APUNTES Nº 9 SOLUCIONES DEFINICION DE SOLUCION: “ MEZCLA HOMOGÉNEA DE DOS O MÁS COMPONENTES “ TIPOS DE SOLUCIONES: - SOLUCIONES LÍQUIDAS - SOLUCIONES SÓLIDAS ( ALEACIONES) POR EJEMPLO EL BRONCE , FORMADO POR COBRE Y ZINC ( LAS SOLUCIONES QUE INTERESAN EN ESTE CAPÍTULO SON LAS SOLUCIONES LÍQUIDAS) TODA SOLUCIÓN ESTA FORMADA POR UN SOLUTO Y UN SOLVENTE O DISOLVENTE SOLUTO: SUSTANCIA SÓLIDA O LIQUIDA QUE SE DISUELVE EN UN SOLVENTE O DISOLVENTE. POR EJEMPLO: CUANDO SE DISUELVE SAL COMÚN EN AGUA. LA SAL CORRESPONDE AL SOLUTO Y EL AGUA AL DISOLVENTE O SOLVENTE. CUANDO SE DISUELVE ALCOHOL EN AGUA , EL SOLUTO ES EL ALCOHOL Y EL AGUA EL SOLVENTE O DISOLVENTE. SOLVENTE Ó DISOLVENTE : CORRESPONDE AL LÍQUIDO QUE DISUELVE AL SOLUTO EJEMPLOS DE DISOLVENTES : AGUA , ALCOHOL, Y UNA GRAN MAYORÍA DE COMPUESTOS ORGÁNICOS: CETONAS , ÉTERES, ALCOHOLES ETC.). (EN ESTE CAPITULO INTERESAN LAS SOLUCIONES EN QUE EL SOLVENTE ES EL AGUA Y SE DENOMINAN SOLUCIONES ACUOSAS.) UNA SOLUCIÓN GENERALMENTE ES TRANSPARENTE, AUNQUE PUEDE SER COLOREADA Y PASA A TRAVÉS DE LOS FILTROS. GENERALMENTE SE REQUIEREN MEDIOS FÍSICOS PARA SEPARAR EL SOLUTO DEL SOLVENTE (EJ. EVAPORACIÓN, DESTILACIÓN) SOLUBILIDAD: “ CANTIDAD DE SOLUTO NECESARIA PARA FORMAR UN SOLUCIÓN SATURADA EN UNA CANTIDAD DADA DE SOLVENTE A UNA TEMPERATURA DADA.”
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APUNTES Nº 9 SOLUCIONES
DEFINICION DE SOLUCION:
“ MEZCLA HOMOGÉNEA DE DOS O MÁS COMPONENTES “
TIPOS DE SOLUCIONES:
- SOLUCIONES LÍQUIDAS- SOLUCIONES SÓLIDAS ( ALEACIONES) POR EJEMPLO EL BRONCE , FORMADO
POR COBRE Y ZINC ( LAS SOLUCIONES QUE INTERESAN EN ESTE CAPÍTULO SON LAS SOLUCIONES LÍQUIDAS)
TODA SOLUCIÓN ESTA FORMADA POR UN SOLUTO Y UN SOLVENTE O DISOLVENTE
SOLUTO: SUSTANCIA SÓLIDA O LIQUIDA QUE SE DISUELVE EN UN SOLVENTE O DISOLVENTE.
POR EJEMPLO: CUANDO SE DISUELVE SAL COMÚN EN AGUA. LA SAL CORRESPONDE AL SOLUTO Y EL AGUA AL DISOLVENTE O SOLVENTE.
CUANDO SE DISUELVE ALCOHOL EN AGUA , EL SOLUTO ES EL ALCOHOL Y EL AGUA EL SOLVENTE O DISOLVENTE.
SOLVENTE Ó DISOLVENTE : CORRESPONDE AL LÍQUIDO QUE DISUELVE AL SOLUTO
EJEMPLOS DE DISOLVENTES : AGUA , ALCOHOL, Y UNA GRAN MAYORÍA DE COMPUESTOS ORGÁNICOS: CETONAS , ÉTERES, ALCOHOLES ETC.).
(EN ESTE CAPITULO INTERESAN LAS SOLUCIONES EN QUE EL SOLVENTE ES EL AGUA Y SE DENOMINAN SOLUCIONES ACUOSAS.)
