UNIDAD DIDÁCTICA 4 EL LABORATORIO DE QUÍMICA ...

UNIDAD DIDÁCTICA 4
EL LABORATORIO DE QUÍMICA: COMPUESTOS,
DISOLUCIONES, Y pH.
Objetivos:
1. Conocer la formulación y nomenclatura de los principales compuestos
químicos: Hidruros, Óxidos, Anhídridos, Ácidos, Hidróxidos.
2. Iniciarse en las técnicas básicas del laboratorio de química.
3. Comprender qué son y cómo se preparan las disoluciones.
4. Conocer diferentes formas de expresar la concentración de una
disolución.
5. Realizar disoluciones.
6. Conocer las características fundamentales de los ácidos y las bases.
7. Saber diferenciar en el laboratorio ácidos y bases.
8. Conocer el concepto de pH.
9. Saber realizar reacciones químicas sencillas.
Contenidos:
1. Conceptuales:
1.1. La formulación química.
1.2. Mezclas, dispersiones y disoluciones.
1.3. Tipos de disoluciones.
1.4. Concentración de las disoluciones.
1.5. Ácidos y bases: el pH.
1.6. La reacción de neutralización.
2. Procedimentales:
2.1. Utilización de la tabla periódica.
2.2. Fórmula de los principales compuestos
2.3. Cálculo de las masas moleculares de compuestos.
2.4. Resolución de problemas de disoluciones.
2.5. Paso de una unidad de concentración a otra.
2.6. Realización de disoluciones.
2.7. Utilización de métodos para prácticos para hallar el pH de una
disolución: Fenolftaleina y papel indicador universal.
2.8. Realización de una reacción de neutralización.
3. Actitudinales:
3.1. Importancia de la utilización del método científico.
3.2. Seguimiento de las normas básicas de seguridad en el laboratorio.
3.3. Interés en el trabajo personal y grupal.
Actividades/Prácticas:
1. Realizar ejercicios de formulación.
2. Realizar ejercicios de disoluciones.

3. Preparación de disoluciones a una concentración dada.
4. Realizar ejercicios de neutralización.
5. Medición práctica del pH de una disolución.
6. Formación de cristales con diferentes compuestos químicos.
7. Elaboración de jabón.
8. Determinación práctica de la solubilidad de un compuesto en agua.
9. Realización de una pequeña investigación para conocer cómo es la
germinación y el crecimiento de un vegetal en presencia de diferentes
concentraciones de varias sales distintas: cloruro sódico, sulfato de
cobre, nitrato amónico, nitrato potásico,...
Temporalización:
20 sesiones.
Evaluación:
Ejercicios realizados en el cuaderno.
Problemas corregidos en clase.
Observación del trabajo realizado en clase.
Realización de pruebas escritas.

1.- FORMULACIÓN.
ACTIVIDAD 1:
Repasar del curso anterior los símbolos químicos y las valencias de los
metales y de los no metales. Realizar un cuadro en el cuaderno donde se
indique todo esto.
C o m p u e s t o s B i n a r i o s
C o m b i n a c i o n e s c o n e l O x í g e n o
O x í g e n o + M e t a l : Ó X I D O S
O x í g e n o + N o M e t a l : A N H Í D R I D O S
C o m b i n a c i o n e s c o n e l H i d r ó g e n o
H i d r ó g e n o + M e t a l : H I D R U R O S
H i d r ó g e n o + N o M e t a l : H A L U R O S D E H I D R Ó G E N O
FORMULACIÓN QUÍMICA
Á
C o m p u e s t o s T e r n a r i o s
A n h í d r i d o s + A g u a : Á C I D O S O X Á C I D O S
Ó x i d o s + A g u a : H I D R Ó X I D O S ( B a s e s )
C o m p u e s t o s C u a t e r n a r i o s
Á c i d o s + B a s e s : S A L E S + A g u a

