{ñUNIVERSIDAD DISTRITAL FRANCISCO JOSÉ DE CALDAS

FACULTAD DE MEDIO AMBIENTE Y RECURSOS NATURALES

INGENIERÍA AMBIENTAL

LABORATORIO N° 5
SOLUBILIDAD

JUAN PABLO SUÁREZ BAUTISTA, 20181180043

WILLIAM DAVID NEIRA ÁLVAREZ, 20181180067 GRUPO 542

FISICOQUÍMICA

FREDDY LEONARD ALFONSO MORENO

SEPTIEMBRE DE 2019
 1. INTRODUCCIÓN

Se entiende por solubilidad a la magnitud que indica la cantidad máxima de soluto que puede
disolverse en una cantidad de solvente a una temperatura establecida, este laboratorio tiene
como objetivo representar esta propiedad mediante la construcción de una curva de
solubilidad para el nitrato de sodio (NaNO3), usando agua como solvente para cuatro
mediciones de 0,25 g, 0,5 g, 0,75 g, y 1 g del soluto mencionado en 1 ml de agua cada uno y
contenidos en cuatro tubos de ensayo rotulados para su manipulación.

La temperatura afecta a la solubilidad en la mayoría de las sustancias. En este informe se

examinará, la variación de la solubilidad de los sólidos con respecto a la temperatura. Al
aumentar la temperatura de cada una de las soluciones rotuladas respectivamente, se logró
establecer la temperatura a la cual solubiliza cada una de ellas, sin embargo hubo dificultad
para medir sus respectivos puntos de cristalización, los cuales se deben obtener al descender
la temperatura de cada solución hasta el punto de congelación, con la aplicación de los datos
obtenidos se logró graficar la curva de solubilidad del nitrato de sodio en agua destilada.

Es importante tener en cuenta para futuras experiencias, que algunas variables como la
pureza de los reactivos empleados, pueden afectar en forma mayúscula los resultados que
se obtienen a partir de la metodología. Además es de suma importancia manipular los
materiales de forma adecuada y responsable para disminuir los errores que puedan
encaminar a realizar una lectura errónea y un posterior análisis que no encierre en realidad
los fenómenos que se tienen como objeto de estudio.

2. OBJETIVOS

Objetivo general
- Realizar la curva de solubilidad del nitrato de sodio, usando diferentes
concentraciones a diferentes temperaturas.

Objetivos específicos
- Comprender la incidencia de la temperatura sobre la solubilidad de un soluto no volátil.
- Relacionar la importancia de la solubilidad en procesos físico químicos y la ingeniería
ambiental .
- Proponer estrategias para mejorar la comprensión del comportamiento de la
solubilidad.

3. MARCO CONCEPTUAL

La cantidad de soluto que se puede disolver en una cantidad determinada de un disolvente

es limitada. De hecho, la cantidad máxima en la que ambos componentes se pueden mezclar
formando una fase homogénea depende de la naturaleza de ambos y de la temperatura. El
azúcar, por ejemplo, es soluble en agua, pero si en un vaso de agua añadimos cada vez más
y más azúcar, llegará un momento en el que ésta ya no se disuelva más y se deposite en el
fondo. Además, se disuelve más cantidad de azúcar en agua caliente que en agua fría. La
cantidad máxima (en gramos) de cualquier soluto que se puede disolver en 100 g de un
disolvente a una temperatura dada se denomina solubilidad de ese soluto a esa temperatura.
Así, la solubilidad se expresa en gramos de soluto por 100 g de disolvente. La solubilidad de
una sustancia pura en un determinado disolvente y a una temperatura dada es otra de sus
propiedades características (Petrucci, Harwood & Herring, 2003).

Cuando una disolución contiene la máxima cantidad posible de soluto disuelto a una
temperatura dada, decimos que está saturada a esa temperatura. En este caso, si añadimos
más soluto, éste se quedará sin disolver. Por tanto, de acuerdo con la solubilidad del soluto,
se pueden preparar soluciones diluidas, saturadas y sobresaturadas (Petrucci et al, 2003).

-Disolución diluida: Contiene una pequeña cantidad del soluto disuelta en el disolvente y esta
cantidad es más pequeña que la cantidad límite en la disolución saturada.
-Disolución saturada: Es aquélla que no disuelve más soluto; es decir, la solubilidad de soluto
llegó a su límite. Esta disolución se encuentra en un equilibrio dinámico.
-Disolución sobresaturada: Contiene mayor cantidad de soluto que la disolución saturada.
Corresponde a una situación de no equilibrio, metaestable.

