disoluciones formas de expresar las soluciones
TRANSCRIPT
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