ACTIVIDAD 2.
Escribir en el cuaderno los siguientes aspectos de cada uno de los
compuestos presentados en el cuadro anterior:
Nomenclatura.
Formulación: tradicional / IUPAC.
Ejemplos.
ACTIVIDAD 3.
Formular y nombrar (IUPAC y tradicional) los siguientes compuestos:
1. Hidruro de calcio
16. Al2O3
2. Bromuro ferroso
17. FeO
3. Cloruro de aluminio
18. CaH2
4. Ácido clorhídrico
19. PbCl4
5. Sulfuro de dihidrógeno
20. SO2
6. Óxido cúprico
21. SO3
7. Óxido de dipotasio
22. Cl2O7
8. Ácido sulfúrico
23. Br2O5
9. Ácido hipocloroso
24. I2O3
10. Ácido brómico
25. KOH
11. Ácido nitroso
26. AgOH
12. Sulfito férrico
27. HNO3
13. Hipoclorito áurico
28. Fe2(SO4)3
14. Hidróxido de sodio
29. Al2S3
15. Hidróxido argéntico
30. Pb(NO2)4

2.- FORMAS DE EXPRESAR LA CONCENTRACIÓN DE UNA
DISOLUCIÓN.
ACTIVIDAD 1:
Investigar el significado de los siguientes términos de química
estudiados el curso anterior:
• Mezcla.
• Disolución.
• Disolvente.
• Soluto.
• Disolución concentrada.
• Disolución diluida.
• Disolución saturada.
• Solubilidad.
La concentración de una disolución es la cantidad de soluto que
existe en una determinada cantidad de disolución o de disolvente. Hay
varias formas de expresarla, pero siempre será bajo esta fórmula general:
Concentración = cantidad soluto/ cantidad disolución
Vamos a ver las formas más frecuentes de expresar la concentración
de una disolución:
• Concentración centesimal:
En masa: C(%)=gramos soluto/gramos disolución x 100
En volumen: C(%)= ml soluto/ml disolución x 100
• C(g/l)=Gramos de soluto / litros de disolución.
• Molaridad: M=moles de soluto/litros de disolución
3.- DEFINICIONES DE QUÍMICA.
1. Átomo:
Es la partícula más pequeña de un elemento que conserva sus
propiedades.
2. Compuesto:
Es una sustancia que está formada por átomos distintos combinados en
proporciones fijas.

3. Masa atómica:
Es la masa que presenta un átomo. Se expresa en Unidades de Masa
Atómica (u.m.a) o en g/mol, y aparece indicado en la tabla periódica.
4. Masa molecular:
La masa molecular de una molécula es la masa que presenta dicha
molécula y es igual a la suma de las masas atómicas de cada uno de los
elementos que componen la molécula. Se expresa en unidades de masa
atómica o en g /mol.
5. Mol:
Un mol de un elemento (o de una molécula) es la masa atómica (o
molecular) expresada en gramos, y representa a 6,023 · 10 23 átomos (o
moléculas). Se pueden calcular con la siguiente expresión:
Nº de moles = Nº de gramos/masa molecular
6. Número de Avogadro:
En un mol decualquier sustancia siempre hay el mismo número de
partículas de dicha sustancia. En un mol de átomos de sodio hay
6,023·10 23 átomo s de sodio, en un mol de moléculas de agua hay
6,023·10 23 moléculas de agua, ... A este número se le llama número de
Avogadro.
4.- PROBLEMAS DE DISOLUCIONES.
1. Calcular los moles de cloruro ferroso que hay en 250 c.c. de una
disolución 2M.
2. Calcular los gramos de nitrato cúprico que contiene medio litro de una
disolución 0,5M.
3. ¿Cuál será la molaridad de una disolución de 5 litros realizada con 250
gramos de cloruro sódico?.
4. Tenemos 5 gramos de sulfuro de aluminio, y queremos realizar una
disolución 0,5M, ¿Cuál debe ser el volumen de dicha disolución?.
5. ¿Cuántas moléculas de nitrato potásico hay en 0,01 litro de una
disolución 3M?.
6. Tenemos 0,5 litros de una disolución 2,5M de sulfato sódico. ¿Qué
concentración tendrá dicha disolución expresada en g/l?.

