2012/08/28

laboratorio décimo tercer periodo


COLEGIO ENRIQUE OLAYA HERRERA I.E.D.
ÁREA DE CIENCIAS NATURALES Y  EDUCACIÓN AMBIENTAL J.T.
INDICADOR NATURAL DE ÁCIDOS Y BASES

Profesora: Lorena Toro Perdigón                   Asignatura: Química    Grado: Décimo
Nombre:______________________________________  Fecha: ______________

TIEMPO ESTIMADO: 4 HORAS

LOGRO ESPERADO:
Conocer pruebas de laboratorio en las que se determina la acidez o basicidad de sustancias de uso común a partir de un indicador natural.
Indicador de repollo morado
1. Introducción

Con el repollo morado se puede hacer un sencillo experimento para demostrar que sirve como un indicador ácido base. Este experimento se puede realizar en casa con materiales de fácil consecución en el mercado y no es
costoso.

Antes de comenzar, la pregunta a hacerse es: ¿Que es un indicador?

Un indicador es una sustancia que permite medir el pH de un medio. Habitualmente, se utiliza como indicador sustancias químicas que cambia su color al cambiar el pH de la disolución. El cambio de color se debe a un cambio estructural inducido por la protonación o desprotonación de la especie. Los indicadores ácido-base tienen un intervalo de viraje de unas dos unidades de pH, en la que cambian la disolución en la que se encuentran de un color a otro, o de una disolución incolora, a una coloreada. Además, el pH es una medida de la acidez o basicidad de una solución.

De las hojas de repollo morado se puede obtener un indicador para así diferenciar entre ácidos y bases

Los ácidos:

* Tienen un sabor picante
* Dan un color característico a los indicadores (ver más abajo)

* Reaccionan con los metales liberando hidrógeno

* Reaccionan con las bases en un proceso denominado neutralización en el que ambos pierden sus características.

Las bases:

* Tienen un sabor amargo

* Dan un color característico a los indicadores (distinto al de los ácidos)

* Se sienten jabonosas al tacto.

Atención: nunca deben probarse esta clase de sustancias
2. Parte experimental

2.1 Para elaborar el indicador tienes que hacer lo siguiente:
a. Consigue un repollo morado, quítale algunas hojas y sepáralas en un tazón

b. Agrega las hojas de repollo morado a una olla, adiciona agua, enciende la estufa y deja que hierva por 10-15 minutos (mejor hasta que alcance los 100°C)

c. A medida que el agua se calienta, esta se irá tomando progresivamente un color violeta (proveniente de las hojas), entretanto, las hojas violetas se irán tornando verdes. Esto se debe a que el pigmento que da el color violeta es soluble en agua, sin embargo la clorofila-el color verde de las hojas-permanece porque no es soluble en agua. Espera hasta que el agua esté de color violeta y luego apaga la estufa.

Otra forma de extraer el pigmento es sumergir las hojas de col machacadas en alcohol etílico o isopropílico (de botiquín) durante unos 15 minutos, aunque se recomienda la primera opción por que se obtiene mas rápidamente y en mayor proporción.

d. Deja enfriar la olla, a continuación, toma un embudo, pon un papel de filtro de cafetera sobre el embudo, pon otra olla o un vaso debajo del embudo y pasa la cocción violeta sin dejar que las hojas se caigan. Una vez se haya reunido todo el líquido morado, puedes desechar las hojas.

En caso de haber obtenido mucho indicador, puedes conservarlo, eso si, combinándolo con unos 20 mL de alcohol etílico o isopropílico, ya que si se guarda el indicador que fue obtenido con ayuda del agua caliente, este se descompondrá por acción de microorganismos.

2.2 Comprobar que tipo de sustancias son ácidos o bases
En un vaso de plástico transparente, agrega 2 mL (o una cucharadita) de vinagre (ácido acético), agrega 5 mL (dos cucharadas) de agua y revuelve bien. Enseguida, con un gotero agrega 10 gotas del indicador de repollo violeta, agita un poco la mezcla y notarás que el vinagre adquiere una coloración rosada o roja, hecho que comprueba que el vinagre es un ácido.

