calculo de concentraciones
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Para deber de fisicoquimicaTRANSCRIPT
Disoluciones y cálculos 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.
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
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.
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.
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
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
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
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
......
...
....
..
.
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.
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
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
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
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
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
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
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