7. Queremos realizar 50 c.c. de una disolución con cloruro potásico que
tenga una concentración de 5 g/l. ¿Cuántos gramos del soluto
deberemos utilizar para realizarla?.
8. En 5.500 ml de una disolución hay disueltos 50 gramos de
tetraoxosulfato (VI) de calcio. ¿Cuál será su concentración expresada en
g/l?, ¿Y su molaridad?.
9. Una disolución 2M de clorato potásico tiene un volumen de 200 cc.
¿Que cantidad de agua habrá que añadirle para que la disolución pase a
ser de 3M?
10. ¿Cuál será la molalidad de una disolución formada por 5 gramos de
hidróxido sódico y 500 cc de agua?.
11. ¿Cuál será la concentración centesimal de una disolución formada por
50 gramos de hidróxido cúprico y 1 litro de agua?
12. Se quiere calcular la concentración centesimal y la molalidad de una
disolución formada por 25 gramos de hidróxido férrico y 100 cc. de
agua.
13. Una disolución de cloruro de potasio (KCl) presenta una densidad de
1,3 g/cc. ¿Cuántos gramos de soluto habrá en 2 litros de disolución
formada con 1800 ml de agua?
14. 500 ml de una disolución de bromuro de sodio (NaBr) presenta una
masa de 0,6 kg. ¿cuál será su densidad?
15. Una disolución de sulfuro de calcio (CaS) tiene una densidad de 1,5
g/cc, y está a una concentración de 5 g/l. ¿Qué quieren decir estos dos
datos? ¿Qué diferencia hay entre densidad y concentración? ¿Qué masa
tendrán 2 litros de disolución? ¿Cuántos gramos de soluto habrá en 2
litros de disolución?
16. Una disolución de yoduro de litio (LiI) presenta una concentración de
10 g/l. Si tenemos 500 ml de disolución, ¿cuántos gramos de soluto
habrá en la disolución?
17. Una disolución de cloruro de sodio (NaCl) está a una concentración del
35% en masa. Si hemos utilizado 50 g de soluto para realizar la
disolución, ¿cuál será la masa de la disolución?. Si la densidad de la

disolución fuera de 1,8 g/cc, ¿Cuál sería el volumen de dicha
disolución?
18. Sabiendo que la densidad de una disolución es de 1,5 g/cc en masa, y
que su concentración es del 20% en masa, Calcular su concentración en
g/l.
19. ¿Cuántos ml de agua y de alcohol puro habrá que utilizar para realizar 2
litros de alcohol de 96º?
20. Calcula la masa molecular de: cloruro de todas las moléculas que
aparecen en los distintos problemas de esta hoja.
21. 250 ml de una disolución 2M, ¿cuántos moles de soluto tendrá?
22. Una disolución se realiza con 5g de cloruro de litio. Si se obtiene una
disolución de 2 litros, ¿cuál será la molaridad de la disolución?
23. Una disolución de cloruro de calcio (CaCl2) presenta una concentración
de 15 g/l, y su densidad es de 1,5 g/cc. ¿Cuál será su concentración en
% en masa?¿y su molaridad?
24. ¿Cuántas moléculas de soluto habrá en 250 ml de una disolución 0,5M
de NaCl?
25. ¿Cuántas moléculas habrá en 1 litro de una disolución de KCl que
presenta una densidad de 1,2 g/cc y una concentración del 25% en
masa?
26. Queremos hacer 500 cc de una disolución 0,25M de cloruro de sodio.
¿Cuántos gramos de soluto deberemos de utilizar?
27. Para realizar una disolución de bromuro de plata (AgBr) hemos
utilizado 25 gramos de soluto y 450 ml de agua. Si la disolución
resultante presenta un volumen de 500 ml. ¿Cuál será la densidad de la
disolución?¿Cuál será su concentración en g/l? ¿Cuál será su
concentración en % en masa? ¿Cuál será su molaridad?.
28. Deduce una fórmula para pasar de molaridad a g/l.
29. Deduce una fórmula para pasar de g/l a Molaridad.
30. Deduce una fórmula para pasar de % en masa a molaridad.

