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Física y Química 3.º ESO · Práctica: preparación de una disolución

Práctica: cálculo previo y procedimiento escrito de una disolución

Objetivo: Al terminar, sabrás calcular la masa de soluto necesaria para preparar una disolución dada en g/L o en % en masa y redactar con claridad el procedimiento para prepararla.

Explicación

Antes de entrar al laboratorio: el cálculo previo

Nunca se pesa nada sin haber calculado antes cuánto hace falta.

Si la concentración está en g/L (y el volumen de disolución se mide con un matraz aforado): $m_\text{soluto} = c \cdot V_\text{disolución}\quad (V\ \text{en L})$

Si la concentración está en % en masa (no hace falta matraz aforado: se pesan los dos componentes): $m_\text{soluto} = \frac{\% \cdot m_\text{disolución}}{100} \qquad m_\text{agua} = m_\text{disolución} - m_\text{soluto}$ El agua se puede pesar o medir con una probeta, recordando que 1 g de agua ocupa 1 mL.

Comprueba que la masa se puede pesar con tu balanza. Si la balanza aprecia 0,1 g, pesar 0,2 g tendría un error muy grande: mejor preparar más volumen.

Cómo redactar un procedimiento

Un procedimiento debe permitir que otra persona repita la experiencia sin preguntarte nada.

Título y objetivo: qué disolución y con qué concentración.
Material y sustancias: lista completa, con la capacidad del material (matraz aforado de 250 mL…).
Pasos numerados, en orden, uno por línea, con las cantidades exactas. Se escriben en impersonal («Se pesan 10 g…») o en imperativo («Pesa 10 g…»), pero siempre igual.
Precauciones: normas de seguridad y puntos delicados (tarar, enrasar…).
Etiqueta de la disolución obtenida.

Puntos clave

Calcula siempre la masa de soluto antes de pesar.
En g/L: $m = c \cdot V$ y se enrasa en un matraz aforado.
En % en masa: se pesan el soluto y el disolvente; $m_\text{disolvente} = m_\text{disolución} - m_\text{soluto}$ .
Elige cantidades que tu balanza pueda medir con precisión.
Un buen procedimiento lleva material, pasos numerados con cantidades y precauciones, y permite repetir la práctica.

Errores frecuentes

ErrorEscribir pasos vagos («se echa la sal y se pone agua»).
Cómo corregirloIndica cantidades y material concreto: «se añade agua destilada al matraz aforado de 250 mL hasta el enrase».
ErrorUsar el matraz aforado para una disolución en % en masa y calcular mal el agua.
Cómo corregirloEn % en masa lo que importa son las masas: pesa el soluto y añade la masa (o los mL) de agua calculada.
ErrorOlvidar el cálculo de la masa de agua en las disoluciones en %.
Cómo corregirloAgua = disolución − soluto. Si preparas 100 g al 5 %, son 5 g de soluto y 95 g de agua, no 100 g de agua.

Ejemplos resueltos

Ejemplo 1. Grupo A: 250 mL de disolución de azúcar de 40 g/L de laboratorio (cálculo y procedimiento modelo)
Al grupo A le toca preparar 250 mL de una disolución de azúcar de 40 g/L. Haz el cálculo previo y redacta el procedimiento.

Resolución
Cálculo previo: $m = c \cdot V = 40\ \text{g/L} \cdot 0{,}25\ \text{L} = 10\ \text{g}$ de azúcar.

Material: balanza, vidrio de reloj, espátula, vaso de precipitados de 250 mL, varilla, embudo, matraz aforado de 250 mL, frasco lavador con agua destilada, cuentagotas, frasco y etiqueta. Sustancias: azúcar (sacarosa) y agua destilada.

