabla No. 2 3.MedirelpHconelpotencimetro(Fig.1)utilizando30mLdecadaunadelas sustancias en un vaso de precipitados de 50 mL y registrar los datos en la Tabla .2 ParamedirelpHenelpotencimetrosedebeprimerocalibrarelinstrumentocon solucionesdepHconocido,unavezquesetienelaseguridaddequelalecturaes correcta podemos ponercada una de las muestras teniendo el cuidado al terminar cada lectura, de lavar los electrodos con agua destilada secarlos y poner la siguiente muestra y as sucesivamente hasta terminarlas todas. Esto se hace con el fin de no contaminar las muestras y tener valores ms reales Tubos de ensaye con las diversas sustancias Papel pH Figura No.2 Tabla 2 TUBOSUSTANCIA 1Solucin de cido clorhdrico 0.1M 2Solucin de NH4OH 0.01M 3Leche de magnesia 4Vinagre blanco (cido actico) CH3COOH Figura No. 1 Potencimetro (medidor de pH) 56 4.Acadaunadelassolucionesdelostubosydelosvasosagregardosgotasde fenolftalena,observarsihaycambiosenlacoloracinyalassolucionesqueno presentancoloracinagregarlesnaranjademetilo,observarsihaycambioenla coloraciny con base en esto indicar si la solucin es cida o bsicay registrar los datos en la Ttabla No. 2 Con esta informacin nosotros podemos combinar las soluciones de los tubos de ensaye mezclandouncidoyunabasehastaneutralizar(laneutralizacinserealizarcuando pase de incoloro a rosa o de rojo a amarillo), esto depende del indicador que se agregue a las muestras. Tabla 2 TABLA DE RESULTADOS OBTENIDOS EN LA MEDICIN DE pH SustanciaPapel pHpotencimetrocidobase[H+]pOHColor del indicador fenolftalenaNaranja de metilo 5.Determinacin de la concentracin de una solucin de HCl Reaccin de neutralizacin: NaOH(ac) + HCl(ac) Na+ + Cl + H2O Para saber en qu momento la cantidad agregada de cido clorhdrico es suficiente para completarlareaccincidobase,utilizaremosunindicadorqueseagregarala solucin bsica y el cambio de color del mismo, indicar el final de la reaccin. Montar las buretas conforme a la Figura No. 3 -Antes de llenar las buretas con los volmenes de hidrxido y cido, estas debern ser previamente enjuagadas con dichas soluciones-Llenarlasburetasconlassolucionesdehidrxidodesodioycidoclorhdrico respectivamente y etiquetarlas adecuadamente para evitar confundirse -Alllenarlasburetasdebecerciorarsequenocontenganburbujasdeaireyquela seccin en punta, que se localiza por debajo de la llave se encuentre llena -En tres matraces Erlenmeyer, agregar con la bureta un volumen conocido (10 mL) de solucin de HCl cuya concentracin se desconoce y agregar a cada matraz dos gotas de indicador de fenolftalena 57 -Titular la solucin cida HCl contenida en cada uno de los matraces agregando gota a gota la solucin de hidrxido, agitando constantemente, como se ve en la Fig. 4 -Suspenderinmediatamentelaadicindehidrxidodesodio(NaOH),encuantose observequeaparecelacoloracinligeramenterosa(vire),estoindicaquela reaccin ha terminado (punto de equivalencia) -AnotarenlatablaNo.3elvolumendehidrxidodesodio(NaOH)empleadoenla titulacin -Repetirlamismaoperacinconlosmatracesrestantesyanotarendichatablalos volmenes empleados en cada caso -Laslecturasdevolumenenlasburetas,sedebenleerenelmeniscoinferiorque forma el lquido, como se