En general, la solubilidad de una sustancia en un determinado disolvente aumenta a medida

que se eleva la temperatura. Si se mide la cantidad de un soluto que se disuelve en 100 g de
agua a diferentes temperaturas, al representar estos datos gráficamente se obtienen unas
gráficas llamadas curvas de solubilidad, que obviamente dependen de la naturaleza del soluto
y del disolvente (Petrucci et al, 2003).

Solubilidad ideal

La solubilidad ideal es la máxima cantidad de A que puede disolverse en una masa de un

líquido dado a una determinada presión y temperatura en la que se cumplen las siguientes
condiciones:

1. la solución resultante es ideal (cumple con la ley de Raoult)

2. la solubilidad es independiente de la naturaleza del líquido B en la que se disuelve A,

es decir, xA es siempre la misma y sólo depende de las propiedades de A.

Como la solución cumple con la ley de Raoult, debemos hacer algunas consideraciones. En
primer lugar, si se mezclan A y B como líquidos, entonces no deberían observarse ni cambios
de volumen ni de entalpía al formarse la solución ideal. Pero resulta que el componente A es
sólido. Sin embargo, podemos imaginar el siguiente proceso para analizar qué factores
influyen sobre la solubilidad ideal. Este proceso involucra pasar por el estado de A(l) a la
misma temperatura y presión del proceso en estudio, tal como se esquematiza a continuación:

Figura 1. Solubilidad ideal. Adaptado de Caparelli (2013), p 562.

El cambio de volumen en la disolución de A(c) coincide con el aumento de volumen durante
la fusión. De manera similar, el aumento de entalpía del proceso global coincide con la
entalpía de fusión. (Caparelli, 2013).

Dependencia de la solubilidad con la temperatura y la presión.

Cuando una sustancia sólida se disuelve en otra líquida, la extensión del proceso queda
limitada por su solubilidad, es decir la máxima cantidad de este sólido que es admitido por
una masa determinada de líquido a una determinada presión y temperatura. En general, la
solubilidad cambia con la temperatura y la presión y con la naturaleza del líquido en la que se
disuelve la sustancia sólida a saturación. Consideremos un sistema formado por dos
componentes A y B, y analicemos el proceso en la que A sólido cristalino se disuelve en una
cantidad de B líquido hasta saturación (xA). (Capparelli, 2013).

A(sc) + n B(l) A(xA)

sc=sólido cristalino

Este proceso va acompañado de cambios térmicos y de volumen.

Solubilidad molar y solubilidad

Hay dos formas de expresar la solubilidad de una sustancia: como solubilidad molar que es
el número de moles de soluto en un litro de un disolución saturada (mol/L), y como solubilidad,
que es el número de gramos de soluto en un litro de una disolución saturada (g/L). Obsérvese
que todas estas expresiones se refieren a la concentración de disoluciones saturadas a una
temperatura dada ( que suele ser 25°C) (Chang et al, 2002).

Figura 2. secuencia de pasos a) para el cálculo de Kps, a partir de los datos de solubilidad y
b) para calcular la solubilidad a partir del valor de la Kps. tomada de Chang et al. (2002) pág
674.

Producto de solubilidad

Un tipo de particular importancia de equilibrio heterogéneo es el comprendido en la solubilidad

de sales poco solubles en agua. Cuando una sal de esta naturaleza, por ejemplo el sulfato
bárico, se agita en agua hasta saturación, se establece el equilibrio entre la fase sólida y la
sal totalmente disociada (Maron & Prutton, 2006), es decir, se tiene:

𝐵𝑎𝑆𝑂4 (𝑆) = 𝐵𝑎++ + 𝑆𝑂4−−

en este proceso la constante de equilibrio es

𝐾𝑝𝑠 = 𝑎𝐵𝑎++ 𝑎𝑆𝑂4−−

que podemos expresar así, en cualquier solución saturada con sulfato de bario: el producto
de la actividades de los iones bario y sulfato es constante e igual a 𝐾𝑝𝑠 . A ésta se le
denomina constante de producto de solubilidad, o simplemente producto de la solubilidad, de
la sal, que es característico de cada sustancia (Maron & Prutton, 2006).

Esta constante de producto de solubilidad se usa para diversas sales de baja solubilidad, sin
embargo las sales solubles, como el NaCl y el 𝐾𝑁𝑂3 , que tienen valores de 𝐾𝑝𝑠 muy grandes,
no se tienen en cuenta.