Procedimiento:
1. Se coloca el vidrio de reloj en la balanza y se tara.
2. Se pesan 10,0 g de azúcar.
3. Se echa el azúcar en el vaso de precipitados con unos 100 mL de agua destilada y se remueve con la varilla hasta que se disuelve.
4. Se pasa la disolución al matraz aforado de 250 mL con el embudo.
5. Se enjuagan el vidrio de reloj, el vaso, la varilla y el embudo con el frasco lavador, echando el agua al matraz.
6. Se añade agua destilada hasta cerca del enrase y se termina con el cuentagotas, con los ojos a la altura de la marca.
7. Se tapa el matraz y se invierte varias veces.
8. Se pasa a un frasco y se etiqueta: «Disolución de azúcar, 40 g/L, fecha, grupo A».
Precauciones: bata y gafas; no probar la disolución; no pasarse del enrase.
Ejemplo 2. Grupo B: 150 g de disolución de sal al 6 % en masa numérico (disolución en % en masa)
Al grupo B le toca preparar 150 g de una disolución de sal al 6 % en masa. ¿Qué masa de sal y qué volumen de agua necesitan? ¿Necesitan matraz aforado?

Resolución
Sal: $m = \dfrac{6 \cdot 150\ \text{g}}{100} = 9\ \text{g}$ . Agua: $150 - 9 = 141\ \text{g}$ , es decir, 141 mL (se miden con una probeta o se pesan).

No necesitan matraz aforado: el tanto por ciento en masa se refiere a masas, no al volumen final. Basta con pesar 9 g de sal, echarlos en un vaso con 141 g de agua y remover hasta que se disuelvan. Una forma cómoda: poner el vaso en la balanza, tarar, añadir 9 g de sal y después agua hasta que la balanza marque 150 g.

Ejercicios

De menos a más. Intenta cada uno antes de mirar la solución.

1. Fácil
Calcula lo que debe pesar cada grupo (el tuyo es el que te asigne el profesor):

Grupo Disolución

1 100 mL de sal de 15 g/L

2 250 mL de azúcar de 60 g/L

3 50 mL de sal de 50 g/L

4 100 g de sal al 5 % en masa

5 200 g de azúcar al 10 % en masa
Ver solución
1) 1,5 g de sal. 2) 15 g de azúcar. 3) 2,5 g de sal. 4) 5 g de sal y 95 g de agua. 5) 20 g de azúcar y 180 g de agua.
1. $15 \cdot 0{,}1 = 1{,}5$ g de sal.
2. $60 \cdot 0{,}25 = 15$ g de azúcar.
3. $50 \cdot 0{,}05 = 2{,}5$ g de sal.
4. $\dfrac{5 \cdot 100}{100} = 5$ g de sal; agua: $100 - 5 = 95$ g (95 mL).
5. $\dfrac{10 \cdot 200}{100} = 20$ g de azúcar; agua: $200 - 20 = 180$ g (180 mL).
2. Media
Redacta el procedimiento para preparar la disolución de tu grupo: título, material y sustancias, pasos numerados con cantidades, precauciones y etiqueta.
Ver solución
Respuesta abierta (ver criterios en la resolución).
Debe incluir:
- Título con la disolución y su concentración.
- Material con capacidades (matraz aforado de 100 mL o 250 mL en los grupos 1–3; vaso y probeta o balanza para el agua en los grupos 4–5).
- Pasos numerados en orden: cálculo, tarar, pesar, disolver, (trasvasar, lavar, enrasar, homogeneizar en g/L) y etiquetar, con las cantidades calculadas en el ejercicio anterior.
- Al menos dos precauciones (bata y gafas, no probar, enrasar a la altura de los ojos…).
- Etiqueta con sustancia, concentración, fecha y grupo.
3. Media
Este procedimiento lo escribió un alumno para preparar 100 mL de disolución de sal de 30 g/L. Encuentra al menos tres errores u omisiones y corrígelos: «Pesamos la sal. La echamos en un vaso con 100 mL de agua y removemos. Lo pasamos a un frasco.»
Ver solución
No dice cuánta sal (3 g), no menciona tarar, disuelve en 100 mL de agua en vez de completar 100 mL de disolución en un matraz aforado, no lava el vaso, no etiqueta.
Errores u omisiones:
1. No indica la masa: hay que pesar $30 \cdot 0{,}1 = 3$ g de sal (y tarar el vidrio de reloj).
2. Disuelve en 100 mL de agua: el volumen de disolución no será 100 mL. Hay que disolver en menos agua, pasar a un matraz aforado de 100 mL y enrasar.
3. No lava el vaso ni la varilla con el frasco lavador (se pierde sal).
4. No homogeneiza ni etiqueta.
5. No indica material concreto ni precauciones.
4. Difícil
Un grupo tiene que preparar 100 mL de una disolución de sal de 2 g/L, pero su balanza solo aprecia décimas de gramo (0,1 g). a) ¿Qué masa tendrían que pesar? ¿Por qué es un problema? b) Propón una solución si disponen también de un matraz aforado de 500 mL.

