Taller específico ¨Solubilidad¨

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título	Taller específico ¨Solubilidad¨
fecha de publicación	08.03.2016
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tipo	Taller

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INSTITUCIÓN EDUCATIVA FÉLIX DE BEDOUT MORENO
“Educamos en el ser y el conocer con respeto y compromiso”
TALLER ESPECÍFICO ¨Solubilidad¨

CIENCIAS NATURALES Y EDUCACIÓN AMBIENTAL
GRADO 7°

Estándar:
Establezco relaciones entre las características microscópicas y macroscópicas de sustancias y mezclas y sus propiedades físicas y químicas que las constituyen.
Competencias:

Estructurar las relaciones entre los conceptos: sustancia, mezcla, solubilidad, y su utilización en la resolución de problemas.
Identificar y usar adecuadamente el lenguaje de la química: fórmulas químicas relativas y moleculares y sus respectivos nombres químicos.
Sustentar mis respuestas con diversos argumentos.
Registrar mis resultados en forma organizada y sin alteración alguna.
Realizar mediciones con instrumentos y equipos adecuados a las características y magnitudes de las sustancias y sus propiedades y expresos en las unidades correspondientes.

INDICADOR DE DESEMPEÑO:

Diferencio sustancia y mezcla desde la interacción con la colección de los materiales y las modificaciones que realizo.
Diferencio una solución de una mezcla heterogénea desde la interacción con la colección de los materiales y las modificaciones que realizo.
Diferencio los componentes de una solución: soluto y solvente en un contexto de temperatura y presión
Establezco la relación entre los conceptos: sustancia, mezcla, solubilidad
Identificar y usar adecuadamente el lenguaje de la química: fórmulas químicas relativas y moleculares y sus respectivos nombres químicos.

SOLUBILIDAD
Recordemos que hemos preparado diferentes mezclas, unas heterogéneas como: el cloruro de sodio _(ac)NaCl _(ac)y cloruro de sodio sólido NaCl _(s){NaCl _(ac), NaCl_(s)}; sulfato de cobre pentahidratado acuoso

C_uSO₄ · 5H₂O ₍_ac)y sulfato de cobre pentahidratado sólido C_uSO₄ · 5H₂O_{(s) ,}

{C_uSO₄ . 5H₂O ₍_ac), C_uSO₄ · 5H₂O_(s)};octazufre sólido ortorrómbicoS_{8 (ortoh)}y limadura de hierro Sólida

{ S_8(s), Fe_(s)}: Otras homogéneas como: etanol acuoso C₂ H₅OH _(ac), cloruro de sodio acuoso

NaCl _{(ac) ,}sulfato de cobre pentahidratado acuoso C_uSO₄ ·5H₂O ₍_ac).
¿Diferencio una sustancia de una mezcla? Si___ No___

Argumento:___________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
¿Diferencio una mezcla homogénea de una mezcla heterogénea? Si___ No___

Argumento:___________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

Recordemos que una mezcla homogénea es llamada también Solución y corresponde a que toda la cantidad de soluto está disuelta en el solvente.
¿Qué entiendo por soluto?:______________________________________________________________

________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

____________________________________________________________________________________
Y ¿qué entiendo por solvente?___________________________________________________________

________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

Enuncia dos situaciones cotidianas de cada caso:

____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

Es importante destacar que las soluciones tanto en los procesos biológicos como en los procesos industriales se preparan según las necesidades del trabajo a realizar. De otra parte, el aire que respiramos es una solución gaseosa. También el aire puede ser una mezcla heterogénea según el contexto atmosférico. El análisis de los datos de la tabla 10 nos permite percibir la composición del aire seco al nivel del mar, la tabla 11 indica la composición del aire en Medellín se detallan las sustancias que resultan de la combustión del diesel utilizado por el parque automotor de servicio público en la ciudad de Medellín, los cuales constituyen los principales contaminantes del aire, representado en un 58%.

