Aquesta sessió de laboratori aprofundeix en el concepte de solubilitat, examinant com diversos soluts —com ara sal de taula, sucre, pols de guix, bicarbonat de sodi i midó de blat de moro— es dissolen en aigua i, potencialment, en etanol o oli a diferents temperatures. L'objectiu és descobrir l'efecte de la temperatura en la solubilitat de diferents substàncies en cada dissolvent, entenent així la relació dinàmica entre la temperatura, el solut i el dissolvent en el procés de dissolució.
Objectius educatius
- Comprensió de la solubilitat Els participants exploraran el concepte fonamental de la solubilitat, aprenent com la capacitat d'un dissolvent per dissoldre un solut està influenciada per la temperatura i la naturalesa química tant del solut com del dissolvent.
- Impacte de la temperatura en la solubilitat: La sessió té com a objectiu demostrar que la solubilitat de la majoria de sòlids en aigua augmenta amb la temperatura, facilitant una major dissolució del solut.
- Perspectives sobre la interacció química: A través de la comparació de la solubilitat de diferents soluts en diversos dissolvents, els participants obtindran una visió de la importància de les interaccions químiques en els processos de dissolució.
Aquesta sessió no només il·lustra els conceptes bàsics de la solubilitat, sinó que també ofereix una valuosa experiència pràctica. Investigant la solubilitat de diverses substàncies en diferents condicions, els participants aconseguiran una comprensió completa de com la temperatura i les propietats químiques influeixen en la solubilitat. Aquesta exploració subratlla la importància de les interaccions químiques en la solubilitat, oferint una aplicació pràctica dels principis de la química essencial per als estudis i la recerca en el camp.
Protocol
- Mesurament d'aigua
Utilitzeu un cilindre graduat per mesurar 100 ml d'aigua freda de l'aixeta i aboqueu-la en un got de precipitats de 100 ml.
- Preparació per a la calefacció
a) Col·loca una vareta magnètica a dins del vas de precipitats.
b) Col·loque el vas de precipitats a la placa calenta sense encendre-la.
- Instal·lació del termòmetre
a) Fixeu una pinça universal al suport per sobre del centre del vas de precipitats.
b) Col·locar el termòmetre al vas de precipitació subjectant-lo amb una pinça universal, sense que toqui el fons.
- Pesatge de sal
a) Amb una espàtula, afegir aproximadament 10 g de sal de taula (clorur de sodi) a la paella.
b) Aboqueu la sal en l'aigua freda del vas de precipitats.
- Disolució de sal
a) Activeu el motor d'agitació magnètica per barrejar bé.
b) Afegiu successivament porcions de 10 g de sal fins a un total addicional de 20 g, esperant cada vegada la dissolució completa.
c) Continueu afegint 2 g de sal cada vegada fins que la sal ja no es dissolgui i comenci a acumular-se al fons del vas de precipitats.
Tingueu en compte la quantitat total de sal que s'ha abocat al vas de precipitats fins a aquest punt en què la sal ja no es dissol i comença a acumular-se al fons del vas de precipitats.
- Calefacció
a) Poseu la placa calenta a 75°C per escalfar la solució.
b) Observi si la sal acumulada es dissol en augmentar la temperatura.
c) Anoteu la temperatura que mostra el termòmetre en el moment en què la sal es dissol completament.
- Reproducció de l'experiment
a) Repetiu els mateixos passos amb el sucre (glucosa), el guix en pols (carbonat de calci), el bicarbonat de sodi i el midó de blat de moro (midó) per comparar la solubilitat d'aquestes substàncies.
b) Buidar completament el contingut del recipient de vidre al recipient de recuperació i netejar amb aigua destil·lada entre experiments.
c) Per a cada sòlid, la quantitat que haureu d'afegir al got d'aigua per obtenir la dissolució completa variarà d'un sòlid a un altre.