Ver solución
a) 0,2 g: con una balanza que aprecia 0,1 g el error puede ser de un 25 %. b) Preparar 500 mL: pesar 1 g.
a) $m = 2 \cdot 0{,}1 = 0{,}2$ g. La balanza puede marcar 0,2 g con 0,15 g o con 0,25 g: el error sería de un 25 %, enorme. b) Preparar 500 mL de la misma concentración: $m = 2 \cdot 0{,}5 = 1$ g. Con 1 g, un error de 0,05 g es solo un 5 %. (Después se puede usar solo la parte que haga falta, porque la concentración es la misma en todo el matraz.)

Grupo	Disolución
1	100 mL de sal de 15 g/L
2	250 mL de azúcar de 60 g/L
3	50 mL de sal de 50 g/L
4	100 g de sal al 5 % en masa
5	200 g de azúcar al 10 % en masa

Para practicar más

1. Fácil
¿Qué masa de bicarbonato de sodio hay que pesar para preparar 500 mL de una disolución de 8 g/L? ¿Qué matraz aforado usarías?

Ver solución
4 g; un matraz aforado de 500 mL.
$m = c \cdot V = 8\ \text{g/L} \cdot 0{,}5\ \text{L} = 4\ \text{g}$ . Se usa un matraz aforado de 500 mL.
2. Fácil
Quieres preparar 80 g de una disolución de azúcar al 25 % en masa. ¿Cuánto azúcar pesas y cuántos mL de agua añades?

Ver solución
20 g de azúcar y 60 mL de agua
Azúcar: $\dfrac{25 \cdot 80}{100} = 20$ g. Agua: $80 - 20 = 60$ g = 60 mL.
3. Media
Redacta el procedimiento completo (material, pasos numerados, precauciones y etiqueta) para preparar 500 mL de una disolución de sal de 12 g/L.

Ver solución
6 g de sal; procedimiento con matraz aforado de 500 mL.
Cálculo: $m = 12 \cdot 0{,}5 = 6$ g de sal. Material: balanza, vidrio de reloj, espátula, vaso de precipitados, varilla, embudo, matraz aforado de 500 mL, frasco lavador, cuentagotas, frasco y etiqueta. Pasos: 1) tarar el vidrio de reloj; 2) pesar 6,0 g de sal; 3) disolver en unos 200 mL de agua destilada en el vaso; 4) trasvasar al matraz con el embudo; 5) lavar vaso, varilla, vidrio y embudo con el frasco lavador sobre el matraz; 6) enrasar con el cuentagotas, con los ojos a la altura de la marca; 7) tapar e invertir varias veces; 8) etiquetar «Cloruro de sodio, 12 g/L, fecha, nombre». Precauciones: bata y gafas, no probar, no pasarse del enrase.
4. Difícil
Para comprobar su disolución de sal de 50 g/L, un grupo evapora 20 mL en una cápsula de porcelana y obtiene 0,9 g de sal. a) ¿Qué concentración tenía en realidad? b) ¿Está bien preparada? Indica dos errores que podrían explicar la diferencia.

Ver solución
a) 45 g/L. b) No: está más diluida. Pudieron pesar menos sal, perder disolución al trasvasar o pasarse del enrase.
a) $c = \dfrac{0{,}9\ \text{g}}{0{,}02\ \text{L}} = 45\ \text{g/L}$ . b) Debería salir 50 g/L ( $50 \cdot 0{,}02 = 1$ g de sal en 20 mL). Está más diluida. Posibles causas: no taró la balanza (pesó menos sal), no lavó el vaso al trasvasar o derramó algo, o se pasó del enrase. También puede que en la cápsula quedara algo de sal pegada o salpicara al evaporar.