disoluciones formas de expresar las soluciones

Disoluciones. Propiedades

coligativas

DISOLUCIONES

• Una disolución es una mezcla homogénea

de dos o más sustancias en proporción

variable.

• En general, nos referimos a la mezcla

homogénea de dos sustancias.

• En muchas ocasiones el disolvente es el

agua, disolvente universal por excelencia.

. Disolvente y soluto

• En una disolución, o solución, el

disolvente es la sustancia que hace de

medio de disolución v suele estar en

mayor proporción que el soluto.

. Disolvente y soluto

• El soluto es la sustancia que se disuelve v

suele estar en menor proporción.

. Disolvente y soluto

• Una disolución es diluida Si contiene una

pequeña proporción de soluto; y es

concentrada Si la proporción es algo

mayor.

. Disolvente y soluto

• Estos son términos vagamente

cualitativos.

• Una disolución es no saturada si contiene

menor cantidad de soluto que la

disolución saturada.

. Disolvente y soluto

• Si se añade más soluto a una disolución no

saturada, éste se disuelve.

• Una disolución es saturada Si el soluto

disuelto está en equilibrio con el no

disuelto.

. Disolvente y soluto

• Se dice que ya no admite más soluto a esa

temperatura.

• Una disolución es sobresaturada Si

contiene más soluto disuelto que el

correspondiente a la disolución saturada.

• Es inestable en presencia de un pequeño

exceso de soluto.

. Disolvente y soluto

• La solubilidad de un soluto en un

disolvente es la cantidad de soluto que se

disuelve en una .determinada cantidad de

disolvente.

• La solubilidad depende de la temperatura.

. Disolvente y soluto

• Las sustancias que se disuelven en el agua se

pueden clasificar en:

• No electrólitos.

• Sus disoluciones no conducen la corriente

eléctrica.

• Estas sustancias son generalmente de tipo

molecular y se disuelven como moléculas, es

decir, no se disocian al disolverse.

. Disolvente y soluto

• Electrólitos.

• Sus disoluciones acuosas conducen la

corriente.

• Al disolverse se disocian en iones.

• En general, son compuestos iónicos (por

ejemplo, NaCl), pero también algunos

compuestos covalentes, como el gas HCl, se

disuelven dando iones.

FORMAS DE EXPRESAR LA

CONCENTRACIÓN

. Disolvente y soluto

• La concentración de una disolución es

una medida de la cantidad de soluto que

hay en ella.

• Se puede expresar de distintas formas:

Molaridad

• Es el número de moles de soluto

contenidos en cada litro de disolución. Se

simboliza con la letra M.

. Molaridad

• donde n es el número de moles de soluto y

V el volumen, expresado en litros, de

disolución.

• En La segunda igualdad, m(s) es el

número de gramos de soluto y M es la

masa molecular del soluto.

EJEMPLO:

• Una disolución 0,1 M (0,1 molar) de HCI

contiene 3,65 g de HCI por cada litro de

disolución, ya que 3,65 g es la décima

parte de un mol de ácido clorhídrico (la

masa molecular del HCI es 36,5).

EJEMPLO:

• Una disolución 1 molar de HCI contiene

36,5 g de HCI por cada litro de disolución

y se expresa como 1 M.

. Molalidad

• Es el número de moles de soluto

contenidos en cada kilogramo de

disolvente. Se simboliza con la letra m.

. Molalidad

• donde n es el número de moles de soluto y

m(d) es el número de kilogramos de

disolvente en los que están contenidos.

. EJEMPLO

• Una disolución constituida por 36,5 g de

HCI y 1.000 g de agua es 1 molal; se

expresa a 1 m

Normalidad

• Es el número de equivalentes-gramo de

soluto contenidos en 1 litro de disolución.

Normalidad

• donde n° Eq-g(s) es el número de

equivalentes de soluto y v la valencia del

compuesto.

• El equivalente-gramo o equivalente de

una sustancia, Eq-g, depende de la

reacción que experimenta.

Normalidad

• Se calcula así:

• Si es un ácido, se divide su molécula-gramo

entre el número de hidrógenos ácidos, o

iones H+, que sustituye o neutraliza.

• Así, el equivalente-gramo del ácido

sulfúrico (H2SO4) son 49 g de ácido; el

equivalente-gramo del HCI son 36,5 g.

Normalidad

• Si es una base, se divide su molécula-

gramo entre el número de oxhidrilos, o

iones OH, que sustituye o neutraliza.

• Así, el equivalente-gramo del hidróxido de

calcio, Ca(OH)2, Son 37 g de dicha base

• el equivalente-gramo del hidróxido sódico

NaOH son 40 g de hidróxido sódico.

Normalidad

• Si es una sal, se divide la molécula-gramo

de la Sal entre el producto del número de

H (iones H) y de OH (iones OH) del ácido

y base de las que deriva. De otro modo, se

divide el mol de la sal entre el producto

del número de átomos de metal por su

valencia.