31. Deduce una fórmula para pasar de % en masa a g/l.
32. Deduce una fórmula para pasar de molaridad a % en masa.
ACTIVIDAD 2:
Preparar 100 ml. de una disolución de hidróxido sódico 0,2 M
¿Cuánto soluto hace falta utilizar?
Explica detalladamente los pasos (tanto de cálculos como experimentales)
que has efectuado.
ACTIVIDAD 3:
Calcular la solubilidad del coluro de sodio en agua a la temperatura que
haya en el laboratorio (indicar cuál es).
INVESTIGACIÓN 1: Relación entre la solubilidad de una sustancia y
su masa molecular.
Investigar si hay alguna relación entre la solubilidad en agua de una
sustancia y su masa molecular.
TÉCNICA: (Utilizar los pasos del método científico)
Elegir cinco sustancias puras que haya en el laboratorio y que se disuelvan
en agua (sulfato de cobre, cloruro sódico, clorato potásico, nitrato potásico,
glucosa, almidón, ...).
Calcular la masa molecular de cada una de las sustancias.
Hallar la solubilidad de cada una de las sustancias.
Presentar los resultados en un informe científico.
INVESTIGACIÓN 2: Relación entre la concentración y la densidad.
Investigar la relación que hay entre la concentración de una disolución y su
densidad. Utilizar las técnicas adecuadas siguiendo siempre los pasos del
método científico, y presentando al final el correspondiente informe.

INVESTIGACIÓN 3: Relación entre la concentración y su solubilidad
eléctrica.
Investigar si la concentración de una disolución se relaciona con su
conductividad eléctrica.
TÉCNICA: Usar los pasos del método científico. Se preparan 5
disoluciones en agua de la misma sustancia y a distintas concentraciones
(0.2M, 0.4M, 0.6M, 0.8M, 1M), posteriormente con un conductímetro se
miden las conductividades correspondientes. Compara las conductividades
con las concentraciones.
Presentar los resultados en un informe científico.
INVESTIGACIÓN 4: Relación entre la concentración de una
disolución y su punto de ebullición.
Investigar si el punto de ebullición de una disolución se relaciona con su
concentración.
TÉCNICA: Utilizar los pasos del método científico. Preparar tres
disoluciones de la misma sustancia a distintas concentraciones: 0.5M, 1M,
2M. Ponerlas en un matraz con un termómetro y dejarlo sobre el mechero
hasta su ebullición. Comprobar la temperatura que marca el termómetro en
cada uno de los tres casos.
Presentar los resultados en un informe científico.
5.- LOS ÁCIDOS Y LAS BASES: EL pH.
Desde el siglo XVIII se conocen varias sustancias con sabor ácido,
muchas de ellas están presentes en productos naturales: plantas, frutas, ...
son los ÁCIDOS.
También hay sustancias de sabor amargo y suaves al tacto que
neutralizan a las anteriores, son las BASES.
CARACTERÍSTICAS DE LOS ÁCIDOS:
Los ácidos son sustancias que presentan las siguientes características:

1. Sabor ácido o agrio (como el vinagre).
2. Contienen hidrógeno en su molécula.
3. Desprenden hidrógeno al reaccionar con algunos metales.
4. Se disuelven en agua, y estas disoluciones conducen la corriente
eléctrica.
5. Reaccionan con las bases dando lugar a sales y agua.
6. Cambian el color de algunas sustancias, a las que se les denomina
indicadores.
7. Podemos estudiar dos tipos de ácidos: los ácidos hidrácidos y los ácidos
oxoácidos.
CARACTERÍSTICAS DE LAS BASES:
Las bases son sustancias que presentan las siguientes características:
1. Sabor amargo y suaves al tacto. (lejía, sosa, ..)
2. Se disuelven en agua, y conducen la corriente eléctrica.
3. Reaccionan con los ácidos.
4. Neutralizan a los ácidos, produciendo sales.
5. Cambia el color de los indicadores ácido-base. La fenolftaleína pasa a
color morado, el papel indicador de pH pasa a color azul.
6. Presenta un grupo hidroxilo en su molécula.
EL Ph:
Los ácidos solamente presentan las propiedades citadas cuando están
en disolución acuosa. Por otro lado, los ácidos, aunque sean todos muy
diferentes presentan siempre Hidrógeno en su molécula. Esto llevó a
Arrhenius a definir ácido de la siguiente forma:
Ácido es toda sustancia que en disolución acuosa origina iones de
hidrógeno H + o iones hidronio H3O + .
Por ejemplo:
HCl Cl - + H +
H2SO4 SO4 = + 2H +
El ión positivo de hidrógeno H + , se une con una molécula de agua (se
solvata) para formar el ión hidrónio (H3O + ):
H + + H2O H3O +

