"PRÁCTICA 4: ANÁLISIS DE LA SOLUBILIDAD CON LA TEMPERATURA"

1.INTRODUCCIÓN


Título de la práctica: "Análisis de la solubilidad con la temperatura"
Autor: Silvia Cisneros Nieva
Descripción general: Nuestro principal objetivo es llegar a observar la variación de la solubilidad dependiendo de la temperatura y de la naturaleza del soluto y el disolvente.



2.DESCRIPCIÓN DE LA PRÁCTICA:

OBJETIVOS

• Obtener las destrezas básicas para preparar disoluciones. 
•  Observar la variación de la solubilidad dependiendo de la naturaleza de soluto y disolvente y de la temperatura.
•   Realizar la gráfica de la curva de la solubilidad de diferentes sustancias obteniendo conclusiones de las mismas.

MATERIALES

• Balanza digital .
• Vaso de precipitados. 
• Pipeta graduada. 
• Tubos de ensayo con soporte.
• Mechero Bunsen.
•  Termómetro.
•  Soporte metálico. 
• Aro con nuez.
• Pinzas.
•  Cuchara laboratorio.
•  Vidrio de reloj.
•  Embudo de vidrio. 

RADIACTIVOS

• Clorato de potasio (KClO3)
•  Nitrato de sodio (NaNO3)
•  Permanganato potásico (KMnO4) 
• Agua Destilada (H2O)

PROCESO EXPERIMENTAL

1) Identifica todos los reactivos y materiales proporcionados por el profesor realizando la ordenación y etiquetado de los mismos (en caso de que hubiera posible confusión). 

2) Vamos a ir comprobando la solubilidad de diferentes sustancias a la misma temperatura por lo que repetiremos los pasos que se muestran a continuación siguiendo el siguiente orden: bicarbonato de sodio (NaHCO3), permanganato potásico (KMnO4) y clorato de potasio (KClO3):

 A) En 1 vaso de precipitado o matraz añade 10 ml de agua destilada.

 B) Con ayuda del termómetro mide y anota la temperatura a la que se encuentra el agua.

 C) Con la balanza digital mide 5 g de nitrato de sodio (NaNO3) y agrégalo a uno de los vasos de precipitados con agua. Con ayuda de la cuchara disolver la disolución de manera completa. Anota la cantidad exacta de soluto que has añadido a la disolución.

 D) Con la balanza digital, medir 1 g de de nitrato de sodio (NaNO3) y agrégalo a la disolución anterior anotando la cantidad añadida. Con ayuda de la cuchara disolver la disolución de manera completa

. E) Repetir la operación con 1 g de de nitrato de sodio (NaNO3) hasta que no se pueda disolver más (disolución saturada) y quede residuo en la mezcla. Anotar la cantidad de soluto total añadida a la disolución.

 3) Tras limpiar, con cuidado de que no queden restos, el instrumental y el vaso, repetimos la operación con el permanganato potásico (KMnO4) pero iniciaremos el proceso con 0,3 g de soluto en 10 ml de agua. Iremos añadiendo cada vez 0,2 g más en cada ocasión. Anotar la cantidad de soluto total añadida a la disolución.

 4) Tras limpiar, con cuidado de que no queden restos, el instrumental y el vaso, repetimos laoperación con el clorato de potasio (KClO3) pero iniciaremos el proceso con 0,3 g de soluto en 10 ml de agua. Iremos añadiendo cada vez 0,2 g más en cada ocasión. Anotar la cantidad de soluto total añadida a la disolución.

5) Monta el dispositivo adecuado para realizar un calentamiento usando el mechero Bunsen. De forma que el recipiente esté seguro y se evite su caída durante el proceso.

6) Mide 1 g de clorato de potasio (aproximadamente) en la balanza y, con la ayuda del embudo de vidrio añádelo sobre un tubo de ensayo vacío.

 7) Añade 10 ml de agua destilada (medida con la probeta o la pipeta graduada) sobre el tubo de ensayo que contiene el clorato y agita la mezcla hasta disolver toda la sal posible. 

8) Coloca la disolución saturada de clorato de potasio sobre la rejilla y pide a tu profesor que encienda el mechero. Calienta la muestra usando la “técnica del baño maría” agitando para disolver el sólido hasta que todo el sólido se haya disuelto (teniendo cuidado con la intensidad de la llama para evitar que la disolución llegue a hervir). 

9) Saca el tubo del baño y raspar con el mismo las paredes del tubo suavemente, hasta la aparición de los primeros cristales de clorato de potasio según se enfría la temperatura. Anota la temperatura en el momento que se observa la aparición de los primeros cristales. Esta observación se ve facilitada si se observa contra una superficie oscura.

 10) Repite la operación del 7 al 10 en dos ocasiones y anota en cada caso la temperatura a la que se produce la nueva cristalización y la masa añadida en cada paso.

ANÁLISIS DE RESULTADOS Y CONCLUSIÓN:

1) Completa la tabla siguiente con los datos experimentales de la cantidad de cada uno de los solutos disueltos en 10 ml de agua a la misma temperatura:

Compuesto                                       Temperatura disolución (ºC)     Masa soluto disuelta(g)

Nitrato de sodio (NaNO3)                           25 °C                                             8g

Permanganato potásico (KMnO4)               20 °C                                            0'6g  

Clorato de potasio (KClO3)                    31ºC   y 40ºC                                  0'73g

 ¿Cuál de los compuestos analizados es más soluble a temperatura ambiente?

El Permanganato potásico (KMnO4) es aquel más soluble a temperatura ambiente.