Tabla 10. Composición del aire seco al nivel del mar^¹

Gas { N_2`, O_{2 ,} Ar, CO_{2 ,} Ne, He, Kr, Xe}	Composición (% en volumen)
Nitrógeno N₂	78,03
Oxígeno O₂	20,99
Argón Ar	0,94
Dióxido de carbono CO₂	0,033
Neón Ne	0.0015
Helio He	0,000524
Kriptón Kr	0,00014
Xenón Xe	0,000006

Tabla 11. Composición del aire en Medellín^²Inscribirmei

Gas{ N_2`, O_{2 ,} Ar, CO_{2 ,} Ne, He, Kr, Xe, CO, NO_2,orgánicos volátíle NO₂ }	Composición(% en partes por millón)
Monóxido de carbono CO	71
Dióxido de nitrógeno NO₂	11
Compuestos orgánicos volátiles	17
Dióxido de Azufre SO₂	1

En las mezclas homogéneas (soluciones) hemos percibido que la capacidad de disolver un soluto en un solvente tiene un límite máximo. Este límite máximo se conoce como solubilidad y se explicita como la máxima cantidad de soluto disuelto en 100,00 gramos de solvente a una temperatura específica. La solubilidad se designa con la letra ese mayúscula S: g de soluto disuelto/100 g de solvente.
Nótese que la S expresa una relación de composición de una solución: máxima cantidad de soluto disuelto en 100,00 gramos de solvente
Por ejemplo: a) la solubilidad a 25ºC del NaCl _{( s )} es 35,00g/100,00g de agua significa que es la máxima cantidad de NaCl _(s) disuelto en 100,00 g de H₂O. b) la solubilidad a 25ºC del C_uSO₄· 5H₂O es ~35,00g/100,00g de agua significa que es la máxima cantidad de C_uSO₄· 5H₂O sólido disuelto en 100,00 g de H₂O.
Avancemos en los significados:
Cuando la composición de la solución corresponde a la magnitud de la relación de solubilidad o a una cantidad proporcional a ésta, se afirma que la solución es saturada. Por el contrario cuando la cantidad de soluto disuelto es menor al que se puede disolver en los 100 gramos de agua o en una cantidad proporcional, nombramos a esta solución Insaturada. Pero cuando la cantidad de soluto disuelto, es un poco mayor al que se puede disolver en los 100,00 gramos de agua, nombramos a esta solución Sobresaturada. Se enfatiza que una solución sobresaturada requiere prepararse en unas condiciones especiales de control de la variable de temperatura.
La tabla 12 presenta la S_NaCla 25ºC y varios casos de soluciones. Analiza los datos planteados e infiere la clase de solución.
Tabla 12: Solubilidad de NaCl y clase de solución^³

S_NaCl 35,00g/100,00g	ml H₂O	g NaCl disuelto	Clase de solución
	100,00	35,00
	100,00	23,40
	100,00	35,80
	50,0	17,50
	50,0	6,30
	30,0	10,50
	30,0	6,76
	30,0	11,06
	200,0	70,00
	200,0	35,70
	250,0	87.50
	250,0	57,80

Las tablas 13 y 14 listan la solubilidad en H₂O_(l)de varias sustancias a temperatura determinada.
Para estos datos responde las siguientes preguntas:

¿Qué puedes concluir respecto a la variación de la solubilidad del cloruro de sodio sólido NaCl_(s) con el aumento de la temperatura?
¿Qué puedes concluir respecto a la variación de la solubilidad del sulfato de cobre pentahidratado C_uSO₄· 5H₂O_(s) con el aumento de la temperatura?
¿Qué puedes concluir respecto a la variación de la solubilidad de la sacarosa C₁₂H₂₂O_11(s) con el aumento de la temperatura?
¿Qué puedes concluir respecto a la variación de la solubilidad del Carbonato de Calcio CaCO_3(s) con respecto al aumento de la temperatura?
Nota que los solutos antes nombrados son sustancias en fase sólida a temperatura ambiente, ¿Qué puedes concluir con respecto a la variación de la solubilidad de dichos sólidos al aumentar la temperatura?