Al disolver las bases en agua ocurre un proceso análogo al de los
ácidos, también se disocian dando lugar a ione metálicos positivos
(cationes), e iones hidroxilo OH - negativos (aniones):
Ejemplos:
Na OH Na + + OH -
Al(OH)3
Al + + 3OH -
Por tanto las bases se pueden definir como toda sustancia que al
disolverla en agua libera iones hidroxilo OH - .
El grupo hidroxilo (OH - ) se une al ión hidrógeno (H + ) neutralizándose y
produciendo agua sin carga.
H + + OH - H2O
Cuantos más iones hidrógeno presente una disolución, tendrá más carácter
ácido, cuantos más grupos hidroxilos presente tendrá más carácter básico.
Si presenta iguales proporciones de ambos tendrá un carácter neutro.
En una disolución neutra, como el agua pura, habrá el mismo número de
iones hidrógeno que de iones hidroxilo. Ëste se ha medido en el agua a 25
ºC, siendo la concentración la que sigue:
(la concentración en molaridad se simboliza aquí con los corchetes)
[H + ] = [OH - ] = 10 -7
Si una disolución es ácido tendrá más iones hidrógenos, y si es básica
tendrá menos iones hidrógenos, por tanto podemos expresarlo con las
siguientes expresiones:
En los ácidos: [H+] > 10 -7
En las bases: [H+] < 10 -7
Sörensen definión, bsándose en todo lo anterior una nueva forma de definir
el pH:

El pH es el logaritmo decimal del inverso de la concentración de los
iones de hidrógeno expresados en molaridad (mol/litro).
pH = Log 1/[H+] = -Log [H+]
Por tanto en un ácido se puede deducir que:
pH > -Log [H+]
pH > -Log 10 -7
pH < 7
En una base se puede deducir que:
PH < -Log [H+]
PH < -Log 10 -7
PH < 7
El pH nos indica la concentración de iones hidrógeno que presenta
una disolución, y está representado por una escala del 1 al 14, por tanto el
máximo pH posible en una disolución es 14 (muy básico), el pH 7 será
neutro, y una disolución de pH 1 será muy ácida.
6.- MÉTODOS PARA CONOCER EL pH: INDICADORES.
Los indicadores son sustancias orgánicas, de moléculas grandes y
complicadas que presentan carácter ácido o básico débil y tienen la
característica de presentar diferente coloración en pH ácido que en pH
básico.
INDICADOR INTERVALO DE pH CAMBIO DE COLOR
(ácido a base)
AZUL DE TIMOL 1,2-2,8 ROJO-AMARILLO
ANARANJADO DE METILO 2,1-4,4 ANARANJADO-AMARILLO
ROJO DE METILO 4,2-6,3 ROJO-AMARILLO
AUL DE BROMOTIMOL 6,0-7,6 AMARILLO-AZUL
ROJO DE CRESOL 7,2-8,8 AMARILLO-ROJO
FENOLFTALEÍNA 8,3-10,0 INCOLORO-ROJO
Para determinar el pH de una disolución también podemos emplear el papel
indicador universal, donde aparecerá coloreado de rojo si se trata de un
ácido y de azul si es una base, indicando con la intensidad del color el pH
más o menos exacto que presenta la disolución.