Resultats previstos
Solubilitat de la sal de taula en funció de la temperatura
Els resultats indiquen un augment en la solubilitat de la sal de taula amb l'augment de la temperatura. Inicialment, tota la sal afegida es dissol a l'aigua a temperatura ambient (la solubilitat és de 36g/100mL), però quan es va afegir més sal més enllà d'un cert punt, va començar a assentar-se al fons, indicant que s'havia assolit el límit de solubilitat. En escalfar, la solubilitat va augmentar, permetent que es dissolgués més sal.
Solubilitat de diferents substàncies en aigua
Sal de taula: es dissol en aigua (36g/100mL a 25C).
Sucosa: es dissol en aigua (91g/100mL a 25C).
Pols de guix: insoluble i es diposita al fons amb el temps.
Bicarbonat de sodi: es dissol en aigua (9,6 g/100 mL a 25 °C).
Midó de blat de moro: insoluble i es diposita al fons amb el temps.
Solubilitat en diferents dissolvents
En alcohol i oli, totes les substàncies esmentades anteriorment són insolubles.
Observació dels factors de solubilitat
Els alumnes observaran com la naturalesa del solut, el dissolvent i la temperatura afecten la solubilitat. Per exemple, veuran que la sal es dissol en aigua però no en oli ni en alcohol.
Solubilitat amb els canvis de temperatura
Determinaran experimentalment com canvia la solubilitat de la sal de taula amb la temperatura, observant que la solubilitat augmenta a mesura que la temperatura s'eleva.
Comprendre la solubilitat
Els estudiants aprenen que no tots els soluts es dissolen en tots els solvents i que la solibilitat d'una substància depèn de la naturalesa química tant del solut com del solvent.
Efecte de la temperatura
L'experiment demostra que la temperatura pot influir significativament en la solubilitat d'una substància, i que temperatures més altes generalment augmenten la solubilitat dels sòlids en líquids.
Conceptes de solubilitat
L'experiment il·lustra el concepte de solubilitat, mostrant que és una propietat d'una substància que pot variar en funció del dissolvent i de condicions com la temperatura.
Naturalesa dels Soluts i els Solvents
Els estudiants observen de primera mà que la naturalesa química dels soluts i els solvents determina la solubilitat, posant de manifest el concepte de “semblant dissol semblant” en química. L'efecte de la temperatura en la solubilitat: L'experiment proporciona una comprensió pràctica de com la temperatura influeix en la solubilitat de les substàncies, d'acord amb el principi que la solubilitat de la majoria dels sòlids augmenta amb la temperatura.
Resum de tasques per rang de qualificació
Cursos 3-5 (Edats 8-10)
- Enfocament: Introducció bàsica a la solubilitat i observacions senzilles.
- Activitats: Observació de com diferents soluts es dissolen en aigua, comparacions senzilles de solubilitat a diferents temperatures, instruccions bàsiques de seguretat.
Cursos 6è-8è (Edats 11-13 anys)
- EnfocamentComprensió intermèdia de la solubilitat i l'efecte de la temperatura.
- Activitats: Mesurament de la solubilitat de diversos soluts en aigua i altres dissolvents, observació de l'impacte de la temperatura en la solubilitat, enregistrament d'observacions, seguiment de protocols de seguretat detallats.
Cursos 9-12 (Edats 14-18)
- Enfocament: Comprensió avançada de la solubilitat, els efectes de la temperatura i les interaccions químiques.
- Activitats: Realització d'experiments detallats per mesurar la solubilitat de diferents soluts en aigua, etanol i oli a diverses temperatures, anàlisi de les interaccions químiques que afecten la solubilitat, documentació i anàlisi meticulosa dels resultats, adherint-se a protocols de seguretat avançats.
Equipament de laboratori
Instruments
- Anelles (50ml, 100ml, 500ml i 1000ml)
- Balança electrònica
- Cilindres graduats (70 ml i 100 ml)
- Plaqueta elèctrica
- Bastidor de laboratori i pinces
- Agitador magnètic
- Espàtules
- Provettes
- Termòmetres
- Temporitzador
Productes
- Bicarbonat de sodi (en pols)
- Carbonat de calci (en pols)
- Etanol
- Glucosa (en pols)
- Oli d'oliva
- Clorur de sodi (pols)
- Almidó (en pols)