Esta sesión de laboratorio profundiza en el concepto de solubilidad, examinando cómo varios solutos —como sal de mesa, azúcar, tiza en polvo, bicarbonato de sodio y maicena— se disuelven en agua y, potencialmente, en etanol o aceite a diferentes temperaturas. El objetivo es descubrir el efecto de la temperatura en la solubilidad de diferentes sustancias en cada disolvente, comprendiendo así la relación dinámica entre temperatura, soluto y disolvente en el proceso de disolución.
Objetivos Educativos
- Entendiendo la solubilidad: Los participantes explorarán el concepto fundamental de solubilidad, aprendiendo cómo la capacidad de un disolvente para disolver un soluto está influenciada por la temperatura y la naturaleza química tanto del soluto como del disolvente.
- El impacto de la temperatura en la solubilidad: La sesión tiene como objetivo demostrar que la solubilidad de la mayoría de los sólidos en agua aumenta con la temperatura, facilitando una mayor disolución del soluto.
- Perspectivas de interacción química: A través de la comparación de la solubilidad de diferentes solutos en varios disolventes, los participantes adquirirán una comprensión de la importancia de las interacciones químicas en los procesos de disolución.
Esta sesión no solo ilumina los fundamentos de la solubilidad, sino que también ofrece una experiencia práctica invaluable. Al investigar la solubilidad de diversas sustancias bajo diferentes condiciones, los participantes lograrán una comprensión integral de cómo la temperatura y las propiedades químicas influyen en la solubilidad. Esta exploración subraya la importancia de las interacciones químicas en la solubilidad, ofreciendo una aplicación práctica de principios químicos esenciales para estudios e investigación en el campo.
Protocolo
- Medición de agua
Usa una probeta graduada para medir 100 mL de agua fría del grifo y viértela en un vaso de precipitados de 100 mL.
- Preparación para la calefacción
a) Coloque una barra de agitación magnética en el vaso de precipitados.
b) Coloque el vaso de precipitados sobre la placa calefactora sin encenderla.
- Instalación del termómetro
a) Fija una pinza universal al soporte por encima del centro del vaso de precipitados.
b) Coloque el termómetro en el vaso de precipitados sujetándolo con una pinza universal sin que toque el fondo.
- Pesaje de sal
a) Con ayuda de una espátula, añadir aproximadamente 10 g de sal de mesa (cloruro de sodio) a la sartén.
b) Vierte la sal en el agua fría del vaso de precipitados.
- Disolución de sal
a) Activar la placa de agitación para mezclar bien.
b) Agregue sucesivamente porciones de 10 g de sal hasta un total adicional de 20 g, esperando cada vez la disolución completa.
c) Continúe agregando 2 g de sal a la vez hasta que la sal ya no se disuelva y comience a acumularse en el fondo del vaso de precipitados.
Observe la cantidad total de sal que se vertió en el vaso de precipitados hasta llegar a este punto en el que la sal ya no se disuelve y comienza a acumularse en el fondo del vaso de precipitados.
- Calefacción
a) Ajustar la placa calefactora a 75°C para calentar la solución.
b) Observe si la sal acumulada se disuelve con el aumento de temperatura.
c) Anote la temperatura que muestra el termómetro en el momento en que la sal se disuelve por completo.
- Reproducción del experimento
a) Repite los mismos pasos con el azúcar (glucosa), el polvo de tiza (carbonato de calcio), el bicarbonato de sodio y el almidón de maíz (almidón) para comparar la solubilidad de estas sustancias.
b) Vacíe completamente el contenido de la cristalería en el recipiente de recuperación y limpie con agua destilada entre experimentos.
c) Para cada sólido, la cantidad que tendrás que añadir al vaso de precipitados con agua para obtener la disolución completa variará de un sólido a otro.
Resultados esperados
Solubilidad de sal de mesa en función de la temperatura
Los resultados indican un aumento en la solubilidad de la sal de mesa con el aumento de la temperatura. Inicialmente, toda la sal añadida se disolvió en agua a temperatura ambiente (solubilidad 36g/100mL), pero al añadir más sal a partir de cierto punto, comenzó a depositarse en el fondo, lo que indica que se había alcanzado el límite de solubilidad. Al calentar, la solubilidad aumentó, permitiendo que se disolviera más sal.