Otro método es el pH-metro, aparato electrónico que mediante métodos
electroquímicos determina el pH de una disolución y lo presenta en forma
de número en una pantalla.
7.- REACCIÓN DE NEUTRALIZACIÓN.
Si reacciona un ácido con una base se neutralizan sus efectos, y la
disolución resultante no tiene características ácidas ni básicas. La reacción
que se produce es:
ÁCIDO + BASE ------------ SAL + AGUA
A esta reacción se le llama REACCIÓN DE NEUTRALIZACIÓN, y
se produce por que los iones de hidrógeno de los ácidos reaccionan con los
grupos hidroxilos de las bases produciendo agua.
REALIZACIÓN DE UNA VOLUMETRÍA ÁCIDO-BASE:
Consiste en determinar la concentración de una base a partir de un
cierto volumen de un ácido de concentración conocida. Se realiza de la
siguiente forma:
1. Con una pipeta se toma un cierto volumen de disolución de la base (VB)
y se vierte en un vaso de precipitados o un matraz erlenmeyer.
2. Añadimos unas gotas de fenolftaleína a la disolución de la base.
Adquiere un color morado.
3. La disolución de ácido de concentración (molaridad) conocida (MA) se
introduce en una bureta y se enrasa a cero.
4. Se va echando gota a gota la disolución del ácido sobre la de la base
hasta que, como consecuencia de la neutralización, el color morado
desaparezca y se torne transparente.
5. En este momento se cierra la bureta y se lee el volumen de ácido que se
ha empleado (VA).
6. Se calcula le concentración de la base con la siguiente ecuación:
MA = molaridad del ácido.
VA = volumen de la disolución
del ácido.
nº H + = número de hidrógeno que
presenta el ácido en su formula
química.
MA · VA · nº H + = MB · VB · nº OH -
MB = MA · VA · nº H + /VB · nº OH -
MB = molaridad de la base.
VB = volumen de la disolución de
la base
nº OH - = número de grupos
hidroxilo que presenta la base en
su fórmula química.

8.- PROBLEMAS REACCIONES QUÍMICAS:
1. Escribe las siguientes reacciones químicas ajustadas:
• ácido bromhídrico + hidróxido cálcico
• ac. sulfúrico + hidr. cálcico
• ac. sulfúrico + hidr. de aluminio
• ac. sulfhídrico + hidr. potásico
• ac. nítrico + hidr. férrico
2. Calcular la concentración que tiene que tener una disolución de
hidróxido sódico, para que 50 ml. neutralicen 500 c.c. de una disolución
de ácido sulfúrico 0,5 M.
3. Calcular el volumen de una disolución 2M de hidróxido de aluminio que
hay que utilizar para neutralizar 50 ml. de una disolución 2M de ácido
clórico.
4. Se ha realizado 500 c.c. una disolución de hidróxido cálcico con 10 g.
del soluto. ¿Cuántos litros de ácido clorhídrico 1M hay que utilizar para
neutralizarla?
5. Una disolución 3M de hidróxido ferroso se quiere neutralizar con 50 ml
de otra disolución 3M de ácido sulfúrico. ¿Cuál será el volumen de la
disolución de la base?
6. El ácido clorhídrico comercial presenta una densidad de 1,18 g/cc, y una
concentración del 36 % en peso (presenta 36 g.. de ácido en cada 100 g.
de disolución). Si 5 cc. de este ácido se neutraliza con 50 cc de una
disolución de hidróxido sódico, ¿Cuál será la molaridad de la base y del
ácido?
7. Se prepara una disolución con 10 ml. de HCl comercial (actividad
anterior) y 90 cc de agua. ¿Cuánto volumen de hidróxido cálcico 3M se
necesitarán para neutralizarlo?
8. 3 moles de hidróxido sódico, ¿con cuántos moles de ácido clorhídrico se
neutralizarán?
9. 5 moles de hidr. cálcico, ¿con cuántos moles de ácido sulfúrico se
neutralizarán?
10.moles de hidr. sódico, ¿con cuántos moles de ác. sulfúrico se
neutalizarán?

INVESTIGACIÓN 5: Comprobar la acidez de vinagres de distintas
marcas y procedencias.
Cada alumno deberá realizar una investigación, utilizando el método
científico, que compruebe el grado de acidez de distintos vinagres.
Cada una tendrá en su cuaderno los distintos pasos del método científico.
Cada grupo tendrá que entregar un informe científico donde se detalle todo
el proceso de investigación. (ver fotocopia-guión del informe científico)
Se pueden utilizar vinagres de diferentes marcas, así como de
diferentes procedencias (de remolacha, de vino )
INVESTIGACIÓN 6: Relación entre la concentración de un ácido o
una base y su pH.
Realizar disoluciones a diferentes concentraciones de una misma base o
ácido, después medir su pH por alguno de los métodos, estudiar la relación
que existe entre ambos parámetros.