4. MATERIALES Y REACTIVOS

1. Beaker
2. 4 Tubos de ensayo
3. Agitador de vidrio
4. Banda elástica
5. Placa de calefacción
6. Termómetro
7. Balanza analitica
8. 2,5 g NaNO3
9. Agua destilada

5. METODOLOGÍA
 Obtención “Solubilidad y Cristalización para el nitrato de potasio”

3) Pese 0.25, 0.50, 0.75 y 1 gr

1)Tome un beaker de 250 de KNO3 en una balanza
2) Tome 4 tubos de ensayo,
ml, llénelo con agua hasta analiticia, y deposite las
atelos a un agitador y llene
la mitad. A su vez tome una cantidades pesadas de menor
cada uno con 1 ml de H2O.
de plancha a mayor peso en los tubos
Enumere los tubos de 1 a 4
de calentamiento y previamente enumerados de 1
enciendala a4

5) Observe el proceso de
6) Luego de completar el
solubilidad de manera
paso 5, retire el beaker con 4) introduzca los tubos en el
individual para cada tubo.
los tubos, déjelos enfriar y beaker y sometalos a un
Registre la temperatura y el
apague la plancha de baño de maria
tiempo a la cual se
calentamiento .
evidencia el mismo.

7) Observe el proceso de 8) Después de completado

cristalización para cada uno el paso 7, deseche los 9) Por último realice una
de los tubos. Registre la reactivos de manera gráfica de solubilidad vs
temperatura y tiempo a la adecuada y lave los cristalización con los datos
cual se da la cristalización materiales de laboratorio tomados durante la
del soluto . previamente usados práctica.

NOTA.
Utilice hielo para el
proceso de cristalización
o descenso crioscópico
si es necesario.

6. RESULTADOS

En la Tabla 1 se presentan los datos obtenidos experimentalmente en el desarrollo de la

metodología, las temperaturas de solubilización se midieron sin problema, sin embargo en la
medición de las temperaturas de cristalización se presentaron inconsistencias en los dos 2
últimos tubos, donde a pesar de utilizar hielo y disminuir la temperatura por debajo de los 0°C
no se obtuvieron los resultados esperados.
 Tabla 1. Datos experimentales
Tub NaNO3 (g) T° Solubilización (°C) T° Cristalización (°C) Solubilidad (g/ml)
o

1 0.25 22 - 0.25

2 0.5 28 - 0.5

3 0.75 35 -5 0.75

4 1 49 10 1

Fuente: Autores

Grafica 1. ???

Nota la solubilidad Teórica fue tomada de: (Garcés M, s/f)

Grafica 2. ???
7. CÁLCULOS

8. DISCUSIÓN
Curva de solubilidad

Dada la naturaleza del soluto, una sal inorgánica el proceso de solución ocurre por resultado
de la disociación de la sal en su parte aniónica y catiónica (Brown, LeMay Jr, Bursten, &
Burdge, 2004), es decir que la sal se disocia en el anión nitrato(de valencia menos uno) y en
el catión sodio (de valencia más uno), en ese punto los iones van a verse atraídos por los
iones hidronio e hidroxilo disueltos naturalmente en el agua.
Es evidente el comportamiento directamente proporcional frente a la temperatura, es decir
entre mayor sea la temperatura del solvente mayor será la masa de soluto que puede disolver,
lo anterior ocurre debido a que la energía liberada en la reacción de disolución es menor que
la energía requerida para disociarse, es decir una reacción endotérmica, por lo tanto el adición
de más energía en forma de calor facilita la reacción de disociación proveyendo la energía
requerida para romper los enlaces en el soluto permitiendo así que se disocie (Ophardt, 2003)

Conforme con la información obtenida se reporta que la curva de solubilidad hallada está por
debajo de la curva teórica, lo que quiere decir que para todas las temperaturas siempre se
disolvió una cantidad menor de soluto, lo anterior debería atribuirse a los cambios de presión
dado que lo más probable es que la curva de solubilidad haya sido calculada a una atmósfera
de presión, contrario a las condiciones de laboratorio con una presión de 0,73 atmósferas, sin
embargo conforme con Ophardt (2003) para soluciones con solvente líquido y soluto sólido
la presión no afecta de manera significativa la solubilidad, lo que llevaría a pensar que es
probable que la diferencia se atribuya a la incertidumbre dada la metodología utilizada en
tanto al mantener una fuente de calor la temperatura está en aumento constantemente por lo
que es posible que las temperaturas reportadas sean distintas a la temperatura precisa sobre
la cual se disolvio la sal, este comportamiento tambien se materializó en una modelación
matematica distinta en tanto la solubilidad experimental es mas próxima a una curva
logaritmica mientras que la teórica se asemeja a una recta

