DISOLUCIONES

22

Contenidos (1)

1.-   Sistemas materiales.

2.-   Disoluciones. Clasificación.

3.- Concentración de una disolución3.1.    En g/l (repaso).

3.2.    % en masa (repaso).

3.3.   % en masa/volumen.

3.4.    Molaridad.

3.5.    Fracción molar

33

Contenidos (2)

4.-  Preparación de una disolución.

5.-  Fenómeno de la disolución.6.-   Solubilidad.

7.- Propiedades coligativas de las disoluciones (cualitativamente).

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SISTEMAS MATERIALES

Elem ento C om puesto

Susta ncia s pura s

MezclaH om ogénea

MezclaH eterogénea

Mezclacolo ida l

Suspensión

Mezcla

S istem a m a teria l

REPASO

55

DISOLUCIÓN (Concepto)

Es una mezcla homogénea de dos o mas sustancias químicas tal que el tamaño molecular de la partículas sea inferior a 10--9 m.

Se llama mezcla coloidal cuando el tamaño de partícula va de 10-9 m a 2 ·10-7 m.

Se llama suspensión cuando el tamaño de las partículas es del orden de2 ·10-7 m.

66

Componentes de una disolución

Soluto (se encuentra en menor proporción).

Disolvente (se encuentra en mayor proporción y es el medio de dispersión).

77

Clasificación de disoluciones

Según el número de componentes. Según estado físico de soluto y

disolvente. Según la proporción de los

componentes. Según el carácter molecular de los

componentes.

88

Según el número de componentes.

Binarias Ternarias. ...

99Según estado físico de soluto y disolvente.

Soluto Disolvente Ejemplo• Gas Gas Aire• Líquido Gas Niebla• Sólido Gas Humo

• Gas Líquido CO2 en agua

• Líquido Líquido Petróleo• Sólido Líquido Azúcar-agua

• Gas Sólido H2 -platino

• Líquido Sólido Hg - cobre

• Sólido Sólido Aleacciones

1010

Según la proporción de los componentes.

Diluidas• (poca cantidad de soluto)

Concentradas• (bastante cantidad de soluto)

Saturadas• (no admiten mayor concentración de

soluto)

1111

Según el carácter molecular de los componentes.

Conductoras• Los solutos están ionizados

(electrolitos) tales como disoluciones de ácidos, bases o sales,

No conductoras• El soluto no está ionizado

1212

Concentración (formas de expresarla)

gramos/litro Tanto por ciento en masa. Tanto por ciento en masa-volumen. Molaridad. Normalidad (ya no se usa). Fracción molar. Molalidad.

1313

Concentración en gramos/litro.

Expresa la masa en gramos de soluto por cada litro de disolución.

msoluto (g) conc. (g/l) = ———————— Vdisolución (L)

REPASO

1414

Tanto por ciento en masa.

Expresa la masa en gramos de soluto por cada 100 g de disolución.

msoluto % masa = ————————— · 100 msoluto + mdisolvente

REPASO

1515

Tanto por ciento en masa-volumen.

Expresa la masa en gramos de soluto por cada 100 cm3 de disolución.

msoluto % masa/volumen = ——————— Vdisolución (dl)

1616

Molaridad (M ).

Expresa el número de moles de soluto por cada litro de disolución.

n msolutoMo = ——— = ——————— V (l) Msoluto ·V (l)

siendo V (l) el volumen de la disolución expresado en litros

1717Ejercicio: ¿ Cuál es la molaridad de la disolución obtenida al disolver 12 g de NaCl en agua destilada hasta obtener 250 ml de disolución?

Expresado en moles, los 12 g de NaCl son: m 12 g n = = = 0,2 moles NaCl M 58,44 g/mol

La molaridad de la disolución es, pues: 0,2 moles M = = 0,8 M 0,250 L

1818

Relación entre M con % en masa y densidad de disolución

Sabemos que: ms 100 ms % = —— · 100 = ————

mdn Vdn · ddn

Despejando Vdn: 100 ms Vdn = ————

% · ddn

Sustituyendo en la fórmula de la molaridad:

ms ms · % · ddn % · ddn Mo = ———— = —————— = ———— Ms · Vdn Ms · 100 ms 100 Ms

1919Ejercicio: ¿Cuál será la molaridad de una disolución de NH3 al 15 % en masa y de densidad 920 kg/m3?

920 kg/m3 equivale a 920 g/L

% · ddn 15 · 920 g · L-1 Mo = ———— = ————————— = 8,11 M 100 Ms 100 · 17 g · mol-1

2020

Riqueza ()

Las sustancias que se usan en el laboratorio suelen contener impurezas.

