Práctica 3: "Análisis de la solubilidad con la temperatura"

Ariana Ore Gonzales

OBJETIVOS

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

MATERIALES

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

REACTIVOS

• Clorato de potasio  (KClO3)
• Nitrato de sodio  (NaNO3) 
• Permanganato potásico   (KMnO4) 
• Azúcar o sacarosa   (C12H22O11)
• Agua destilada  (H2O)

JUSTIFICACIÓN TEÓRICA

• Una mezcla, es una unión de sustancias puras en proporciones variables. Las mezclas se pueden separar en dos grandes grupos dependiendo de sus propiedades:

1. Heterogéneas: son mezclas que están compuestas por sustancias que se pueden diferenciar a simple vista, es decir, está formada por sustancias físicamente diferentes y distribuidas de forma desigual. Las partes de una mezcla heterogénea se pueden separar fácilmente
2. Homogéneas o también conocidas como disoluciones: son mezclas que tienen compuestos que no se pueden diferenciar a simple vista. Sus componentes se dividen en: disolvente y soluto.

• Los resultados de las mezclas homogéneas tienen propiedades, la solubilidad y la concentración. 
• La solubilidad es la capacidad que tiene las sustancias para disolverse en otras. Las sustancias que se disuelven en otras se llaman solutos y las sustancias en las que en soluto se disuelve se llama disolvente o solvente. La unión del soluto y disolvente constituyen a la disolución. Normalmente en una disolución el soluto conforma la menor parte de una disolución.
• También la solubilidad se puede definir como la cantidad en gramos que se necesitan para saturar 100 gramos de disolvente en una temperatura determinada.
• Si un soluto se disuelve en grandes cantidades, quiere decir que su solubilidad es alta, por consiguiente si es al contrario significa que la solubilidad de esa sustancia es baja.
• La solubilidad de una sustancia depende de diversos factores, entre ellos destaca la temperatura, según lo alta o lo baja que este la temperatura una sustancias puede ser más o menos soluble. En los sólidos y líquidos cuanto mayor es la temperatura mayor grado de solubilidad se tiene, sin embargo en los gases pasa al contrario, cuanto mayor es la temperatura menor es su grado de solubilidad.
• Si se mide la cantidad de un soluto que se disuelve a 100 gramos de disolvente a diferentes temperaturas, al representar estos datos gráficamente se obtienen unas gráficas llamadas curvas de solubilidad, que obviamente dependen de la naturaleza del soluto y del disolvente.

PROCESO EXPERIMENTAL

• Para realizar esta práctica, necesitamos dos días diferentes puesto que en el primero de ellos comprobamos la solubilidad de los reactivos a una temperatura ambiente, y el segundo de los días comprobamos su solubilidad según la temperatura:
• El primer día ,lo primero que hicimos al ver los reactivos, fue etiquetarlos por si había alguna confusión, después limpiamos todos los materiales que íbamos a utilizar, para eliminar cualquier residuo de alguna otra práctica.
• Más tarde empezamos a realizar la práctica, comprobando la solubilidad de los reactivos.
• Empezamos a hallar la solubilidad del nitrato de sodio:

         -Llenamos con ayuda de una probeta, 10 ml de agua y también medimos con ayuda de una balanza digital y un vidrio de reloj, 5 gramos de nuestra primera sustancia , el nitrato de sodio.

         -El agua de la probeta lo pasamos a un vaso de precipitado, acompañado de los 5 gramos de nitrato de sodio, después con ayuda de la cuchara disolvimos el reactivo en el disolvente (el agua), al ver que se disolvía sin problemas, decidimos añadir más gramos del soluto (nitrato de sodio) a la disolución, hasta que esta se vuelva una disolución saturada, es decir , cuando el soluto ya no pueda disolverse más y precipite, así sabremos cual es su grado de solubilidad, vimos que al añadir 3 gramos más de soluto, este precipitaba.
        -La solubilidad del nitrato de sodio es de 7 gramos en 10 ml de agua.

• Nada más terminar de hallar la solubilidad del nitrato de sodio, tuvimos que limpiar todos los materiales que usamos.
• Ahora hallamos la solubilidad del permanganato potásico:

        -Llenamos 10 ml de agua en una probeta, y también medimos con la balanza digital 0,1 gramos de permanganato de potasio, medimos 0,1 porque esta sustancia es mucho menos soluble que el nitrato de sodio.
        -Vimos que después de añadirle 0,1 gramos el permanganato de potasio, se seguía disolviendo.
        -Así que seguimos echando permanganato de potasio hasta que  saturo la disolución.
        - La solubilidad del permanganato de potasio es de 0,5 gramos por 10 ml de agua

• Ahora hicimos lo mismo pero con el clorato potásico:

        -Llenamos la probeta hasta 10 ml de agua, y medimos 0,3 gramos de clorato potásico, después lo pasamos todo a un vaso de precipitado y con una cuchara lo disolvimos, al ver que se podía disolver, añadimos más y descubrimos que el clorato potásico tiene una solubilidad de 0,6 gramos a temperatura ambiente en 10 ml de agua

• El segundo día usamos el mechero bunsen, y con darse cuenta de como cambiaban las solubilidades de las sustancias según la temperatura en la que están.
• El primer reactivo que usamos fue el clorato potásico:

       -Medidos con ayuda de la balanza digital y el vidrio de reloj 0,7 gramos de clorato potásico y también medimos 10 ml de agua.

