Aquesta sessió de laboratori està dissenyada per introduir els participants a tècniques fonamentals de química a través de la preparació d'una solució dolça amb una concentració específica de 25 g/l en un volum final de 100 ml. El focus està en ensenyar les habilitats essencials per calcular les quantitats necessàries per aconseguir una concentració desitjada, pesar sòlids amb precisió utilitzant balances de laboratori i dominar els mètodes per dissoldre i diluir soluts en solvents. L'objectiu principal és guiar els participants a través del procés de preparació d'una solució de sucre de 25 g/l en un volum de 100 ml, posant èmfasi en el càlcul de la massa del solut, el pes precís, la preparació de la solució i les tècniques de dilució. Aquest exercici pretén subratllar la importància de la precisió i la metodologia en la preparació de solucions químiques.
Objectius educatius
- Proficiència en càlcul químic: Els participants aprendran a calcular la massa de solut necessària per preparar una solució d'una concentració específica, millorant la seva comprensió de la molaritat i la preparació de solucions.
- Precisió en tècniques de pesatge: La sessió té com a objectiu desenvolupar habilitats en l'ús de la balança per a la pesada precisa de soluts, posant èmfasi en la importància de l'exactitud en la mesura de la massa de les substàncies.
- Tècniques de preparació de solucions: Presenta als participants les tècniques per dissoldre soluts de manera efectiva en dissolvents per aconseguir una solució uniforme, centrant-se en la dissolució inicial en un volum menor i la dilució posterior al volum final desitjat.
- Mètodes de dilució i mescla: Emfatitza la importància d'una barreja exhaustiva i un ajust precís del volum per garantir una solució homogènia, ensenyant als participants els aspectes pràctics de la dilució de solucions.
- Aplicació dels principis de la química de solucions: A través de la pràctica, els participants aplicaran els principis fonamentals de la química de solucions, adquirint coneixements sobre la preparació i caracterització de solucions químiques.
Aquesta sessió de laboratori no només imparteix els fonaments de la preparació de solucions i el càlcul de concentracions, sinó que també ofereix una valuosa experiència pràctica. En preparar una solució de sucre amb concentració específica, els participants obtindran una comprensió completa de la naturalesa meticulosa de la preparació de solucions químiques, des dels càlculs inicials fins a la dilució i barreja finals. Aquesta aplicació pràctica dels principis de la química és essencial per als estudis i la investigació en el camp, fomentant una apreciació més profunda de la precisió i la metodologia requerida en l'experimentació científica.
Protocol
Hi ha dos gots de 100 ml a la vostra dreta; identificats com A i B.
- Preparació de la solució dolça A
a) Volem afegir cristalls de suc per obtenir una concentració de 25 g/L en 100 mL de solució. Aquesta massa s'anomena m cristalls.
b) Col·loca el vidre de pesatge buit a la balança i assegura't que la balança estigui a zero prement el botó de tara.
c) Afegir els cristalls: Utilitzeu una espàtula per afegir cristalls de suc al vaixell de pesatge fins que la massa de cristalls de suc arribi a la massa desitjada.
- Preparació de la solució
a) Mesura 50 mL d'aigua destil·lada utilitzant el cilindre graduat de 50 mL.
A continuació, aboqueu l'aigua en un matràs aforat de 100 ml.
c) Transferiu els cristalls de suc del vaixell de pesatge al matràs de volum mitjançant un embut.
d) Dissolució dels cristalls: Tapeu el matràs aforat i agiteu amb un moviment circular fins que els cristalls de suc es dissolguin completament.
e) Ajustament del volum: Omplir amb aigua destil·lada fins a assolir precisament el volum final de 100 mL.
- Finalitzant la solució
a) Poseu el tap al matràs aforat i barregeu suaument la solució.
b) Aboqui la solució del matràs aforat (solució A) al got de precipitats identificat amb la lletra A.
- Comparació
a) Compareu visualment la solució A amb les solucions de referència preparades.
Nota: Assegureu-vos que les solucions estiguin davant d'una targeta negra, per tal de distingir clarament els canvis de coloració.
- Preparació de la solució dolça B
a) Volem afegir cristalls de suc per obtenir una concentració de 25 g/L en 100 mL de solució. Aquesta massa s'anomena m cristalls.
b) Col·loca el vidre de pesatge buit a la balança i assegura't que la balança estigui a zero prement el botó de tara.
c) Afegir els cristalls: Utilitzeu una espàtula per afegir cristalls de suc al vaixell de pesatge fins que la massa de cristalls de suc arribi a la massa desitjada.
