disoluciones. disolución es una mezcla homogénea de 2 ó más sustancias, cuyos componentes son:...
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Disoluciones
Disolución
Es una mezcla homogénea de 2 ó más
Sustancias, cuyos componentes son:
Soluto y Disolvente
Mezcla Homogénea
Los componentes no se distinguen
uno de otro.
Ejemplo: agua de mar, gaseosa,
Aire, aleaciones metálicas, etc.
1. Tipo de disolvente
Disoluciones
Sólidas Líquidas Gaseosas
a. Soluciones sólidas
1. Sólido - sólido: Aleaciones
2. Gas – sólido: Catalizador de H2/Pt
3. Líquido – sólido: Amalgamas
b. Soluciones líquidas
1. Líquido - Líquido : Agua/Etanol 2. Sólido - Líquido : Salmuera Suero fisiológico 3. Gas – Líquido : Soda
c. Soluciones Gaseosas
1. Gas – Gas : Aire
2. Líquido - Gas : Niebla
3. Sólido – Gas : Polvo en el aire
VISION MOLECULAR DEL PROCESO DE DISOLUCION
La facilidad con la que una partícula de solutosustituye a una molécula de disolvente depende dela fuerza relativa de tres tipos de interacciones:
Interacción disolvente - disolventeInteracción soluto - solutoInteracción soluto – disolvente
H disolución = H1 + H2 + H3
¿Qué es la solubilidad?
Es una medida de la cantidad de soluto que se disuelve en cierta cantidad de disolvente a una temperatura determinada.
2. Clasificación de las soluciones de asegún la capacidad de disolución del soluto
DISOLUCIONES
NO SATURADAS SATURADAS SOBRESATURADAS
Ejemplo1. A 0 ºC la solubilidad del NaCl es deA 0 ºC la solubilidad del NaCl es de
37,5 g/100 g H37,5 g/100 g H22O. O. A la Tº dada:A la Tº dada:
Clasifique las siguientes disoluciones:Clasifique las siguientes disoluciones:
a)a) Una disolución que contenga 37,5 g de NaCl en Una disolución que contenga 37,5 g de NaCl en
50 g de agua50 g de agua
b)b) Una disolución que contenga 20 g NaCl en Una disolución que contenga 20 g NaCl en 100 g de agua.100 g de agua.
c)c) Una disolución que contenga 18,75 g NaCl en Una disolución que contenga 18,75 g NaCl en 50 g de agua.50 g de agua.
Factores que afectan la solubilidad
La solubilidad depende en general de:
la temperatura
la naturaleza del soluto y del
disolvente
la presión (En gases).
Factor TemperaturaTabla de solubilidades
( g de soluto en 100 g de agua)
0 º C 20 º C 40 º C 60 º C 80 º C
Cloruro de Potasio 28 34 40 45 51
Sulfato de Cobre (II) 14 21 29 40 55
Nitrato de Potasio 13 32 64 110 169
Gráfico de solubilidad v/s Tº
0
20
40
60
80
100
120
0 20 40 60 80
TºC
solu
bil
idad
(g
de
so
luto
en
100
g
de
agu
a)
Solubilidad KCl
Solubilidad delCuSO4
Solubilidad del KNO3
Algunas excepciones Existen casos en donde un aumento de la Tº
disminuye la solubilidad, por ejemplo la
solubilidad del Ce2(SO4)3 en agua a O ºC es
de 39,5g mientras que a 100 C es de 2,5 g.
Solubilidad del Sulfato de Cerio
0
510
15
2025
30
3540
45
0 100
TºC
So
lub
ilid
ad (
g d
e so
luto
en
10
0 g
de
agu
a )
SolubilidadCe2(SO4)3
Otros ejemplos
Según los datos indicados para el KNO3
1. Si, prepara una disolución acuosa saturada a 80ºC Si, prepara una disolución acuosa saturada a 80ºC ¿Qué esperaría observar si luego la enfría a 0ºC? ¿Qué esperaría observar si luego la enfría a 0ºC?
2.2. Dispone de 25 g de KNODispone de 25 g de KNO33, en un terrón y en una , en un terrón y en una muestra finamente pulverizada ¿Cuál de las dos muestra finamente pulverizada ¿Cuál de las dos muestras se disolverá completamente a 20ºC? ¿Habrá muestras se disolverá completamente a 20ºC? ¿Habrá algún cambio si agita la disolución?algún cambio si agita la disolución?
3. Si, cambia el disolvente ¿Esperarías que los datos 3. Si, cambia el disolvente ¿Esperarías que los datos tabulados fueran similares?tabulados fueran similares?