Normalidad

• Si va a intervenir en una reacción redox,

se divide su masa molecular entre el

número de electrones que va a ganar o

perder en la reacción.

• El miliequivalente-gramo, o

miliequivalente, es la milésima parte del

equivalente-gramo. .

EJEMPLO:

• El equivalente-gramo del CaCl2 son 55 g,

resultado de dividir la molécula-gramo del

cloruro de calcio, 110 g, entre el producto 1

x 2; siendo 1 el número de hidrógenos del

HC1, y 2 el número de oxhidrilos del

Ca(OH)2.

• Obsérvese que 1 es el número de átomos de

calcio y 2 es su valencia.

Relación entre normalidad y

molaridad

• De las expresiones de normalidad y

molaridad se puede concluir que están

relacionadas según la expresión

•N = M*v

. Gramos por litro

• Es el número de gramos de soluto

disueltos por litro de disolución. Su

símbolo es g,/l

. Gramos por litro

• donde m(s) es el número de gramos de

soluto contenidos en V litros de

disolución.

EJEMPLO:

• Si se disuelven 58,5 g de NaCl en agua

hasta completar 1 litro de disolución, la

concentración de ésta seria 58,5 g/1.

Porcentaje en masa o riqueza

• Es el número de gramos de soluto

disueltos que hay por cada 100 g de

disolución. Se simboliza con el signo %.

EJEMPLO:

• Una disolución acuosa de ácido sulfúrico

al 10% contiene 10 g de ácido por cada

100 g de disolución.

Porcentaje en volumen

• Es el número de gramos de soluto que

hay. en 100 cm' de disolución.

. Fracción molar

• Es ci número de moles de soluto dividido

por el número total de moles.

. . Fracción molar

• donde n es el número total de moles que

hay en la disolución.

• La suma de las fracciones molares de

todos los componentes de una disolución

es igual a 1.

• Obsérvese que la fracción molar no tiene

unidades de medida.

EJEMPLO:

• Si un recipiente cerrado contiene una mezcla

de 5 moles de nitrógeno y 15 de oxigeno, la

fracción molar de nitrógeno será 5/(5 + 15) =

0,25 y la fracción molar de oxigeno será

15/(5 + 15) = 0,75.

• Obviamente, la suma de las fracciones

molares de todos los componentes de una

disolución es 1.

ppm

• Es una expresión de la concentración y

significa el número de partes por millón.

Se utiliza para concentraciones muy

pequeñas.

EJEMPLO:

• Si en una disolución acuosa hay 2 ppm de

Ag+. esto significa que 1.000.000 g de

disolución contienen 2 g de Ag+, es decir.

2 g por tonelada de disolución.

. EJEMPLO:

• Siempre que haya que pasar de una

relación soluto-disolvente en masa-masa a

otra en masa-volumen o viceversa, es

necesario conocer la densidad de la

disolución para poder pasar de una

expresión de la concentración a otra.

. densidad

• La densidad es la masa de disolución

contenida en la unidad de volumen de

disolución. Se representa por la letra

griega ρ

. densidad

• Las unidades de concentración referidas a

volumen dependen de la temperatura,

dado que aquél varía al cambiar ésta.

• No ocurre lo mismo con la molalidad o

fracción molar.

PROPIEDADES COLIGATIVAS

• Cuando se añade un soluto a un

disolvente, algunas propiedades de éste

quedan modificadas, tanto más cuanto

mayor es la concentración de la disolución

resultante.

• Estas propiedades (presión de vapor,

punto de congelación, punto de ebullición

y presión osmótica) se denominan

coligativas por depender Únicamente de

la concentración de soluto,- no dependen

de la naturaleza o del tamaño de las

moléculas disueltas.

• Las leyes siguientes se refieren a

disoluciones diluidas de no electrolitos,

esto es, sustancias que no se disocian

cuando se disuelven. En la disolución de

un electrólito, debido a su disociación en

aniones y cationes, hay más partículas por

mol de sustancia disuelta que lo que indica

la molalidad de la disolución; y por ello. se

observan propiedades coligativas

anormales.

• Las propiedades coligativas permiten

determinar masas moleculares.

PRESION DE VAPOR

• Cuando un liquido puro está en equilibrio,

con su vapor a una temperatura

determinada, se denomina presión de

vapor a la presión ejercida por el vapor

en equilibrio con su liquido.

PRESION DE VAPOR

• A una determinada temperatura, la presión

de vapor de una disolución de un soluto

no volátil es menor que la del disolvente

puro (Fig.1). La ley de Raoult expresa la

dependencia de esta variación con la

concentración. Su expresión matemática

es

PRESION DE VAPOR

PRESION DE VAPOR

• También se puede expresar así:

Figura 1. Descenso de la presión de vapor de una

disolución en relación con la del agua pura.