Tabla 13: Solubilidad de algunas sustancias

Sustancias	S(g de soluto/ 100,00g De H₂O) 0ºC	S(g de soluto/ 100,00g De H₂O) 25ºC	S(g de soluto/ 100,00g De H₂O) 40ºC	S(g de soluto/ 100,00g De H₂O) 50ºC	S(g de soluto/ 100,00g De H₂O) 100ºC
Cloruro de sodio NaCl	35,7	35,00	38,00		39,12
Sulfato de cobre pentahidratado C_uSO₄ . 5H₂O	31,6	~ 35,00			203,3
Etanol C₂H₅OH	soluble	soluble			soluble
Sacarosa C₁₂H₂₂O₁₁	soluble	soluble			soluble
Carbonato de Calcio CaCO₃		0,0014			0,0018 (75ºC)
Dióxido de carbono CO₂	171,3 (ml)	(90,1ml) 20º C
Dioxígeno O_{2 (g)}	4,89 ml			2,46 ml
Dinitrógeno N_{2 (g)}	2,33 ml		1,42 ml

Tabla 14: Variación de la solubilidad del CO₂ con respecto a la temperatura^⁴

Sustancia	0 ºC	20 ºC	25 ºC	40 ºC	60 ºC
CO_2(g)	171,3 ml	90,1 ml
CO_2(s)			0,145		0,058
CO_2(l)	0,348_(g)		0,097_(g)

¿Qué puedes concluir respecto a la variación de la solubilidad del N_2(g)con el aumento de la temperatura?

¿Qué puedes concluir respecto a la variación de la solubilidad del CO₂respecto a la variación de la temperatura en cada una de las fases?

¿Qué puedes concluir respecto a la variación de la solubilidad del O₂respecto a la variación de la temperatura?

Nota que los solutos antes nombrados son sustancias en fase gaseosa a temperatura ambiente, ¿Qué puedes concluir con respecto a la variación de la solubilidad de dichos sustancias en fase gaseosa al aumentar la temperatura?

¿Qué puedes concluir respecto a la variación de la solubilidad de las sustancias sólidas y gaseosas anotadas con el aumento de la temperatura?

ACTIVIDADES DE CONSOLIDACIÓN 1

En las mezclas que preparaste define ¿cuáles son homogéneas (soluciones) y cuáles son heterogéneas? Justifica__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

En la tabla 15 se detalla el listado de las mezclas que has preparado. Indica el soluto y el solvente de cada una

Tabla 15: Clasificación de mezclas preparadas en el aula

Mezclas Preparadas	Clase		Soluto	Solvente	Solubilidad
Mezclas Preparadas	Homogénea	Heterogénea	Soluto	Solvente	Solubilidad

2.0 ml de Etanol C₂H₅OH_(l) y 2.0 ml de agua líquida H₂O_(l)
2.0 ml de Etanol C₂H₅OH_(l), y 5.0 4,0 ml de agua líquida H₂O_(l)
1.0 g Cloruro de sodio NaCl_(S) y 10.0 ml agua líquida H₂O_(l)
4.0 g Cloruro de sodio NaCl_(S) y 10.0 ml agua líquida H₂O_{( l )}
2.0 g de Sulfato de cobre pentahidratado CuSO₄·_.5H₂O_(s)y 10.0 ml de agua líquida H₂O_(l)
4.0 g de Sulfato de cobre pentahidratado CuSO₄·_.5H₂O_(s)y 10.0 ml de agua líquida H₂O_(l).
1.0 g de octazufre S_8(orth) y 0.1 g de limaduras de hierro Fe_{(s )}

Preparar:

Una solución saturada a partir de 20,0 ml de agua líquida H₂O_(l) y cloruro de sodio sólido NaCl_(s). Según el dato de la solubilidad ¿Cuántos gramos de cloruro de sodio sólido NaCl _(s)vas a requerir?______ La mezcla es ¿Homogénea? Si__ No __ ¿Heterogénea? Si___ No___

Una mezcla a partir de 20,0 ml de agua líquida H₂O_(l) y cloruro de sodio sólido NaCl_(S) en 1,0 g menos que la cantidad anterior. ¿Cuántos gramos de cloruro de sodio sólido NaCl_(s)

Requieres? ________La mezcla es ¿Homogénea? Si__ No __ ¿Heterogénea? Si ___No___
Justifica___________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________________

Una mezcla de 20,0 ml de agua líquida H₂O _(l) y una de cantidad 2,0 g mayor que el primer caso de cloruro de sodio sólido NaCl_(s). ¿Cuántos gramos de cloruro de sodio sólido NaCl_(s)requieres?_______ La mezcla es ¿Homogénea? Si_____No____ ¿Heterogénea? Si ___No___

Justifica______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

ACTIVIDADES DE CONSOLIDACIÓN 2
En la tabla 15 se detallan distintas situaciones químicas, analiza y complétala.