En otro vaso transparente, agrega medio gramo de bicarbonato de soda-la punta de un cuchillo- (no confundir con el polvo para hornear), agrega dos cucharadas de agua, agita y revuelve bien. Enseguida, y con un gotero, adiciona 10 gotas del indicador de repollo violeta, agita la mezcla y en poco tiempo aparecerá un color verde en la solución, indicando que el bicarbonato de soda es una base.
Repite los ensayos anteriores con el jugo de un limón o de una naranja, amoniaco, líquido lava loza, ácido muriático (ácido clorhídrico), leche y otras sustancias que creas convenientes utilizar e identifica cuáles de ellos son ácidos o bases dependiendo de la coloración que tome el indicador. Realiza las pruebas de todas las sustancias utilizando papel indicador universal o tornasol.

2.3 Explicación Química:

 El repollo morado tiene como nombre cientifico Brassica oleracea , variedad capitata. Su color se debe a que además de clorofila tiene otros pigmentos sensibles a la acidez como la antocianina y otros flavonoides. Estos pigmentos son solubles en agua, en ácido acético, y en alcohol, pero no en aceite.

El color del pigmento en función de pH es:

Rojo intenso 2 (muy ácido), Rojo violáceo (rosa) 4, Violeta 6, Azul violeta 7 (neutro) , Azul 7.5, azul (agua marina) 9, Verde azulado 10, Verde intenso 12 (muy básico)


 Figura 3. Escala del indicador de repollo morado
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Lo que sucede con el indicador de repollo es una simple reacción ácido base, es decir, cuando el jugo de repollo entra en contacto con ácidos, la estructura química del jugo de repollo adquiere una estructura y cuando el jugo de repollo entra en contacto con bases, adquiere otra.

En medio ácido el jugo de repollo (que es morado) se torna rojo por que los anillos de benceno (moléculas hexagonales con dobles enlaces internos) se conjugan; mientras que en medio básico el jugo de repollo se torna verde o azul, por que la conjugación que existía se destruye, y por ende ya no va a exhibir coloración roja.

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Figura  Estructuras del indicador de repollo morado en medio ácido y en medio básico, respectivamente

2.4 Potencial de Hidrógeno (pH) y escala de pH

El pH es una medida de la cantidad de iones hidrogeno positivos, o hidronios (H+) en una solución determinada. Este es un parámetro muy importante en Química y en las industrias cosmética, alimentaria, farmaceútica, y en donde se requiera su uso

La escala de pH se maneja desde 1 hasta el 14, en donde los valores 1 a 6 indican acidez, el valor de 7 es un punto neutro, y los valores desde 8 a 14 se consideran indicadores de basicidad

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Figura. Escala de pH y ejemplos de sustancias comunes y su pH

Mas sobre los indicadores en:
http://es.wikipedia.org/wiki/Indicador_de_pH
http://es.wikipedia.org/wiki/PH

3. Anexos
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2012/04/16

SOLUCIONES

COLEGIO ENRIQUE OLAYA HERRERA J. T
QUÍMICA GRADO UNDECIMO
SOLUCIONES


NOMBRE_____________________________________________________________________CURSO___________NUESTRA META: Al finalizar el tema, estarás en capacidad de diferenciar la formación o no de soluciones, hallar la concentración de una solución, así como desarrollar habilidades para el posterior trabajo en el laboratorio.

                                                     SOLUCIONES

Una solución es una mezcla homogénea de dos o más sustancias químicas que no reaccionan entre sí. La sustancia disuelta se denomina soluto y está presente generalmente en pequeña cantidad en comparación con la sustancia donde se disuelve denominada solvente. Generalmente se clasifican de acuerdo a su estado físico: pueden prepararse soluciones gaseosas, líquidas y sólidas. La ley de Dalton de las presiones parciales describe el comportamiento de las soluciones gaseosas, de las cuales el aire es el ejemplo más común. Ciertas aleaciones son soluciones sólidas; la plata de acuñación es cobre disuelto en plata y el bronce es una solución sólida de cinc en cobre. Sin embargo, no todas las aleaciones son soluciones sólidas. Las soluciones líquidas son las más comunes y son probablemente las más importantes para el estudio de la química.