ASCENSO

EBULLOSCOPICO

• Se llama ascenso ebulloscopio al

aumento de la temperatura de ebullición

de un disolvente cuando se le añade un

soluto.

• Esta variación depende de la naturaleza

del disolvente y de la concentración de

soluto.

ASCENSO

EBULLOSCOPICO

• El ascenso ebulloscópico viene dado por

la expresión

ASCENSO

EBULLOSCOPICO

• donde t es la temperatura de ebullición de

la disolución; te la temperatura de

ebullición del disolvente puro; Ke es la

constante ebulloscópica molal del

disolvente; y m la molalidad de la

disolución. Ke viene dado por la expresión

ASCENSO

EBULLOSCOPICO

• donde:

• R = la constante de los gases.

• te = la temperatura de ebullición del

disolvente puro.

• le = su calor latente de ebullición.

DESCENSO CRIOSCOPICO

• Se llama descenso crioscópico, Ate, a la

disminución de la lemperatura defusión (o

de congelación) de tin disolvente cuando

se le añade tin soluto. Esta variación

depende de la naturaleza del disolvente y

de la concentración de soluto. El descenso

crioscôpico viene dado por la expresión

DESCENSO CRIOSCOPICO

DESCENSO CRIOSCOPICO

• Δtc = La temperatura de congelación de la

disolución.

• tc = la temperatura de congelación del

disolvente puro.

• K0 = la constante crioscópica molal del

disolvente.

• m = la molalidad de la disoluciôn.

DESCENSO CRIOSCOPICO

• K0 viene dado por la expresión

DESCENSO CRIOSCOPICO

• donde:

• R = la constante de los gases.

• tc = la temperatura de congelación del

disolvente puro.

• lc = es el calor latente de solidificación.

PRESION OSMOTICA

• Cuando se separan una disolución y su

disolvente puro por medio de una

membrana semipermeable (membrana que

deja pasar ci disolvente pero no el soluto)

el disolvente pasa más rápidamente a la

disolución que en sentido contrario. Esto

es lo que se entiende por osmosis.

PRESION OSMOTICA

• La presión osmótica, Π, viene dada por

la diferencia entre los niveles de

disolución y de disolvente puro.

• Su expresión viene dada por la ecuación

de Van't Hoff:

PRESION OSMOTICA

PROBLEMAS DE APLICACION

PROBLEMA N° 1

• ¿Cuantos gramos de disolución al 3% de

NaCl se necesitarán para tener 5 g de

NaCl puro?

Solución

• Una disolución al 3% contiene 3 g de

soluto en cada 100 g de disolución. Se

plantea la proporción

PROBLEMA N° 2

• Calcular la molaridad de una

disolución que se ha preparado

diluyendo 1 mol de

• CH3—CH2OH hasta completar 2 litros

de disolución.

Solución

• De la definición de molaridad.

PROBLEMA N° 3

• Hallar la molalidad de una disolución

que contiene 34,2 g de azúcar

(C12H22O11 ). Disueltos en 250 g de

agua.

PROBLEMA N° 4

• Calculamos previamente el número de

moles; el mol de C12H22011 es:

• C = 12*12 = 144

• H =22*1 = 22

• O = 11*16 = 176

• C12H22011 = 342 gr

Solución

PROBLEMA N° 5

• Una disolución de alcohol metílico en

agua es 1,5 molal. Calcular el número de

gramos de Alcohol que estarán contenidos

en 2,75 kg de agua.

Solución

Solución

• Sustituyendo en la expresión de la

molalidad:

Solución

Solución

• Para conocer el número de gramos es

necesario conocer la masa molecular del

alcohol metílico (CH30H), que es 32. Por

tanto:

PROBLEMA N° 6

• Averiguar la fracción molar de agua y

glicerina (CH2OH—CHOH--CH20H) en

una disolución que contiene 72 g de agua

y 92 g de glicerina.

Solución

Solución

• Por tanto, la disolución está compuesta

por 1 mol de glicerina y 4 moles de agua.

Las fracciones molares son:

Solución

Solución

Solución

• Se puede observar que la suma de ]as

fracciones molares vale 1.

PROBLEMA N° 7

• Hallar en ppm la, concentración de

aluminio en una muestra, Si SU riqueza en

aluminio es del 0,0010%.

Solución

PROBLEMA N° 1

• Un ácido sulfúrico comercial contiene

un 96% en masa de ácido, y su

densidad es 1,86 g/cm3. a) Cuál es su

molaridad? b) ,Qué volumen se necesita

para preparar 1 litro de disolución 0,5

M?

Solución

• a) Utilizando el dato de densidad,

calculamos los gramos de disolución

contenidos en 1 litro:

Solución

• El % en masa permite averiguar la

cantidad de H2S04 puro que hay:

Solución

Solución