Preparar disoluciones, coloides y suspensiones

Laboratorio de Química 1 Facultad de Ciencias. UNAM

Colegio de Química Prueba Piloto

1

SESIÓN EXPERIMENTAL 4. DISOLUCIONES, COLOIDES Y SUSPENSIONES

Objetivos

Preparar disoluciones, coloides y suspensiones.

Aprender a determinar si una mezcla de dos componentes es una disolución, una suspensión o un coloide.

Probar que un proceso de disolución puede ser exotérmico o endotérmico.

Expresar la concentración de disoluciones en unidades físicas y químicas.

Investigación Previa

Tipos de disoluciones con base en su estado de agregación. Incluir ejemplos.

Definición y características de un coloide. Incluir ejemplos.

Definición y características de una suspensión. Incluir ejemplos.

Efecto Tyndall.

Antecedentes

Una disolución es una mezcla homogénea de dos o más sustancias en una sola fase. Pueden ser líquidas, sólidas o gaseosas dependiendo de los estados de agregación de sus disolventes.

En general, se considera que el componente presente en mayor proporción es el disolvente y el otro componente es el soluto. Si ambos, soluto y disolvente, existen en igual cantidad (como un 50% de etanol y 50% de agua en una disolución), la sustancia que es más frecuentemente utilizada como disolvente es la que se designa como tal (en este caso, el agua). Una disolución puede estar formada por uno o más solutos y uno o más disolventes.

Para efectuar un trabajo cuantitativo con disoluciones, debemos conocer la cantidad de soluto contenido por unidad de volumen de la disolución. Esta propiedad se conoce como la concentración de la disolución (ver cuadro 1). La concentración es una propiedad intensiva de una disolución. Así como la densidad de una sustancia expresa una relación entre la masa y el volumen de una sustancia específica, la concentración expresa una relación entre la masa del soluto y el volumen de la disolución.

El proceso de disolución puede ser exotérmico (libera calor, se calienta la mezcla) o endotérmico (absorbe calor, se enfría la mezcla). Si la atracción soluto-disolvente es mayor que la atracción disolvente- disolvente y que la atracción soluto-soluto, el proceso de disolución será favorable. Si la atracción soluto-disolvente es más débil que las interacciones disolvente- disolvente y soluto-soluto, el proceso de disolución será desfavorable.

La formación de las disoluciones dependerá de varios factores, entre ellos las interacciones intermoleculares, la temperatura y la solubilidad del soluto.

Laboratorio de Química 1 Facultad de Ciencias. UNAM

Colegio de Química Prueba Piloto

2

Porcentajes masa/masa, masa/volumen

Físicas

mg/L; mg/kg, etcétera (partes por millón)

μg/L, μg/kg, etcétera (partes por billón)

Expresiones de concentración

Molaridad

Químicas

Molalidad

Normalidad

Fracción molar

Cuadro 1. Algunas expresiones comunes de concentración.

En las disoluciones, el tamaño de las partículas involucradas (moléculas, átomos o iones) es menor a 1 nanómetro (nm). En otro extremo están las suspensiones, con tamaños mayores a 100 nm. Así el tamaño de las partículas coloidales va de 1 a 100 nm. Estos valores son útiles para fines comparativos, pues la frontera entre las disoluciones, coloides y suspensiones no es precisa.

Las suspensiones son sistemas en los que las partículas del soluto son insolubles y poseen diferente densidad a las del disolvente, por lo que son susceptibles a la sedimentación, debido a que la fuerza de gravedad se impone a las interacciones entre las partículas.

Una mezcla que normalmente podríamos llamar una suspensión, se llama emulsión, cuando el disolvente rodea una pequeñísima cantidad de soluto, formando gotitas que permanecen suspendidas en el disolvente, sin presentar el comportamiento normal de las suspensiones, es decir, no hay asentamiento en el fondo.

Los coloides son una transición entre las disoluciones y las suspensiones.

Es posible distinguir un sistema coloidal de una disolución, por las propiedades exclusivamente coloidales, como el efecto Tyndall, fenómeno óptico debido al tamaño pequeño de las partículas coloidales que funcionan como espejos que reflejan la luz. En una disolución, las partículas de la fase dispersa, al ser más pequeñas, no tienen el mismo efecto, ni el movimiento Browniano, que consiste en un movimiento desordenado continuo con trayectorias de zig-zag de las partículas. Pueden obtenerse sistemas coloidales en diversos estados de agregación. Los coloides se clasifican en hidrofílicos (atracción por el agua) e hidrofóbicos (repulsión al agua), según las características de las superficies de las partículas disueltas.

Laboratorio de Química 1 Facultad de Ciencias. UNAM

Colegio de Química Prueba Piloto

3

Materiales y reactivos (El alumno debe traer los marcados con asterisco)

Material (por equipo)

2 espátulas

1 termómetro

7 vasos de precipitados de 50 mL

1 vidrio de reloj

1 piseta

1 vaso de precipitados de 100 mL

1 probeta de 100 mL

1 matraz volumétrico de 250 mL c/tapón

1 agitador de vidrio

1 pipeta Pasteur con bombilla

2 embudos de tallo corto

*1 botella de plástico de 250 mL (que no sea de agua para beber)

3 piezas de papel filtro de 15 x 15 cm

2 pinzas de tres dedos con nuez

1 matraz volumétrico de 50 mL c/tapón

1 soporte universal

*1 lámpara de mano pequeña (ó 1 apuntador láser).

Reactivos (por equipo)

*Sacarosa (azúcar común)

Hidróxido de sodio (NaOH)

*Detergente en polvo*

Bicarbonato de sodio (NaHCO3)

Almidón

Procedimiento (Antes de iniciar, COLOCARSE los lentes de seguridad).

Experimento 1. Preparación de disoluciones, coloides y suspensiones.

1. Colocar 50 mL de agua destilada en una probeta de 100 mL y filtrar por gravedad. Recibir el filtrado en un vaso de precipitados de 50 mL. Esta será una muestra control.

2. Pesar 0.5 g de sacarosa en una charola de papel. Colocar la sacarosa en un vaso de precipitados de 50 mL y agregar 50 mL de agua destilada medidos en una probeta de 100 mL. Mezclar con el agitador de vidrio y dejar reposar la mezcla durante 20 minutos.

3. Pesar 1.5 g de detergente en una charola de papel y colocar el polvo en un vaso de precipitados. Adicionar 50 mL de agua destilada medidos en una probeta. Mezclar suavemente con el agitador y dejar reposar la mezcla al menos 20 minutos.

4. Pesar 1.0 g de almidón en una charola de papel, colocar el almidón

...