Solubilidad/100g H2O 0 º C 20 º C 40 º C 60 º C 80 º C
Nitrato de Potasio 13g 32g 64g 110g 169g
Efecto de la temperatura
Generalmente un aumento de la
temperatura facilita el proceso de
disolución de un soluto.
Efecto factor naturaleza soluto y soluto
Situación problema¿Por qué una mancha de aceite o una
de I2, no son eliminadas con agua, pero si,
con CCl4?
El agua es un disolvente molecular
polar, por lo tanto tiene la capacidad
para disociar sustancias de similar
naturaleza como son las iónicas y
moleculares polares como el HCl ó
NH3.
Ejemplo
Se dispone de la siguiente lista de solutos y disolventes .¿En que casos al agregar el soluto en el disolvente existirá disolución? Justifique.
Soluto Disolvente
KCl CCl4Agua
Metanol
CH3OH
CCl4Agua
I2 CCl4Agua
Naturaleza de soluto y disolvente
En general se puede afirmar que:
“Lo semejante disuelve a semejante”
Efecto factor presión
Este es un factor que tiene
efecto apreciable en la solubilidad
de gases.
Efecto de la presión
Experimentalmente
se ha determinado
que la solubilidad
del gas es
directamente
proporcional a las
presiones aplicadas.
Factores que aceleran el proceso de disolución
Grado de división .
Mientras más dividido este el soluto mayor es el área de contacto con el disolvente.
Agitación.
Se favorece el contacto del soluto y el disolvente
Unidades de concentración
a) Porcentaje en masa (% m/m)
b) Molaridad (M)
c) Normalidad (N)
d) Partes por millón (ppm)
a) Porcentaje en masa: % m/m ó % p/p .
Es la cantidad en gramos de soluto disuelto en 100 g de disolución.
% m/m = masa de soluto (g) x 100 masa de la disolución (g)
b) Molaridad (M)
Es el número de moles de soluto disueltos
en cada litro de disolución.
M = moles de soluto .
Volumen en litro de solución
Normalidad
Equivalentes en un litro de solución
N = eq eq = m
1,0 L Peq
Peq = MM
f
Pesos en equivalente de algunos ácidos, bases y sales
Acidos Bases
HCl = 36.46 g = 36,46 g 1 1
NaOH = 40,00 g = 40,00 g 1 1
H2SO4 = 98,00 g = 49,00 g 2 2
Ba(OH)2 = 171,36 g = 85,68 g2 2
Sales
AgNO3 = 169,9 g = 169,9 g 1 1
Na2CO3 = 106,00 g = 53,00 g 2 2
Na2SO4 = 142,06 g = 71,03 g 2 2
Fe2(SO4)3 =399,9g =66,65g 6 6
Na3PO4 =164,10 g =54,70 g 3 3
Ba(NO3)2=261,4g= 130,7g2 2
NaCl = 58,44 g = 58,44 g 1 1
SO4= = 96,06 g = 48,03 g
2 2
Aplicación: cálculo de concentraciones
1. Una disolución contiene 8,5 g de NaNO3 por cada 500 g de disolución. Calcule:
a) el % m/m e interprete este valor obtenido. b) la masa de soluto contenida en 100 g de
disolución. c) la masa de soluto contenida en 100 g de
disolvente.
2. Ejemplo
a) Calcule el porcentaje m / m de una solución formada por 30,0 g de soluto y 170 g de solvente.
b) ¿Cuál es la masa de la solución?
3. EjemploSe mezclan 5,00 g de ácido Clorhídrico (HCl),
(M.M = 36,5 g/mol) con 35,00g de agua,
formándose una disolución cuya densidad a 20
ºC es de 1,060 g/cm3. Calcule:
a) El tanto por ciento en masa.
b) La concentración en gramos por litro
c) La Molaridad. Interpreta el valor obtenido
d) ¿Qué volumen de ésta disolución contiene
3,89 g de HCl?¿Cuál es la masa de agua?
4. Ejemplo
a)¿Cuál será la masa de un soluto en 200 ml de una disolución de concentración 12,0 g/L ?
b)¿Cuál es la concentración molar de ésta disolución?
Dato: M.M soluto= 56,7 g/mol
5. Ejemplo
a) ¿Cuántos gramos de NiCl2 se
necesitan para preparar 250 mL de
una Solución 0.3 M? ¿Cómo procedes
experimentalmente para preparar esta
disolución? (M.M = 129,7 g/mol)
b) ¿Cuántos mL de esta disolución
Contienen 1,3 x 10 -3 moles de NiCl2?
