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Cristalización y evaporación

Educación secundaria básicaQuímicaEquilibrio instantáneo sólido-líquido para un soluto ilustrativo con solubilidad s(T) = 0.20 + 0.005(T - 20) gramos por gramo de agua

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Acerca de este experimento

Utilice un recipiente de cristalización transparente para comparar el enfriamiento y la evaporación. Ambos pueden reducir la cantidad de soluto que permanece disuelto, pero modifican condiciones distintas. El experimento utiliza un modelo lineal de solubilidad especificado para un material ilustrativo, por lo que se puede comprobar cada predicción de la masa de cristales sin recurrir a una tabla empírica no especificada.

Objetivos de aprendizaje

  • Recupere el soluto enfriando a masa de agua constante y, después, evaporando agua a temperatura constante. Compruebe el balance de soluto.
  • Use los controles directos del aparato, las lecturas numéricas y los ensayos repetibles para comprobar una predicción.
  • Explique qué efectos físicos se incluyen y cuáles se excluyen deliberadamente.

Cómo usarlo

  1. 1Comience con 40 g de soluto en 100 g de agua a 80 grados Celsius. Confirme que todo el soluto puede disolverse.
  2. 2Enfríe hasta 20 grados sin evaporar agua. Anote la masa de cristales y la masa disuelta.
  3. 3Vuelva a 80 grados y evapore el 40 por ciento del agua. Compare el resultado con el enfriamiento.
  4. 4En cada ensayo, sume el soluto disuelto y los cristales. Explique por qué esta suma no cambia aunque disminuya la masa total de la solución.

El modelo

Masa disuelta en equilibrio
Balance de soluto y evaporación del disolvente

Supuestos

  • El material es un soluto ideal ilustrativo, no un modelo ajustado para una sustancia química concreta. La solubilidad aumenta linealmente de 20 g por cada 100 g de agua a 20 grados Celsius a 50 g por cada 100 g de agua a 80 grados.
  • El equilibrio sólido-líquido es inmediato y hay cristales semilla disponibles. Se excluyen la sobresaturación, el retraso de la nucleación, las distribuciones de tamaños de cristal y el calor latente.
  • Solo se evapora el agua. El soluto no es volátil y todo el soluto, tanto sólido como disuelto, permanece en el recipiente. Los cristales representados ilustran la masa; no son moléculas contadas.

Pruébalo en clase

  1. Q1¿Por qué puede aumentar la masa de los cristales mientras la masa total de soluto permanece constante?
  2. Q2¿Cuánta agua debe quedar a 80 grados para que 40 g de soluto permanezcan justo disueltos en este modelo?

Preguntas frecuentes

¿Son datos medidos de nitrato de potasio?

No. La ley de solubilidad es un modelo ilustrativo explícito. Los materiales reales requieren sus propias curvas de solubilidad medidas.

¿Por qué aparecen cristales inmediatamente cuando disminuye la capacidad de disolución?

El modelo supone que hay equilibrio y que ya existen cristales semilla. No predice el tiempo de nucleación ni la cinética de crecimiento.