9. CONCLUSIONES

- Con base en observado, retomando lo consultado y lo analizado, se puede afirmar

que se

- Como resultado del análisis se logró evidenciar que la temperatura y la presión juegan
un papel importante en los procesos de solubilidad, la temperatura como variable
permite modificar el punto de solubilidad para diferentes solutos principalmente sales,
esto confiere una gran ventaja para la manipulación y conservación de soluciones en
circunstancias no ideales o adversas de temperatura y sin que sufran modificación
alguna. La presión como constante en los procesos de solubilidad permite un ahorro
de energía para llevar a cabo dicho desarrollo, ya que a una menor presión
atmosférica se tiene una menor fuerza en la unión de enlaces de cada compuesto (
solutos y solvente), a su vez se requerirá una menor fuente de energía para romper
estos enlaces atómicos y así generar una solución (homogénea o heterogénea) a
condiciones no ideales. Estos aspectos pueden llegar a tener grandes aplicaciones en
los campos de la ingeniería y la industria principalmente.

- Bajo las condiciones de laboratorio, se evidenció

 - Como propuesta para mejorar el entendimiento de los fenómenos relativos a la
solubilidad, se plantean estrategias encaminadas a mejorar el procedimiento
experimental y a cumplir a cabalidad las buenas prácticas de laboratorio. Durante la
experimentación resultó infructuoso medir los puntos de cristalización en los dos
últimos tubos de ensayo, se atribuye que la pureza de los reactivos, así como la
manipulación y limpieza de los instrumentos pudieron haber afectado notablemente la
lectura de los datos obtenidos, aunque la temperatura para lograr la cristalización se
llevó muy por debajo (-4°C) de la temperatura inicial con la cual se inició el proceso,
no se llevó a cabo el fenómeno esperado en la sultimas 2 muestras, sin embargo fue
muy tedioso hacer que la temperatura descendiera aún más en las condiciones de
laboratorio, por ende también se debería contar con un mecanismo que pueda facilitar
esta labor para contrastar adecuadamente los resultados y el análisis.

- Desde la ingeniería ambiental se concluye que, los conceptos de solubilidad son de

relativa importancia en los procesos de descontaminación y el tratamiento de aguas
residuales. En estos procesos deben considerarse la solubilidad y la cristalización,
especialmente cuando las aguas residuales contienen sales muy solubles que deben
ser eliminadas, por medio del conocimiento de estas técnicas físico químicas se puede
emplear un tratamiento primario sin tener que someter los efluentes a procesos más
complejos y generando un elevado grado de eficiencia a partir de la aplicación de
estas propiedades de las soluciones. Adicionalmente, este método no necesita del
uso de reactivos químicos, ya que sólo se necesita modificar la temperatura, haciendo
aún más práctico su uso. La solubilidad o cristalización a diferentes temperaturas va
a permitir a las industrias con aguas residuales que contengan sales muy solubles
alcanzar altos estándares de descontaminación en sus vertimientos, mientras
mantienen o disminuyen incluso los costes operacionales en comparación con
anteriores opciones.

10. BBFA

Capparelli, A. (2013). FISICOQUÍMICA BÁSICA. 1st Ed. La Plata, Buenos Aires, Argentina:
Editorial de la Universidad de La Plata, pp.561-565

Chang, R., College, W., Ramiŕ ez Medeles, M. and Lanto Arriola, M. (2002). Quim
́ ica. 7th Ed.
México: McGraw-Hill, pp.672,673,674.

Levine, I. (2013). Principios de fisicoquimica. 5th Ed. City university of New York Brooklyn,
New York: Mcgraw-Hill Interamerican, pp.453-455.

́ ica. México, D.F.:

Maron, S. and Prutton, C. (2006). Fundamentos de fisicoquim
Limusa/Noriega, pp. 467.

Petrucci, R.; Harwood, W., & Herring, F. (2003). Química General. Enlace químico y estructura
de la materia. 8ª Ed. México DF: Prentice Hall.

Brown, T. L., LeMay Jr, E., Bursten, B. E., & Burdge, J. R. (2004). Química. La ciencia central.
(G. Mendoza Trujano, Ed.) (9a ed.). México D.F: Pearson Educación.
Garcés M, I. (s/f). Nitrato de sodio. Antofagasta: Universidad de Antofagasta. Recuperado de
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Ophardt, C. E. (2003). Temperature/Pressure on Solubility. Recuperado el 14 de octubre de
2019, de http://chemistry.elmhurst.edu/vchembook/174temppres.html