Concentración de dos soluciones



Contenido






I. INTRODUCCIÓN
La concentración en masa de una disolución, [S], es la masa de soluto que hay en cada unidad de volumen de solución, es decir, la masa del soluto entre el volumen total de disolución:

(1)

Por ejemplo, se tiene una disolución de 0.6 L con una concentración de 100 mg/L, entonces:



por lo tanto:


Apartir de la ecuación 1, y de la ecuación general de balance de materia, se pueden desarrollar las ecuaciones para calcular la concentración de dos soluciones con concentración inicial diferente a medida que intercambian un volumen específico, ∆V, entre ambas, cuyos volúmenes son V1 y V2. Estableciendo que un intercambio ocurre cuando se transfiere determinado volumen de la disolución 1 a 2 y,posteriormente, se transfiere el mismo volumen de la disolución 2 a 1.

Las ecuaciones para conocer la concentración de cada una de las disoluciones, a cada corrida, son las siguientes:

(2)

(3)

En un sistema con dos soluciones con V1=V2=0.6 L, donde la concentración de la disolución 2 es de 100 mg/L y los intercambios tienen un volumen de0.1 L. A medida que se realizan intercambios la concentración va a tender a igualarse, a una concentración de 50 mg/L, puesto que la misma cantidad de soluto se está disolviendo en el doble de volumen.

El tamaño de ∆V influye de gran manera en el número de intercambios a realizar para que las concentraciones se igualen, entre mayor sea su valor, menos intercambios se tendrán que realizar. Si el∆V fuera igual a alguno de los volúmenes, únicamente tomaría un intercambio para que las concentraciones se igualaran.


II. OBJETIVOS
Medir experimentalmente y analizar cómo es el cambio de concentración de dos soluciones coloreadas, con concentraciones iniciales diferentes, a medida que éstas intercambian volumen de solución entre sí. Observar que en cada intercambio se esté llevando a cabo unbalance de materia que se materializa en los cambios de concentración de las soluciones.
Desarrollar un modelo matemático, basado en el balance de materia y en la definición de concentración en masa, que calcule la concentración en función del número de intercambios.
Analizar la concordancia entre los datos experimentales y los calculados con el modelo, en cuanto a número de intercambios,concentraciones finales y % de error.

III. MATERIALES
Por cada equipo de trabajo: 2 vasos de precipitados de 1000 ml, 2 vasos de precipitados de 50 ml, 2 pipetas graduadas de 10 cm3, 2 probetas de 100 ml, 2 celdas para el espectrofotómetro, 2 succionadores, 600 ml solución de rojo-fresa con concentración, [ ], igual 100.00 mg/litro, la mayoría de éstos se encuentran en la figura 1.
Para todo elgrupo: 2 probetas de 1 litro, agua destilada, solución rojo fresa, espectrofotómetro (Perkin Elver, modelo utilizado en este caso), y gradilla.
Ilustración Material utilizado en la práctica

Ilustración


Ilustración Calibración de espectrofotómetro

IV. PROCEDIMIENTO
1. Se midió y colocó en uno de los vasos de precipitado 600 ml (V1) de agua destilada. Este volumen corresponde a lasolución uno (S1). En el otro, como se muestra en la figura 2, se midió y colocó 600 ml (V2) de la solución de rojo fresa, previo mezclado, que corresponde a la solución dos (S2).
2. En una celda de uso común se puso agua destilada (solución uno), se colocó en el espectrofotómetro y se calibró a 0 de concentración, tal y como se muestra en la figura 3. Se utilizó una longitud de onda de 455m Eldato que se medió corresponde al valor inicial de concentración para el vaso que contenía agua destilada ([S1]o = 0.00 mg/l).
3. En otra celda, también de uso común, se colocó una muestra de la solución dos de rojo fresa (se usó la pipeta), se puso en el espectrofotómetro y se calibró a 100.0 de concentración. Este dato corresponde a la concentración inicial para la solución rojo fresa ([S2]o...