UNA SOLUCIÓN GENERALMENTE ES TRANSPARENTE, AUNQUE PUEDE SER COLOREADA Y PASA A TRAVÉS DE LOS FILTROS.
GENERALMENTE SE REQUIEREN MEDIOS FÍSICOS PARA SEPARAR EL SOLUTO DEL SOLVENTE (EJ. EVAPORACIÓN, DESTILACIÓN)
SOLUBILIDAD:
“ CANTIDAD DE SOLUTO NECESARIA PARA FORMAR UN SOLUCIÓN SATURADA EN UNA CANTIDAD DADA DE SOLVENTE A UNA TEMPERATURA DADA.”
“LA SOLUBILIDAD DEL NaCL (SAL COMÚN) EN AGUA A OºC ES DE 35.7 GRAMOS EN 100 Gr DE H2O” .
ES DECIR, QUE SI SE MEZCLAN 35.7 GRAMOS DE NACL EN 100 Gr Ó 100 ML DE AGUA SE OBTIENE UNA SOLUCION SATURADA DE NACL
CUANDO LA CANTIDAD DEL SOLUTO ES INFERIOR SE TIENE UNA SOLUCIÓN NO-
SATURADA. MIENTRAS MENOS SOLUTO, EN ESTE CASO , DE NACL, SE DISUELVAN EN 100 ML DE AGUA, SE OBTIENEN SOLUCIONES CADA VEZ MAS DILUIDAS.
UNA SOLUCIÓN PUEDE SER SOBRE-SATURADA, CUANDO LA CANTIDAD
DE SOLUTO SUPERA SU SOLUBILIDAD EN UN DETERMINADO
SOLVENTE .
EN ESTE CASO LA CANTIDAD DE SOLUTO ES MAYOR, Y QUEDA VISIBLEMENTE SOLUTO SIN DISOLVER.
FACTORES QUE AFECTAN LA SOLUBILIDAD
1. EFECTO DE SOLUTO Y SOLVENTE EN GENERAL CUANDO EL SOLUTO TIENE CARACTERÍSTICAS SIMILARES AL SOLVENTE AUMENTA LA SOLUBILIDAD.
POR EJEMPLO CUANDO TIENE SIMILAR POLARIDAD (UN SOLUTO IÓNICO SE DISOLVERÁ CON MAYOR FACILIDAD EN UN SOLVENTE IÓNICO)
2. EFECTO DE LA TEMPERATURA
EN GENERAL, LA SOLUBILIDAD AUMENTA CON LA TEMPERATURA ( ESTE ES UN PROCESO ENDOTÉRMICO)
CUANDO EL PROCESO ES EXOTÉRMICO SE PUEDE DAR UNA DISMINUCIÓN DE LA SOLUBILIDAD.
EN EL CASO DE LOS GASES LA SOLUBILIDAD DISMINUYE CON EL AUMENTO DE LA TEMPERATURA.
3. EFECTO DE LA PRESION
LA SOLUBILIDAD DE LÍQUIDOS Y SÓLIDOS NO SON AFECTADOS POR LA PRESIÓN. EN CAMBIO LA PRESIÓN AFECTA LA SOLUBILIDAD DE LOS GASESA MAYOR PRESION AUMENTA LA SOLUBILIDAD DE LOS GASES
CONCENTRACIÓN DE LAS SOLUCIONES:
DEFINICIÓN DE CONCENTRACIÓN:
ES LA RELACIÓN DE CANTIDAD DE SOLUTO PRESENTE EN UNA CANTIDAD ESPECÍFICA DE SOLUCIÓN O SOLVENTE.