6. Ejemplo
a) ¿Cuál es la N y la M de una solución de H2SO4 al 13,0% en masa, cuya densidad de la solución es 1,090 g/mL?
b) A qué volumen deben diluirse 100 mL de de ácido para preparar una solución 1,50 N?
7. Ejemplo
Una solución contiene 3,30 g de Na2CO3*10H2O en cada 15 mL de solución.
a) Determine la M y la N.
b) Con cuántos mL de HAc 3,10 N reaccionarán 25,0 mL del carbonato de sodio de acuerdo a la ecuación: 2H+ + CO3
= H2O + CO2
c) Con cuántos mL de H2SO4 3,10 N reaccionarán 25,0 mL de carbonato?
Preparación de la disolución de NiCl2
Procedimiento para la preparación de una disolución
6. Ejemplo
Determinar la Molaridad, de una disolución
de ácido sulfúrico, H2SO4, cuya densidad
es 1,800 g/ml y 98,0% m/m.
¿Cuántos mL de esta disolución
contienen 3,2 g de H2SO4?
¿Qué se infiere al observar las siguientes disoluciones?
Disoluciones de KMnO4
Diluciones
Cuando se agrega más solvente a
una solución concentrada, disminuye
la concentración de la solución, pero
el número de moles del solutopermanece constante.
Cálculos de dilución:
nc = nd
M c × V c = M d × V d
Donde:
M c : molaridad de la solución inicial
V c : volumen de la solución inicial
M d : molaridad de la solución final
V d : volumen de la solución final
7. Ejemplo
Indique:
¿Cómo prepararía experimentalmente 250
mL de ácido sulfúrico 2,0 M a partir de una
disolución de ácido sulfúrico 18,0 M?
8. Problema A 600 ml de una disolución 0,60 M de KCl (M.M = 74,5 g/mol) se le agregó solvente hasta completar 900 ml de la nueva disolución. a) Calcular la molaridad de la disolución final.b) Sí, se usan 25,7 mL de la disolución final ¿Cuál es la masa de KCl contenida en ese volumen?
Electrolitos y no electrolitos
En general las sustancias químicas
se clasifican según si conducen o
no la corriente eléctrica en : Electrolitos fuertes Electrolitos débiles y No electrolitos.
Electrolito fuerte Electrolito débil
Disoluciones acuosas de electrolitos
Al disolver en agua: cloruro de sodio, NaCl cloruro de magnesio, MgCl2
ácido clorhídrico, HCl hidróxido de sodio, NaOH y otros
hidróxidos ácido acético, CH3COOH, amoniaco, NH3 etc.
Electrolitos Fuertes:
Se disocian totalmente Conducen muy bien la electricidad, debido
a la gran cantidad de iones que dejan en solución.
Ejs. Compuestos iónicos: sales, hidróxidos
Compuestos moleculares: ácidos
Electrolitos fuertes
NaCl Na+ (ac) + Cl- (ac)
MgCl2 Mg2+ (ac) + 2 Cl-
(ac)
HCl + H2O H3O+ (ac) + Cl-
(ac)
NaOH Na+ (ac) + (OH)- (ac)
Ba(OH)2 Ba+2 (ac) + 2(OH)-
(ac)
Electrolitos Débiles:
Se disocian parcialmente Conducen un pequeño flujo de corriente,
debido a la pequeña cantidad de iones que dejan en solución
Ejs. ácidos y bases débiles
Electrolitos débiles
El ácido acético:
CH3COOH + H2O CH3COO- + H3O+
HAc + H2O Ac - + H3O+
El Amoniaco :
NH3 + H2O NH4+ + OH -
No electrolitos:
No conducen la electricidad, debido a que sus soluciones no dejan iones en solución.
Ejs. Etanol, C2H5OH, azúcar, C12H22O11
Cálculos relacionados con disoluciones de electrolitos
1. ¿Cuál es la concentración de los iones Ca+2 y NO3
-1, en 1,0 L de una disolución 0,35 M de Ca(NO3)2?
2. ¿Cuál es la concentración de una solución que resulta de mezclar 100 mL de KCl 0,50 M y 120 mL de una solución 0,20 M de KCl?
3.¿Cuál es la concentración de iones Na+ Cl-, Ca+2 y NO3
-1 de una solución que resulta de mezclar 100 mL de Ca(NO3)2 1,5 M , 200 mL de una solución de NaCl 0,50 M y 50 mL de CaCl2 2,0 M?