       -La mezcla la vertimos, usando el embudo de vidrio en un tubo de precipitado, hicimos esto porque 0,7 gramos de clorato potásico no se disuelven en 10 ml de agua a una temperatura ambiente, así que en el tubo de ensayo pudimos calentar la mezcla, haciendo que aumente la solubilidad del clorato potásico y así este pueda disolverse, el clorato potásico se disolvió del todo a los 50 grados.

      - Y después de calentarlo, con el termómetro vimos como el clorato potásico volvía a precipitar cuando estaba a los 30 grados.

• El segundo reactivo fue el cloruro potásico:

      -Medimos 0,2 gramos de cloruro potásico, con ayuda de la balanza digital , después vertimos los 0,2 gramos , acompañados de 10 ml de agua en un tubo de ensayo con la ayuda del embudo de vidrio

      -Calentamos el tubo de precipitado hasta los 60 grados, cuando ya se había disuelto todo el soluto, después esperamos hasta que precipito el cloruto potásico a los 50 grados.

ANÁLISIS DE LOS RESULTADOS

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 de la disolución	Masa de soluto disuelta
Nitrato de sodio	18 cº	7 gramos
Permanganato Potásico	18 cº	0,5 gramos
Clorato de potasio	18cº	0,6 gramos

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

• El más soluble es el nitrato de sodio

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	Solubilidad (gramos de sal/100 gramos de azúcar)
Nitrato de sodio	18cº	70 gramos
Permanganato Potásico	18cº	5 gramos
Clorato de potasio	18cº	6 gramos

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.

• No coinciden exactamente, sin embargo son muy aproximadas,esto es debido a que las proporciones de soluto o disolvente pueden no ser exactamente iguales y ha podido haber una pequeña variación. También depende mucho de la temperatura ambiente en la que se encuentre dado que la temperatura hace que el grado de solubilidad varie.

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. 

• Porcentaje de masa: masa del soluto x 100/ masa de la disolución

          -NaNO3: 7 x 100/17=41,18%

          -KMnO4: 0,5 x 100/10,5=4,77%

          -KCLO3: 0,6 x 100/ 10,6=5,66%

• Concentración: masa de soluto / volumen de la disolución

         -NaNO3: 7/17=0,41

          -KMnO4: 0,5/10,5=0,047

          -KCLO3:0,6/10,6=0,0566

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	Solubilidad  (gramos de sal/100 gramos de agua)
Clorato de potasio	30cº	10 gramos
	60cº	25 gramos
	90cº	50 gramos

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.



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. 

• Los resultados teóricos no coinciden completamente con los resultados obtenidos, y puede ser por muchos factores, la temperatura, la cantidad de sustancia, los gramos que precipitan, pero los resultados obtenidos son muy próximos a los resultados esperados.

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? 

• Como máximo a 90 grados en 100g de agua se pueden disolver 50 gramos de clorato de potasio.
• Como máximo en 10 gramos de agua a 80 cº se pueden disolver, 3,5 gramos de soluto.
• Como máximo en 1 kg de agua a 50 cº se pueden disolver 200 gramos de soluto

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 sucederá será que precipitaran 26 gramos del soluto, puesto que en los 20 cº solo se disuelven 9 gramos del soluto y a los 80 º se disuelven 35 gramos, la diferencia es de 26 gramos, los gramos que precipitaran si la disolución se enfría.
• Si pasa en cloruro de sodio precipitarían unos 0 gramos puesto que su solubilidad se mantiene constante aunque la temperatura se cambie. 
• Si lo haces en una disolución de nitrato de potasio, precipitarían 140 gramos

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, no pasaría lo mismo puesto que la solubilidad en los gases es diferente a la solubilidad en sólidos y líquidos. Cuando un soluto es gaseoso si aumentas la temperatura su solubilidad disminuye en cambio si enfrías la temperatura la solubilidad del soluto aumenta.

CONCLUSIÓN

• La solubilidad de una disolución aumenta o disminuye según la temperatura a la que se encuentre, también depende del estado en el que se encuentre el soluto.
• La solubilidad es una característica única de cada soluto.