calculo de concentraciones

18
Disoluciones y cálculos de concentraciones

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Para deber de fisicoquimica

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Page 1: Calculo de concentraciones

Disoluciones y cálculos de concentraciones

Page 2: Calculo de concentraciones

Disoluciones

• Debemos distinguir entre:• Soluto: sustancia que se disuelve.• Disolvente: sustancia en la que se disuelve el soluto, que está en

mayor proporción.• Disolución: conjunto formado por el disolvente y el soluto.

Una disolución es una mezcla homogénea (los componentes no se pueden distinguir a

simple vista) de dos o más sustancias en proporciones variables.

Page 3: Calculo de concentraciones

Clasificación de disolucionesAtendiendo al estado físico inicial del soluto y del disolvente:

(Recordar que la disolución, suele presentar el mismo estado físico que el estado disolvente).

Estado físicoEjemplosSoluto Disolvente Disolución

SólidoSólido

Sólido Aleaciones metálicas (acero)

Líquido Sólido Amalgamas (mercurio)

Gas Sólido Hidrógeno ocluído (Pd y Pt)

SólidoLíquido

Líquido Azúcar en agua

Líquido Líquido Alcohol en agua

Gas Líquido Amoniaco en agua

SólidoGas

Gas ≈ Suspensiones (Humo)

Líquido Gas ≈ Suspensiones (aerosoles)

Gas Gas Aire

Page 4: Calculo de concentraciones

Solubilidad

Depende de varios factores:• Naturaleza del soluto y del disolvente• Temperatura del proceso (por lo general, la

solubilidad aumenta con la T)• Presión

Máxima cantidad de soluto disuelto en una cantidad dada de disolvente, a una

temperatura fija.

Page 5: Calculo de concentraciones

Concentración de disoluciones

)( disolventeodisolucióndeCantidad

solutodeCantidadiónConcentrac

• Expresa la relación o cociente entre la cantidad de soluto y la cantidad de disolución o disolvente.

Cualitativamente

Diluida

Disolución

Es aquella en donde la cantidad de soluto que interviene está en mínima proporción en un volumen determinado.

Concentrada

Tiene una cantidad considerable de soluto en un volumen determinado.

Page 6: Calculo de concentraciones

CONCENTRADA

• LA CANTIDAD DE SOLUTO PERMANECE CONSTANTE CON EL TIEMPO.

• POSEE LA MÁXIMA CANTIDAD DE SOLUTO QUE SE PUEDE DISOLVER EN UNA CANTIDAD DADA DE SOLVENTE.

SATURADA

• LA CONCENTRACION DEL SOLUTO ES MENOR QUE LA DE LA SOLUCION SATURADA.

NO SATURADA

• LA CONCENTRACION DEL SOLUTO ES MAYOR QUE LA CONCENTRACION DE UNA SOLUCION SATURADA.

SOBRESATURADA

Page 7: Calculo de concentraciones
Page 8: Calculo de concentraciones

UNIDADES FÍSICAS

disoluciónL

solutogL

geniónConcentrac Concentración en g/L

Tanto por ciento en Peso (%) 100% disolucióng

solutogpesoen

100% disoluciónml

solutomlvolumenen

Tanto por ciento en volumen (%)

(m/v)

(%m/m)

(%v/v)

Partes por millón

106

.

100

gsolución

solutogppm

luciónLitrosdiso

solutomgppm

Page 9: Calculo de concentraciones

disoluciónL

solutodemolesMolaridad Molaridad (M)

disolventeKg

solutodemolesmolalidad Molalidad (m)

UNIDADES QUÍMICAS

Fracción molar X

1+...

.....

..

XX

X

X

solventesoluto

solvente

soluto

solucióndetotalesmoles

solventemolessolucióndetotalesmoles

solutomolesEs adimensional.Moles de solución= moles de soluto +moles de solvente

Page 10: Calculo de concentraciones

NormalidadEs la cantidad de equivalentes químicos (Eq)de soluto presentes en un litro de solución.

Vsolución

totalsolutoEqN

solucióndeLitros

totalsolutodeeEquivalentNormalidad

...

....

......

solutodeeequivalentun

totalsolutodelMasa

ionesdenúmero

solutomolecularPeso

Eq

Eq

TOTALsoluto

soluto

......

...

....

..

.

Page 11: Calculo de concentraciones

Si es un ácido , el número de iones será el número

de hidrógenos presentes.

Si es una base, el número de iones será el número

de hidróxidos (OH) presentes.

Si es una sal, el número de iones será el número

de iones positivos

Si es una elemento, el número de iones será el

valor de su estado de oxidación.