Solubilidad de diferentes sustancias en agua
Sal de mesa: se disuelve en agua (36g/100mL a 25C).
Azúcar: se disuelve en agua (91 g/100 mL a 25 °C).
Polvo de tiza: insoluble y se asienta en el fondo con el tiempo.
Bicarbonato sódico: se disuelve en agua (9,6 g/100 ml a 25 °C).
Almidón de maíz: insoluble y se asienta en el fondo con el tiempo.
Solubilidad en diferentes disolventes
En alcohol y aceite, todas las sustancias anteriores son insolubles.
Observación de los factores de solubilidad
Los estudiantes observarán cómo la naturaleza del soluto, el disolvente y la temperatura afectan la solubilidad. Por ejemplo, verán que la sal se disuelve en agua pero no en aceite o alcohol.
Solubilidad con cambios de temperatura
Determinarán experimentalmente cómo cambia la solubilidad de la sal de mesa con la temperatura, observando que la solubilidad aumenta a medida que aumenta la temperatura.
Comprensión de la solubilidad
Los estudiantes aprenden que no todos los solutos se disuelven en todos los solventes y que la solubilidad de una sustancia depende de la naturaleza química tanto del soluto como del solvente.
Efecto de la temperatura
El experimento demuestra que la temperatura puede influir significativamente en la solubilidad de una sustancia, y que a temperaturas más altas generalmente aumenta la solubilidad de los sólidos en líquidos.
Conceptos de solubilidad
El experimento ilustra el concepto de solubilidad, mostrando que es una propiedad de una sustancia que puede variar dependiendo del disolvente y de condiciones como la temperatura.
Naturaleza de los solutos y los disolventes
Los estudiantes observan de primera mano que la naturaleza química de los solutos y los solventes determina la solubilidad, destacando el concepto de “lo similar disuelve a lo similar” en química. Efecto de la temperatura en la solubilidad: El experimento proporciona una comprensión práctica de cómo la temperatura influye en la solubilidad de las sustancias, alineándose con el principio de que la solubilidad de la mayoría de los sólidos aumenta con la temperatura.
Resumen de la asignación por rango de calificación
Grados 3-5 (Edades 8-10)
- Enfoque: Introducción básica a la solubilidad y observaciones sencillas.
- Actividades: Observar cómo diferentes solutos se disuelven en agua, comparaciones sencillas de solubilidad a diferentes temperaturas, instrucciones básicas de seguridad.
Grados 6-8 (Edades 11-13)
- EnfoqueComprensión intermedia de la solubilidad y el efecto de la temperatura.
- Actividades: Medición de la solubilidad de diversos solutos en agua y otros disolventes, observación del impacto de la temperatura en la solubilidad, registro de observaciones, seguimiento de protocolos de seguridad detallados.
Grados 9-12 (Edades 14-18)
- EnfoqueComprensión avanzada de la solubilidad, los efectos de la temperatura y las interacciones químicas.
- ActividadesRealización de experimentos detallados para medir la solubilidad de diferentes solutos en agua, etanol y aceite a diversas temperaturas, análisis de las interacciones químicas que afectan la solubilidad, documentación y análisis meticulosos de los resultados, adhesión a protocolos de seguridad avanzados.
Esenciales de laboratorio
Instrumentos
- Vasos de precipitados (50ml, 100ml, 500ml y 1000ml)
- Balanza electrónica
- Probetas (70ml y 100ml)
- Plancha eléctrica
- Soporte de laboratorio y pinzas
- agitador magnético
- Espátulas
- Tubos de ensayo
- Termómetros
- Temporizador
Productos
- Bicarbonato de sodio
- Carbonato de calcio (en polvo)
- Etanol
- Glucosa (en polvo)
- Aceite de oliva
- Cloruro de sodio (en polvo)
- Almidón (en polvo)