- Preparació de la solució
a) Mesura 50 mL d'aigua destil·lada utilitzant el cilindre graduat de 50 mL.
A continuació, aboqueu l'aigua en un matràs aforat de 100 ml.
c) Transferiu els cristalls de suc del vaixell de pesatge al matràs de volum mitjançant un embut.
d) Dissolució dels cristalls: Tapeu el matràs aforat i agiteu amb un moviment circular fins que els cristalls de suc es dissolguin completament.
e) Ajustament del volum: Omplir amb aigua destil·lada fins a assolir precisament el volum final de 100 mL.
- Finalitzant la solució
a) Poseu el tap al matràs aforat i barregeu suaument la solució.
b) Aboqui la solució del matràs aforat (solució B) al vas de precipitats identificat amb la B.
- Comparació
a) Compareu visualment la solució B amb solucions de referència preparades.
Resultats previstos
- La primera solució (Solució A) hauria de tenir una concentració de 25 g/L, aconseguida dissolent 2,5 g de cristalls de sucre en 100 mL d'aigua.
- La segona solució (Solució B) hauria de tenir una concentració de 51 TP3T m/v, cosa que significa que 5 g de cristalls de sucre es dissolen en prou aigua per obtenir 100 mL de la solució final.
- Els participants han de poder comparar.
- Observant el procés de dissolució, notant com els cristalls de sucre s'integren a l'aigua per formar una solució homogènia.
Lliçons apreses:
- Precisió en la mesura: Comprendre la importància de mesurar amb precisió la massa i el volum per aconseguir les concentracions desitjades.
- Ús adequat de l'equipament: Familiaritzar-se amb l'equipament de laboratori com balances, matrassos aforats i pipetes, i aprendre'n l'ús correcte.
- Preparació de solucions: Aprenentent el procés pas a pas de dissoldre sòlids en líquids per crear solucions amb concentracions específiques.
Principis de química:
- Molaritat i solucions percentuals: comprendre aquestes dues maneres d'expressar la concentració – la molaritat (g/L en aquest cas) i el percentatge massa/volum (m/v) – i com calcular la quantitat de solut necessària per a una concentració desitjada.
- Disolució: Observació del procés pel qual un sòlid (cristalls de sucre) es dissol en un dissolvent (aigua) per formar una dissolució, que és un canvi físic.
- Mestures: Reconeixent que les solucions són barreges homogènies on el solut es distribueix uniformement dins del dissolvent. Aquesta experiència és una manera pràctica d'aprendre sobre la preparació de solucions, una habilitat fonamental en química, alhora que es posa èmfasi en la importància de les pràctiques de laboratori metòdiques i segures.
Resum de tasques per rang de qualificació
Cursos 3-5 (Edats 8-10)
- Enfocament: Introducció bàsica a la preparació de solucions i mesures simples.
- Activitats: Observació del procés de preparació d'una solució de sucre, pesatge i barreja bàsics, càlculs senzills, instruccions bàsiques de seguretat.
Cursos 6è-8è (Edats 11-13 anys)
- EnfocamentComprensió intermèdia de les tècniques de preparació i mesurament de solucions.
- Activitats: Càlcul de la massa del solut, pesatge de sucre, preparació i barreja de solucions, observació de la importància de la precisió i la barreja completa, seguiment de protocols de seguretat detallats.
Cursos 9-12 (Edats 14-18)
- Enfocament: Nivel avançat de preparació de solucions i precises habilitats analítiques.
- Activitats: Calcular la massa exacta de solut necessària, utilitzant balances de precisió, preparar i diluir solucions, assegurar ajustos de volum precisos, enregistrament i anàlisi detallats del procés, complint amb protocols de seguretat avançats.
Equipament de laboratori
Instruments
- Vas (50ml, 100ml, 250ml i 1000ml)
- Gotejador
- Erlenmeyer (25 ml)
- Emmbutxacador
- Matràs aforat (100ml)
- Barra de vidre
- "Cilindres graduats (10ml i 50ml)"
- Espàtules
- Provetes
- Balança de tres braços
Productes
- Cristalls de suc (en pols)