Page 12: Calculo de concentraciones

Soluto Número de iones

Equivalente del soluto (Eq)

EQUIVALENTE DEL SOLUTO TOTAL

H2SO4 2 98/2=49 Masa del soluto/49

Na(OH) 1 40/1=40 Masa del soluto/40

Ca3(PO3)2 3 278/3=92,66 Masa del soluto/92,66

Ejemplo: Calcular la normalidad de una solución acuosa de hidróxido de sodio que contiene 10 gramos de soluto en un 2 litros de solución.SOLUCIÓN:De la tabla anterior: Eq total=10 gramos/40=0,25NORMALIDAD=0,25/2L=0,125N

NORMALIDAD =MOLARIDAD × NÚMERO DE IONES O VALENCIA

Page 13: Calculo de concentraciones

Ejercicio 4:Calcula la cantidad de sal que contendrán los 150 cm3 de disolución de sal común de concentración 15 g/L

Solución:Según la definición de concentración en gramos litro dada, la disolución a preparar contendrá 15 g de sal común en 1 litro de disolución.

3150 cm disolución3

15 g sal

1000 cm disolución2,25 g de sal

Calculo la cantidad de sal que contendrán los 150 cm3 de disolución:

Para preparar la disolución sigo los siguientes pasos:• Se pesan 2,25 g de sal.• En un vaso se echa una cantidad de agua inferior a 150 cm3 y se disuelve la sal en el agua. • Se completa con agua hasta los 150 cm3

g/L

Page 14: Calculo de concentraciones

Ejercicio 6:¿Qué porcentaje en volumen tendrá una disolución obtenida disolviendo 80 ml de metanol en 800 ml de agua?. Suponer los volúmenes aditivos

Ejercicio 5:Tenemos una disolución de HCl de concentración 35 % (d = 1,18 g/cm3).Determinar el volumen que se debe tomar si se desea que contenga 10,5 g de HCl

% peso

disolucióncmdisolg

disolcm

disolucióng

disolucióngHClg 3

3

4.2418.1

1

.35

1005.10

% volumen

%1.9100880

80%

88080080

disoluciónml

alcoholmlvolumen

mldisoluciónVolumen

Page 15: Calculo de concentraciones

Ejercicio 7:Se dispone de ácido nítrico del 70 % (d = 1,41 g/cm3) y se desea preparar 250 cm3 de una disolución 2,5 M. Indicar cómo se procedería

Solución:Primero calculamos la cantidad de soluto (HNO3) necesario para preparar 250 cm3 de disolución de concentración 2,5 M

3250 cm disol 3

3

2,5 moles HNO.

1000 cm disol30,625 moles HNO

.

30,625 moles HNO 3

3

63,0 g HNO

1 mol HNO339,4 g HNO

Calculamos ahora el volumen de ácido del 70% que contenga esa cantidad de HNO3

339,4 g HNO100 g ácido

370 g HNO

31cm ácido.

1,41 g ácido339,9 cm ácido

Para preparar la disolución deberemos medir 39,9 cm3 de ácido del 70 %, echar agua (unos 150 cm3) en un matraz aforado de 250 cm3 y verter el ácido sobre el agua. A continuación añadir más agua hasta completar los 250 cm3

Molaridad

Page 16: Calculo de concentraciones

Ejercicio 8:Se disuelven 23g de alcohol etílico (C2H6O) en 36g de agua. Halla la fracción molar de cada componente.

Solución:Calculamos las masas molares de cada componente (soluto y disolvente)

Ms (C2H6O) = (2·12 + 6·1 + 16) g/mol = 46 g/mol

Md (H2O) = (2·1 + 16) g/mol = 18 g/mol

Calculamos el número de moles de cada componente:

18.02.0

8.025.0

22.0

25.0

5.0

2

d

ds

XX

XX

Calculamos el número de moles de cada componente:

aguamolesg

molaguagalcoholmoles

g

molalcoholg 2

18

136;5.0

46

123

Fracción molar

Page 17: Calculo de concentraciones

Ejercicio 9:Se dispone de una botella de ácido nítrico del 70% (d = 1,41 g/cm3) y se desea preparar 250 cm3 de una disolución 2,5 M. Indicar cómo se procedería

Solución: Primero calculamos la cantidad de soluto (HNO3) necesario para preparar 250 cm3 de disolución de concentración 2,5 M

33

33

33 4.391

63

1000

5.2250 HNOg

HNOmol

HNOg

dloncm

HNOmolesdloncm

Masa molecular: M (HNO3) = (1 + 14 + 16 · 3) = 63 u

Calculamos ahora el volumen de ácido del 70% que contenga la cantidad determinada de HNO3

ácidocmácidog

ácidocm

HNOg

ácidogHNOg 3

3

33 9.39

41.1

1

70

1004.39

Page 18: Calculo de concentraciones

ContinuaciónUna vez calculadas las cantidades necesarias, procedemos a preparar la disolución:

• En primer lugar deberemos medir 39,9 cm3 del ácido del 70 %

• A continuación echar agua (unos 150 cm3) en un matraz aforado de 250 cm3 y verter el ácido sobre el agua.

• Por último añadir más agua con cuidado (con ayuda de una pipeta) hasta completar los 250 cm3 → Enrasado