NATURALEZA DE LAS SOLUCIONES:
Toda disolución está formada por una fase dispersa llamada soluto y un medio dispersante denominado disolvente o solvente. También se define disolvente como la sustancia que existe en mayor cantidad que el soluto en la disolución. 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. Otras veces la asignación de los términos soluto y disolvente tiene poca importancia (por ejemplo, en la descripción de soluciones gaseosas). Una disolución será una mezcla en la misma proporción en cualquier cantidad que tomemos (por pequeña que sea la gota), y no se podrán separar por centrifugación ni filtración. Un ejemplo común podría ser un sólido disuelto en un líquido, como la sal o el azúcar disuelto en agua.

SOLUBILIDAD
La solubilidad es la cantidad máxima de un soluto que puede disolverse en una cantidad dada de solvente a una determinada temperatura y que producirá un sistema estable. Para una solución dada, la cantidad de soluto disuelto en una cantidad dada de disolvente, es la concentración del soluto. Las soluciones que contienen una con­centración relativamente alta de soluto, se llaman soluciones concentradas. Cuando la concentración del soluto es baja, se llaman soluciones diluidas.

FACTORES QUE AFECTAN LA SOLUBILIDAD:
Los factores que afectan la solubilidad son:

a) Superficie de contacto: La interacción soluto-solvente aumenta cuando hay mayor superficie de contacto y el cuerpo se disuelve con más rapidez ( pulverizando el soluto).
b) Agitación: Al agitar la solución se van separando las capas de disolución que se forman del soluto y nuevas moléculas del solvente continúan la disolución
c) Temperatura: Al aument6ar la temperatura se favorece el movimiento de las moléculas y hace que la energía de las partículas del sólido sea alta y puedan abandonar su superficie disolviéndose.
d) Presión: Esta influye en la solubilidad de gases y es directamente proporcional 

CARACTERÍSTICAS DE LAS SOLUCIONES:
Las soluciones poseen una serie de propiedades que las caracterizan:

1.      Son mezclas homogéneas; es decir que sus propiedades son siempre constantes en cualquier punto de la mezcla.
2.      Su composición química es variable.
3.      Las propiedades químicas de los componentes de una solución no se alteran.
4.      Las propiedades físicas de la solución son diferentes a las del solvente puro: la adición de un soluto a un solvente aumenta su punto de ebullición y disminuye su punto de congelación; la adición de un soluto a un solvente disminuye la presión de vapor de éste.
5.      Sus propiedades físicas dependen de su concentración.
6.      Sus componentes se separan por cambios de fases, como la fusión, evaporación, condensación, etc.
7.      Tienen ausencia de sedimentación, es decir al someter una disolución a un proceso de centrifugación las partículas del soluto no sedimentan debido a que el tamaño de las mismas son inferiores a 10 Angstrom (ºA ).



PRINCIPALES CLASES DE SOLUCIONES:
Las soluciones pueden clasificarse tanto por su concentración, como por su estado de agregación:

POR SU ESTADO DE AGREGACIÓN:

SOLUCIÓN
COMPONENTE 1
COMPONENTE 2
EJEMPLOS
GASEOSA
Gas
Gas
Aire
Líquido
Gas
Gaseosa
Sólido
Gas
Hidrógeno en níquel
LÍQUIDA
Liquido
Liquido
Alcohol en agua
Liquido
Gas
Oxígeno en agua
Liquido
Sólido
Sal en agua
SÓLIDA
Sólido
Sólido
Aleaciones
Sólido
Gas
Hidrógeno en paladio
Sólido
Líquido
Amalgama

POR SU CONCENTRACIÓN:

NO SATURADA
Es aquella en donde la fase dispersa y la dispersante no están en equilibrio a una temperatura dada; es decir, ellas pueden admitir más soluto hasta alcanzar su grado de saturación. Ej: a 0ºC 100g de agua disuelven 37,5 NaCl, es decir, a la temperatura dada, una disolución que contengan 20g NaCl en 100g de agua, es no saturada.
SATURADA
En esta disolución hay un equilibrio entre la fase dispersa y el medio dispersante, ya que a la temperatura que se tome en consideración, el solvente no es capaz de disolver más soluto. Ej.: una disolución acuosa saturada de NaCl es aquella que contiene 37,5g disueltos en 100g de agua 0ºC.
SOBRE SATURADA
Representa un tipo de disolución inestable, ya que presenta disuelto más soluto que el permitido para la temperatura dada. Para preparar este tipo de disolución se agrega soluto en exceso, a elevada temperatura y luego se enfría el sistema lentamente. Esta disolución es inestable, ya que al añadir un cristal muy pequeño del soluto, el exceso existente precipita; de igual manera sucede con un cambio brusco de temperatura.