SOLUCIONES DILUIDAS:
ES UNA SOLUCIÓN CON UNA CONCENTRACIÓN DE SOLUTO RELATIVAMENTE PEQUEÑA
SOLUCIONES CONCENTRADAS:
ES UNA SOLUCIÓN CON UNA CONCENTRACIÓN DE SOLUTO RELATIVAMENTE ALTA
UNIDADES DE CONCENTRACIÓN
- UNIDADES FÍSICAS- UNIDADES QUÍMICAS
Unidades Físicas:
Se expresan en función del porcentaje: - porcentaje peso en peso ( % p / p)- porcentaje peso volumen ( %p /v )- porcentaje volumen en volumen (% v / v )
¿ Cuántos gramos de NaCl y cuantos ml de agua se requieren para preparar 150 gr de solución al 4.0 % p/p
4.0 gr de NaCl -------------------- 100 gr de solución X gr de NaCl ------------------- 150 gr de solución
X = 6.0 gr de NaCl y 144 ml de agua
Preparación:
1. Se pesan 6.0 gramos de NaCl y se pone dentro de un vaso2. Se miden lo más exactamente posible 144 ml de agua y se añaden al vaso que
contiene la sal3. Se agita para disolver4. Se transfiere a un frasco ó botella y se etiqueta
Problema 3
Preparar 500 gr de solución de H2SO4 al 10 % p/p , a partir de un H2SO4 concentrado de 98 % p/p y densidad 1.8 gr /ml
Paso Nº1 10 gr de H2SO4 ...........100 gr de solución X gr de H2SO4 ………… 500 gr de solución
X = 50 gr de H2SO4 (puros)
Paso Nº 2
100 gr de solución ....................... 98 gr puros de H2SO4
X gr de solución ....................... 50 gr puros de H2SO4
X = 51.02 gr de sol. de H2SO4 concentrado
Paso Nº 3
1.8 gr de H2SO4 ............................. 1 ml de la solución conc.51.02 gr de H2SO4 ...........................X ml de la solución conc. X = 28.3 ml de la soluc. conc.de H2SO4
Preparación:
Se miden con un instrumento volumétrico ( pipeta) 28.3 ml de la solución concentrada. de H2SO4La cantidad de agua se calcula de la siguiente manera:
28.3 ml del H2SO4 pesan 51.02 - 500 gr = 448.8 ml ó gr de H2O
PORCENTAJE PESO / VOLUMEN
Def: masa de soluto disuelta en 100 ml de solución
Prob. 1.
Se disuelven 30 gr de NaCl en 500 ml de solución. Calcular el % p/v de la solución
30 gr de NaCl ............................ 500 ml de soluciónX gr de NaCl.............................. 100 ml de solución
X = 6 %p/v
Prob 2
Preparar 1 litro de solución de KNO3 ( nitrato de potasio ) al 15 % p/v
15 gr de KNO3 ........................... 100 ml de soluciónX gr de KNO3 ...........................1000 ml de solución
X 150 gramos
Preparación:
1. Se pesan 150 gr de la sal
2. Se disuelve en suficiente agua hasta completar 1lt de solución
Prob.3
Preparar 500 ml de solución de HNO3 al 10 % p/v , a partir de un HNO3 concentrado de 63 % p/p y densidad 1.3 gr/ml
Paso 1:
100 ml de solución .......... deberán existir .........10 gr de HNO3
500 ml de solución ..............................................X gr de HNO3
X = 50 gr de HNO3 puros
Paso 2
100 gr de solución de HNO3 conc.............63 gr puros de HNO3
X gr de solución de HNO3 conc. .......... 50 gr puros de HNO3
X = 79.36 gr = 79.4 gr de solución de HNO3 conc.
Paso 3
1.3 gr de solución de HNO3 ..................... 1 ml de la solución
79.4 gr de solución de HNO3 .....................x ml de la solución
PMPeq-gr = ---------- Carga total del catión o anión
PMPeq-gr NaCl = -------- 1
PMPeq-gr CaCl2 = ----------
2
PMPeq-gr Na2SO4 = ---------- 2
PMPeq-gr Al2(SO4)3 = --------- 3
PROBLEMAS TIPOS
1.- Calcular la N de una solución que contiene 0.70 gr de NaOH disueltos en 2 litros de solución
eq-gr del NaOH N = --------------------------- ; L de solución gr eq-gr de NaOH = ---------- Peq-gr