2) A partir de los datos obtenidos y de las indicaciones dadas en el procedimiento experimental, construir la siguiente tabla para la solubilidad absoluta de cada soluto.

Compuesto-Temperatura de la disolución (ºC)-Solubilidad (g de sal/100 g de agua)

NaNO3                               25 °C                                                           80g

KMnO4                               20 °C                                                          6g

KClO3                        31ºC   y 40ºC                                                     7'3 g

3) Si los valores teóricos de la solubilidad en agua a 20ºC de cada uno de los componentes es:

 a) Solubilidad del nitrato de sodio (NaNO3) = 88 g en 100 g de agua

 b) Solubilidad del permanganato potásico (KMnO4) = 6,38 g en 100 g de agua

 c) Solubilidad del clorato de potasio (KClO3) = 7,31 g en 100 g de agua 

¿Coinciden los resultados con los obtenidos de manera experimental? Justifica la respuesta.

Los resultados obtenidos se acercan a las medidas reales, sin embargo posiblemente no sean iguales a causa de algún descuido al medir las cantidades o no tener gran precisión. Sin embargo los resultados se aproximan bastante.

4) Considerando la densidad del agua como de 1 g/cm3 , calcula la concentración inicial de cada una de las disoluciones en gramos por litro y en porcentaje de masa.

-Puesto que se desconoce la densidad de las distintas disoluciones, lo que nos permitiría calcular el volumen que tienen asociado cada una de ellas ya que sí podemos obtener su masa total y a partir de ahí el volumen; y como al hacer la práctica no disponía de instrumentos para medir ese volumen, aunque sí pude apreciar que variaba poco con respecto al del disolvente al realizar la disolución, consideraré que el volumen de la disolución es el del disolvente.

NaNO3-CONCENTRACIÓN=  500 g/l     PORCENTAJE DE MASA= 33'3%

KMnO4-CONCENTRACIÓN=  30g/l    PORCENTAJE DE MASA= 2'91%

KClO3-CONCENTRACIÓN=  30g/l      PORCENTAJE DE MASA= 2'91%

5) A partir de los datos obtenidos en el procedimiento experimental, construir la siguiente tabla para la solubilidad absoluta del clorato de potasio a diferentes temperaturas:

Compuesto                          Temperatura de la disolución (ºC)     Solubilidad (g de sal/100 g de agua) 

Clorato de potasio (KClO3)                    31ºC   y 40ºC                                                            

-En clase solo medimos los datos de las disoluciones a dos temperaturas. A temperatura 31ºC y 40ºC  en el NaNO3. Por tanto no puedo hacer esta tabla.

6) Con los datos de la tabla anterior, dibujar la gráfica de solubilidad o curva de solubilidad de cada una de las sales en función de la temperatura, expresada ésta en ºC. La gráfica se realizará en papel cuadriculado o por medios informáticos. 

-En clase solo medimos los datos de las disoluciones a una o dos temperaturas. A temperatura ambiente en el NaNO3 y el KMnO4 y en el KClO3 a 31ºC y 40ºC. Por tanto no puedo hacer esta gráfica para ninguno de los tres solutos.

7) Compara, la curva de solubilidad obtenida de manera experimental con la curva de solubilidad del clorato de potasio que se muestra a continuación:

¿Coinciden los resultados teóricos con los obtenidos de manera experimental? Justifica el por qué de las diferencias en caso de que las hubiera.

 8) Con ayuda de la imagen del ejercicio anterior, contesta a las siguientes cuestiones sobre la solubilidad: 

a) ¿Qué masa de clorato de potasio se puede disolver, como máximo, en 100 g de agua a 90ºC? ¿ Y en 10 g de agua a 80ºC? ¿Y en 1 kg de agua a 50ºC? 

-Se puede disolver como máximo 49g a 90ºC en 100g de agua.

-En 10g de agua a 80ºC se pueden disolver 3'9g.

-Se pueden disolver 200g en 1Kg de agua a 50ºC.

b) ¿Qué sucederá si dejas enfriar una disolución saturada de clorato de potasio desde los 80ºC hasta los 20ºC? ¿Y si lo haces en una disolución de cloruro de sodio? ¿ Y si lo haces en una disolución de nitrato de potasio? 

-Lo que sucede es que al disminuir la temperatura la solubilidad disminuye y como la solución ya está saturada a 80ºC seguirá saturada al bajar la temperatura, pues seguimos teniendo la misma masa de soluto. Pues el soluto disuelto precipita, saturando la disolución aún más; ya que tendremos unos 50g de soluto precipitados.

-Lo que ocurrirá con el cloruro de sodio es que precipitará y saturará muy lentamente. La variación será mínima porque la solubilidad varía en a penas 1g.

-Lo que ocurre con el nitrato de potasio es que al variar tan rápidamente la solubilidad con la temperatura, al poco que disminuya ésta se produce una precipitación de la disolución muy rápida. Por tanto a 20ºC, con la cantidad de soluto inicial, tendremos 140g de soluto precipitado y la disolución estará muy saturada.

 9) Como hemos podido apreciar en la práctica, la solubilidad de los solutos sólidos en disolventes líquidos aumenta con la temperatura, ¿ocurre este mismo hecho para los solutos gaseosos en disolventes líquidos? Justifica la respuesta.

No ocurre lo mismo, sino todo lo contrario, pues al aumentar la temperatura la solubilidad de los gases disminuye haciendo imposible que se disuelvan en el líquido por mucho aumento de solubilidad que éste tenga.