Tabla 15: Mezcla [NaCl, H₂O] a T,P constante

Gramos de solvente H₂O _(l)	Gramos de Soluto NaCl _(S)	Gramos de Mezcla	Solución Saturada	Solución Insaturada	Mezcla heterogénea	Fases
Gramos de solvente H₂O _(l)	Gramos de Soluto NaCl _(S)	Gramos de Mezcla	Solución Saturada	Solución Insaturada	Mezcla heterogénea	Fases	Solubilidad S
10,0	3,5
20,0	7,0
30,0	10,5
15,0	2,0
15,0	5,0
23,0	6,0
35,0	14,0

ACTIVIDADES DE TRANSFERENCIA

La tabla 16 detalla los datos experimentales de la solubilidad en H₂O_(l) del nitrato de potasio sólido KNO_3(s) a temperatura ambiente. Para esta información:

¿La cantidad de solvente varía? ¿La del soluto varía?
Analiza como varía la solubilidad con el aumento de la temperatura.
Construye un gráfico de S vs T.
Lee en el gráfico dos datos nuevos e incorpóralos a la tabla de datos.
Escribe conclusiones.

Tabla 16: Datos experimentales de S_KNO3^⁵

Muestra 0.01 g de KNO₃ S_KNO3	TºC
2.00 g KNO₃/5,00 ml H₂O	24
4.00 g KNO₃/5,00 ml H₂O	46
6.00 g KNO₃/5,00 ml H₂O	62
8.00 g KNO₃/5,00 ml H₂O	78

La siguiente gráfica muestra la solubilidad de distintas sustancias en función de la temperatura

Gráfica 1^⁶ Solubilidad en agua de AgNO_3,NaNO_3,KNO_3,KCl, NaCl

A una temperatura de 30ªC ¿Cuál de los solutos presenta la mayor solubilidad?
una temperatura de 30ªC ¿Cuál de los solutos presenta la menor solubilidad?
En qué rango de temperatura cloruro de potasio KCly cloruro de sodio NaCl tienen solubilidad similar?
A qué temperatura el nitrato de potasio KNO ₃y el nitrato de sodio NaNO₃ tiene similar solubilidad?
En qué rango de temperatura tienen solubilidad diferente?
A 0ª C Cuál de los solutos presenta mayor solubilidad? ¿Cuál menor?
¿Qué puedes concluir respecto a la variación de la solubilidad con la temperatura para cada uno de los solutos? ______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

AUTOEVALUACIÓN

¿Qué he aprendido acerca del concepto de solubilidad?

_____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________¿Cómo explicarías a tus compañeros de clase?

______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

Construye un mapa conceptual con los conceptos: soluto, mezcla homogénea, sustancia, solvente, mezcla heterogénea, solución. Solubilidad, KNO_3(ac),C₂H_%OH_(ac),NaCl, [KSO_4(ac), K₂SO_4(ac)]

Evaluación: La tabla 17 detalla clases de soluciones de acuerdo a la fase:vGaseosa, líquida y sólida. Completa con símbolos químicos la columna de la derecha.
Tabla 17: Clases de soluciones y algunos ejemplos

Clase	Estado físico de los componentes		Ejemplos	Símbolos Químicos para representar la solución
	Soluto	Solvente
	Gas	Gas	Aire, gas natural (metano, Etano, y otros gases)
Gaseosa	Líquido	Gas	No existe
	Sólido	Gas	No existe

	Gas	Líquido	Bebidas gaseosas; oxígeno en agua
Líquido	Líquido	Líquido	Gasolina, (varios hidrocarburos); Vinagre
			(ácido acético en agua)
	Sólido	Líquido	Suero salino(sal en agua), agua de mar

	Gas	Sólido	Hidrógeno en platino
Sólido	Líquido	Líquido	Amalgama dental ( mercurio en plata)
	Sólido	Sólido	Bronce (estaño en cobre), Acero ( carbono
			En hierro), aleaciones.

1Chang Raymon, Química, Novena Edición.

Mc Graw Hill, 2007

2 www.contaminaciónenMedellín.gov.com

3 Index merk.

Hambook CRC

4 Hambook CRC

5 www.datos experimentales del nitrato de potasio.com

6 www.curvassolubilidad.com

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