0.70 eq-gr de NaOH = ---------- = 0.0175 eq-gr 40 0.0175 N = ----------- 2 N = 0.0088 N ( eq-gr / L )
2. Preparar 500 ml de solución de H2SO4 0.25 N , a partir de una solución concentrada de H2SO4 de concentración 98% p/p y densidad = 1.8 gr/ ml
Paso 1 : 0.25 eq-gr de H2SO4 ................... 1 L de solución X eq-gr de H2SO4 .................. 0.5 L de solución
X = 0.125 eq-gr de gr = eq-gr x Peq-gr
98 gr = 0.125 x ---------- = 6.13 gr de H2SO4 puros 2
Paso 2 : ( Se utiliza la concentración del ácido del 98 % p/p)
100 gr de solución de H2SO4 ................ 98 gr puros de H2SO4 X gr de solución de H2SO4 ................ 6.13 gr puros de H2SO4
X = 6.2555 gr de solución (aproximando) X = 6.36 gr de solución
Paso 3 ( Se utiliza la densidad d= 1.8 gr/ ml)
1 ml de solución de H2SO4 ............... 1.8 gr de H2SO4 X ml de solución de H2SO4 ...............6.36 gr puros de H2SO4
X = 3.5 ml de solución del ácido concentrado
MOLALIDAD (m)
Moles de soluto Molalidad = ------------------------ Kgr de solvente
Calcular la molalidad de una solución formada por 0.55 gr de NaOH disueltos en 0.8 Kgr de agua ( 8 L de agua)
moles de NaOH m = ------------------------- Kg del solvente
gr de NaOH Moles de NaOH = -------------------------- PM
0.55 moles = ------------ = 0.01375 moles 40
0.01375 m = ----------- = 0.017 molal 0.8
FRACCIÓN MOLAR (X)
DEFINICIÓN: NÚMERO DE MOLES DEL SOLUTO DIVIDIDO ENTRE EL NÚMERO TOTAL DE MOLES
DE LOS COMPONENTES DE LA SOLUCIÓN
( MOLES DE SOLUTO + NÚMERO DE MOLES DEL SOLVENTE)
LA SUMA DE LAS FRACCIONES MOLARES DE TODOS
LOS COMPONENTES EN LA SOLUCIÓN DEBE SER
IGUAL A LA UNIDAD (1)
moles de solutoX (soluto) = -------------------------------------------------- moles de soluto + moles de solvente
moles del solventeX (sovente) = ------------------------------------------ moles de soluto + moles de solvente
Ejemplo:
Calcular la fracción molar de los componentes de una solución que contiene 36 gr de H2O y 46 gr de glicerina (C3H5 (OH)3
36.0moles de H2O = -------------- = 2 moles 18.0 46.0moles de glicerina = -------------- = 0.50 moles 92.0
2.0XH2O = --------------------- = 0.80
2.0 + 0.50
0.50Xglicerina = --------------- = 0.20
2.0 + 0.50
(Verificación ) : 0.80 + 0.20 = 1.0
PROCESO DE DILUCIÓN
ES MUY FRECUENTE QUE SOLUCIONES O REACTIVOS MUY CONCENTRADOS DEBEN DILUIDOS CON UN SOLVENTE APROPIADO Y DE ESA MANERA OBTENER SOLUCIONES MENOS CONCENTRADAS.
SE PODRÍA DECIR QUE EL PROCESO DE DILUCIÓN SE REALIZA CUANDO A UNA SOLUCIÓN ACUOSA ( SOLVENTE ES EL AGUA ) SE AÑADE MÁS CANTIDAD DE AGUA Y OBTENER UNA SOLUCIÓN DILUIDA O DE MENOR CONCENTRACIÓN.
Problema Tipo:
Se tienen 20 ml de una solución de HCl de concentración 0.020 M , se adiciona agua hasta completar 100 ml de solución
Calcular su nueva concentración: 0.2 M
PARA EFECTOS DE CÁLCULOS HAY QUE TENER PRESENTE QUÉ:
“ CUANDO SE PROCEDE A DILUIR UNA SOLUCIÓN CUYA CONCENTRACIÓN ESTÁ EXPRESADA EN MOLAR, EL NÚMERO DE MOLES DE LA SOLUCIÓN CONCENTRADA ES EL MISMO NÚMERO DE MOLES DE LA SOLUCIÓN DILUIDA”
V1 x M1 = V2 x M2
de donde:
V1 : volumen de la solución concentradaM1 : molaridad de la solución concentrada
V2 : volumen de la solución diluidaM2: molaridad de la solución diluida
Ejemplos:
Qué molaridad tendrá una solución resultante cuando 750 ml de NaOH 5.0 M es diluida a un volumen de 1800 ml Resp: 2.08 M
Qué volumen de agua en ml se requiere para diluir 11 ml de solución de HNO3 0.45 M a una concentración de 0.12 Resp: 30 ml de agua.