Preparación de disoluciones en el laboratorio

Aquí hay varios problemas de selectividad donde piden descripción de cómo se haría en el laboratorio dichas disoluciones:

1) Se toman 25 mL, de un ácido sulfúrico de densidad 1’84 g/ cm3 y del 96% de riqueza en peso y se le adiciona agua hasta 250 mL. a) Calcule la molaridad de la disolución resultante. b) Indique el material necesario y el procedimiento a seguir para preparar la disolución. Datos. Masas atómicas: H = 1; O = 16; S = 32.

Solución

a) Calculamos la masa de 25 mL de disolución:

m = d .V = 1’84 g/mL x 25 mL = 46 g

Como la riqueza es del 96% la cantidad de soluto (ácido sulfúrico), será:

nº g H2SO4  = 46 g x 0’96 = 44’2 g de H2SO4

Transformamos la masa en moles:

Mm (H2SO4) = 98 g  ;  moles H2SO4 = 44’2 g / 98 g/mol = 0’45 moles

Por tanto, la molaridad, será:

M = 0’45 moles/ 0,25 = 1,8 M

b) Material necesario: Pipeta de 25 mL , matraz aforado de 250 mL, vaso de precipitados (opcional)  y frasco lavador.

Procedimiento: En el matraz aforado de 250 mL se añaden aproximadamente 150 mL de agua destilada o desmineralizada y a continuación se añaden los 25 mL de ácido sulfúrico concentrado que hemos tomado con la pipeta del frasco del ácido sulfúrico concentrado. Se agrega luego agua con el frasco lavador hasta las proximidades del enrase. A continuación, se enrasa añadiendo con la pipeta agua, gota a gota, hasta que la parte inferior de la superficie cóncava sea tangente con la raya del enrase. Por último, se cierra el matraz aforado con su tapón y se invierte varias veces para uniformizar la concentración de la disolución preparada.

2) Calcule la masa de NaOH sólido del 80% de pureza en peso, necesaria para preparar 250 mL de disolución acuosa 0,025 M de NaOH. b) Explique el procedimiento para preparar la disolución anterior, indicando el material necesario.
Datos. Masas atómicas: H = 1; O = 16; Na = 23.

Solución

a) Los moles necesarios para preparar 250 mL de disolución acuosa 0’025 M, serán:

nº moles = Molaridad . V

nº moles = 0’025 moles/L x 0’25 L = 6’25 . 10-3 moles de NaOH

Transformando los moles a gramos:

Mm (NaOH) = 40 g

nº g NaOH = 6’25 . 10-3 x 40 = 0’25 g NaOH puro

Como la sosa es del 80% de pureza en peso de NaOH:

0’25 . 100/80 = 0,31 g NaOH

b) Material necesario: Balanza, vidrio de reloj, vaso de precipitados, embudo, matraz aforado de 250 mL, frasco lavador y pipeta.

Procedimiento: Se pesan 0’31 g de hidróxido de sodio sobre un vidrio de reloj  en una balanza ,  y se añaden al vaso de precipitados  unos 100 mL de agua destilada o desmineralizada. Se agita hasta que se disuelva completamente. A continuación se vierte mediante el embudo la disolución en el matraz aforado, lavando con un poco de agua, tanto el vaso de precipitados como el embudo, para disolver las pequeñas cantidades de hidróxido de sodio que pudieran haber quedado. El agua del lavado se vierte también en el matraz aforado. Se agrega luego agua hasta las proximidades del enrase. A continuación, se enrasa añadiendo con la pipeta agua, gota a gota, hasta que la parte inferior de la superficie cóncava sea tangente con la raya del enrase (nivel de lectura). Por último, se cierra el matraz aforado con su tapón y se invierte varias veces para homogeneizar  la disolución preparada.

3) Se desea preparar 1 L de una disolución de ácido nítrico 0,2 M a partir de un ácido nítrico comercial de densidad 1,50 g/cm3 y 33,6% de pureza en peso. a) ¿Qué volumen deberemos tomar de la disolución comercial? b) Explique el procedimiento que seguiría para su preparación y nombre el material necesario para ello. Datos. Masas atómicas: H = 1; O = 16; N = 14.

Solución

La cantidad de soluto (ácido nítrico) que se necesita para preparar la disolución diluida se ha de tomar de la disolución comercial, por tanto, lo primero que hay que hacer es calcular la cantidad, en gramos, de ácido nítrico necesarios para prepararla:

1L . 0,2 M = 0,2 moles;  1 mol HNO3= 63 g;            0,2moles  . 63g/mol = 12,6 g ácido nítrico

Ésta es la cantidad de ácido que se ha de tomar de la disolución concentrada (comercial). Como el ácido del que disponemos no es puro, habrá que calcular la cantidad de disolución concentrada que contiene dicha cantidad de ácido:

12,6g . 100 g dn /33,6g HNO3  = 37,5g disolución

Por último, las cantidades de disoluciones acuosas se suelen medir en unidades de volumen y como se conoce la densidad de la disolución:

Vdisolución 37,5 g /1,5 g/cm3=  25 mL

b) Material : un vaso de precipitados, un matraz aforado de 1 L, una probeta pequeña, un embudo pequeño, una varilla de vidrio, agua destilada y la disolución original .
Procedimiento: Un problema muy frecuente en un laboratorio de Química es la dilución, preparar una disolución a partir de otra que está más concentrada. Como el soluto se encuentra disuelto en una disolución previa, tenemos que calcular el volumen que hemos de tomar de dicha disolución que contenga el soluto que necesitamos para preparar la requerida, como hemos hecho anteriormente: 25 mL. Este volumen se mide con la probeta. Se diluye en una pequeña cantidad de agua destilada comparada con el volumen de disolución que se quiere preparar en un vaso de precipitados y agitando con la varilla. Se vierte con ayuda del embudo al matraz aforado de 1 L y se lava bien el vaso y la varilla con un poco agua destilada que también se agrega al matraz, completando éste con agua hasta enrasarlo.

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