Cómo preparar una solución sobresaturada

Introducción

Pregunta de investigación:	¿Cómo afecta la temperatura a la solubilidad?
Años:	Secundaria y superior
Preocupaciones de seguridad:	Este experimento usa una estufa. Use guantes de cocina para manejar la olla y pídale a un adulto que lo ayude.
Hora:	2 horas
Variable independiente: Temperatura Variable dependiente: Grado de cristalización	Variables controladas: tipo de recipiente, cantidad de acetato de sodio, cantidad de agua

Afuera hace un día frío y acabas de entrar para hacer chocolate caliente. Cuando viertes el chocolate en polvo en la leche fría, el polvo se asienta principalmente en la parte superior. Por más que lo intente, parece que no puede disolver el polvo hasta que caliente la leche.

Este proceso de disolución de un soluto en una solución se llama solubilidad y, como puede ver al hacer el chocolate caliente, se ve afectado por la temperatura. Si desea leer más sobre la solubilidad, consulte esta lección: Solubilidad en química: definición y propiedades.

Nuestro objetivo será determinar qué temperatura permite la mayor solubilidad. Si puede aumentar la solubilidad lo suficiente, puede hacer una solución sobresaturada , una solución que contiene más soluto de lo que normalmente se puede disolver. Para hacer esto, crearemos una solución de acetato de sodio y agua. Si la solución está sobresaturada, se produce la cristalización , que es el proceso de unión de las moléculas de soluto en la solución. Si vemos cristalización en nuestras muestras, sabemos que la solución está sobresaturada.

Si primero necesita repasar las soluciones sobresaturadas, consulte esta lección: Solución sobresaturada: definición y ejemplo. Antes de comenzar, piense en qué temperatura, fría, ambiente o caliente, crearía la mayor solubilidad y, por lo tanto, una solución sobresaturada.

Materiales

• 485 gramos (g) de acetato de sodio
• Balanza para pesar el acetato de sodio
• 90 mililitros (mL) de agua
• 3 matraces de vidrio de 500 ml
• Cilindro graduado
• Placa caliente o estufa
• Refrigerador
• Guantes
• Guantes de cocina
• Parafilm
• Termómetro
• Tabla de datos:

Solución	Temperatura (grados Celsius)	Observaciones de cristalización
Agua fría
Agua a temperatura ambiente
Agua caliente

Pasos

1. Primero, etiquete un matraz como “frío”, uno como “temperatura ambiente” y otro como “caliente”.

2. Mida 30 ml de agua y viértalo en el matraz de ‘temperatura ambiente’.

3. Mida 30 ml de agua y viértalo en el matraz “frío”. Ponga el frasco en el refrigerador para mantenerlo fresco.

¡¡Consejo de Seguridad!! Use guantes de cocina y mucha precaución al hervir líquidos. Consiga que un adulto le ayude.

4. Vierta los últimos 30 ml de agua en el matraz ‘caliente’. Calentar en la estufa o en un plato caliente hasta que empiece a hervir. Retírelo del calor.

5. Tome la temperatura de cada uno de los matraces y regístrelo en su tabla de datos.

6. Ahora, vierta con cuidado 160 g de acetato de sodio en cada matraz. Gire suavemente mientras trata de disolver todo el acetato de sodio.

7. Cubra cada matraz con parafilm y deje que alcancen la temperatura ambiente.

8. Cuando todos los matraces tengan la misma temperatura, deje caer con cuidado 1-2 cristales de acetato de sodio en cada matraz. Esté atento a la cristalización y registre sus observaciones en su tabla de datos.

Resultados de la solución sobresaturada

Solución de problemas

Si ninguna de sus soluciones está formando cristales, asegúrese de que las temperaturas sean las correctas cuando disuelva el acetato de sodio. Es posible que deba seguir calentando el agua caliente para que se disuelva por completo. También puede enfriar el agua caliente más rápido para acelerar el paso 7 haciendo correr el matraz con agua fría.

Preguntas de discusión

¿Qué solución estaba sobresaturada? ¿Como supiste?

¿Cómo afectó la temperatura a la solubilidad?

Cómo funciona

Cuando las moléculas están más calientes, obtienen más energía térmica de la fuente de calor y comienzan a moverse más rápido. Las moléculas también se separan más debido a su movimiento. Cuando las moléculas se enfrían, pierden energía térmica y se mueven más lentamente, lo que también hace que se agrupen. Para obtener más información sobre la temperatura y el movimiento molecular, puede leer esta lección: ¿Qué es la temperatura? – Definición y Medida.

Las moléculas se mueven más rápido y se esparcen a temperaturas más altas.

Cuando se calienta una solución, como nuestra agua y acetato de sodio, las moléculas de disolvente se dispersan. Entonces, nuestras moléculas de agua caliente tienen más espacio entre ellas que el agua fría. Dado que hay más espacio entre las moléculas de agua, hay más espacio para que las moléculas de acetato de sodio permanezcan disueltas. Por lo tanto, cuando se calienta una solución, puede contener más soluto.

Las soluciones más calientes pueden contener más soluto

Esta es la clave para hacer una solución sobresaturada. Las soluciones sobresaturadas contienen más soluto de lo que normalmente podrían, como nuestra agua caliente. Cuando la solución se enfría, las moléculas de disolvente se vuelven a unir, desplazando al acetato de sodio. El acetato de sodio busca un lugar adonde ir. Cuando dejó caer los dos cristales al final, el exceso de acetato de sodio en la solución se adhirió a ellos, lo que provocó una rápida formación de cristales. La cristalización es característica de las soluciones sobresaturadas cuando se enfrían.