MODO DE EXPRESAR LAS CONCENTRACIONES:
La cantidad relativa de soluto disuelto en una determinada cantidad de solvente a una temperatura dada, es la concentración de la solución.
Los términos diluida y concentrada expresan concentraciones relativas, es decir, cualitativamente; sin embargo, para expresar con exactitud la concentración de las soluciones se usan sistemas cuantitativos como los siguientes:






 
        






















 
UNIDADES DE CONCENTRACIÓN


 
FÍSICAS                                                                                                    QUÍMICAS

 % P/P = Peso del soluto         X 100                             M= Moles sde soluto
               Peso de la solución                                                Litro de solución


%P/V= g de soluto                   X 100                             m= Moles de soluto
             ml de la solución                                                       Kg de solvente

% V/V= volumen de soluto       X 100                             N= No. Eq-gr soluto
              volumen de la solución                                                Litro de solución

ppm = mg de soluto     ppm= mg de soluto                       Xsto=                 moles de soluto              
           kg de solución             L de solución                                 moles de soluto + moles de solvente

                                                                                        Xste=                 moles de solvente              
                                                                                                  moles de soluto + moles de solvente

 
Porcentaje peso a peso (% P/P): indica el peso de soluto por cada 100 unidades de peso de la solución.
Porcentaje peso a volumen (% P/V): indica el número de gramos de soluto que hay en cada 100 ml de solución.

Porcentaje volumen a volumen (% V/V): se refiere al volumen de soluto por cada 100 unidades de volumen de la solución.
Partes por millón (ppm): expresan las partes de soluto presentes en cada millón de partes de disolución.
Molaridad (M): hace referencia al número de moles de soluto contenido en un litro de solución.
Molalidad (m): indica el número de moles de soluto contenidos en un kilogramo de solvente.
Normalidad (N): expresa el número de equivalentes gramo de soluto contenidos en un litro de solución.
Fracción molar (Xi): se define como la relación entre las moles de un componente y las moles totales presentes en la solución.

EJERCICIOS

1.     1.  Si 35 g de NaCL se disuelven en 105 g de agua, ¿cuál es el porcentaje de NaCl en la solución?

2.     2.  ¿Qué cantidad de agua se necesita para disolver 80 g de sal y obtener una disolución al 25 % p/p?

3.      3. Determinar el porcentaje de sal en una disolución que contiene 20 g de soluto en 140 mL de solución.

4.   4.    ¿Cuál es el porcentaje volumen a volumen de una solución que contiene 5 mL de alcohol y 75 mL de agua?

5.      5. ¿Cuántos gramos de AgNO3 se necesitan para preparar 100 cm3  de una solución 1M?

6. ¿Cuál es la molaridad de una solución que contiene 30 g de etanol (CH3CH2OH) en 750 mL de solución? 

7. Una solución de NaCl tiene una molaridad de 0,8. Determine cuántos gramos de NaCl participan en la formación de 1,5 L de solución. 

8. ¿Cuál es el volumen en litros de  una solución de NaOH que tiene una molaridad de 0,5 en 5 g de NaOH?

9.  Determine la molaridad de una solución que se ha preparado disolviendo 10 g de Na2CO3 (carbonato de sodio) en agua hasta un volumen de 250 mL de solución.

10.Se disuelven 25 g de metanol (CH3OH) en 50 g de agua. Calcule la fracción molar del metanol y del agua en la solución.

11.  ¿Cuál es la molalidad de una solución que contiene 40,0 g de azúcar disueltos en 150 g de agua?

12.   ¿Cuántos equivalentes gramo de HCl están contenidos en 2 L de solución 1 N y en 2 L de solución 0,5 N?

13. ¿Cuántos equivalentes gramo de soluto están contenidos en 100 mL de una solución de NaOH 2,0 N)