Para preparar una disolución se necesita saber qué cantidad de soluto puro se añade.

msustancia (pura) = ——————————— · 100 msustancia (comercial)

De donde 100

msust. (comercial) = msust. (pura) · ——

2121Ejemplo: ¿Como prepararías 100 ml de

una disolución 0’15 M de NaOH en agua a partir de NaOH comercial del 95 % de riqueza?

m = Molaridad · M(NaOH) · V m = 0’15 mol/l · 40 g/mol · 0’1 l == 0’60 g de NaOH puro

100mNaOH (comercial) = mNaOH (pura) · —— =

95

100= 0’60 g · —— = 0’63 g NaOH comercial

95

2222Ejercicio: Prepara 250 cm3 de una disolución de HCl 2M, sabiendo que el frasco de HCl tiene las siguientes indicaciones: d=1’18 g/cm3; riqueza = 35 %

m = Molaridad · M(HCl) · V m = 2 mol/l · 36’5 g/mol · 0’25 l == 18’3 g de HCl puro que equivalen a

10018’3 g ·—— = 52’3 g de HCl comercial 35

m 52’3 g V = — = ————— = 44’3 cm3

d 1’18 g/cm3

2323

Fracción molar ()

Expresa el cociente entre el nº de moles de un soluto en relación con el nº de moles total (soluto más disolvente).

nsoluto soluto = —————————

nsoluto + ndisolvente Igualmente ndisolvente

disolvente = ————————— nsoluto + ndisolvente

2424

Fracción molar () (cont.).

nsoluto + ndisolvente soluto + disolvente = ————————— = 1 nsoluto + ndisolvente

Si hubiera más de un soluto siempre ocurrirá que la suma de todas las fracciones molares de todas las especies en disolución dará como resultado “1”.

2525Ejemplo: Calcular la fracción molar de CH4 y de C2H6 en una mezcla de 4 g de CH4 y 6 g de C2H6 y comprobar que la suma de ambas es la

unidad. 4 g 6 g

n (CH4) =———— = 0,25 mol; n (C2H6) =————= 0,20 mol 16 g/mol 30 g/mol

n (CH4) 0,25 mol (CH4) = ———————— = ————————— = 0,56 n (CH4) + n (C2H6) 0,25 mol + 0,20 mol

n (C2H6) 0,20 mol (C2H6) = ———————— = ————————— = 0,44 n (CH4) + n (C2H6) 0,25 mol + 0,20 mol

(CH4) + (C2H6) = 0,56 + 0,44 = 1

2626

Proceso de disolución

solutionSalt.swf

2727

Solubilidad

Es la máxima cantidad de soluto que se puede disolver en una determinada cantidad de disolvente (normalmente suelen tomarse 100 g).

La solubilidad varía con la temperatura (curvas de solubilidad).

2828

Gráficas de la solubilidad de diferentes sustancias en agua

Como vemos, la solubilidad no aumenta siempre con la temperatura, ni varía de manera lineal.

2929

Solubilidad gases

La solubilidad de los gases disminuye con la temperatura.

3030

Ley de Henry

c = k Pc = k P

c = solubility of the gas (M)k = Henry’s Law ConstantP = partial pressure of gas

Henry’s Law Constants (25°C), kN2 8.42 •10-7 M/mmHgO2 1.66 •10-6 M/mmHgCO2 4.48•10-5 M/mmHg

3131

3232

Ejercicio Ley Henry

3333

Propiedades coligativas

Las disoluciones tienen diferentes propiedades que los disolventes puros.

Es lógico pensar que cuánto más concentradas estén las disoluciones mayor diferirán las propiedades de éstas de las de los disolventes puros.

3434

Propiedades coligativas

Disminución de la presión de vapor. Aumento de temperatura de ebullición. Disminución de la temperatura de

fusión. Presión osmótica (presión hidrostática

necesaria para detener el flujo de disolvente puro a través de una membrana semipermeable).

3535

Disminución de la presión vapor

La presencia de un soluto no volátil implica que hay menos partículas de disolvente en la superficie, por lo que se evaporan menos! Ejercicio 47 pág 79

PA = χA P°A (Ley de Raoult)PA = Presión vapor del disolvente A en una disoluciónχA = Fracción molar del disolvente A en la disoluciónP°A = Presión de vapor del disolvente A puro

3636

Aplicación descenso presión vapor

Describe lo que está pasando en el dibujo.

3737Calcula la presión vapor de agua de una disolución de sacarosa (Mm=342.3 g/mol) preparada dilsolviendo 158.0 g de sacarosa 641.6 g de agua a 25 ºC.La presión de vapor del agua pura a 25 ºC es 23.76 mmHg.

mol sacarosa = (158.0 g)/(342.3 g/mol) = 0.462 mol

mol agua = (641.6 g)/(18 g/mol) = 35.6 mol

Pdisol = Xagua Pagua = (0.987)(23.76 mm Hg) = 23.5 mm Hg

0.987=0.462+35.6

35.6=

sacarosa) (mol+agua) (mol

agua mol=aguaX

3838

Aumento de la temperatura de ebullición

∆Te = (Te -Te°) = m ·ke Donde, ∆Te = Aumento temperatura ebullición

Te = Temp ebullición disolución Te° = Temp ebullición disolvente puro m = molalidad , ke = Constante crioscópica

Realizar actividad 18 pág 70

3939

Disminución del punto de congelación

∆Tc = m ·kc donde, ∆Tc = disminución temp congm = molalidad , kc = Constante crioscópica molalActivitat 15 pág 69Se suele utilizar para determinar la Masa molecular de una sustancia desconocida.EJERCICIODeduce una ecuación para encontrar la Mm partiendo de la ecuación anterior. Act 16 pág 69

4040

Presión osmótica

Osmosis is the spontaneous movement of water across a semi-permeable membrane from an area of low solute concentration to an area of high solute concentration

Osmotic Pressure - The Pressure that must be applied to stop osmosis

= CRT

where P = osmotic pressureC = molarityR = ideal gas constantT = Kelvin temperature

4141

Presión osmótica

4242

Ejercicio presión osmótica