Disoluciones y cálculos de concentraciones

Disoluciones

• Debemos distinguir entre:• Soluto: sustancia que se disuelve.• Disolvente: sustancia en la que se disuelve el soluto.• Disolución: conjunto formado por el disolvente y el soluto.

• Si hay dudas sobre quién es el soluto y quién el disolvente, se considera disolvente al componente que está en mayor proporción.

Disolución Molecular: partículas de soluto son moléculas (azúcar en H2O)Disolución Iónica: las partículas de soluto son iones (NaCl en H2O)

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 Líquido Amalgama (Hg más metal)

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

Según sea la proporción de soluto respecto a la de disolvente:

• Saturada: la disolución no admite más soluto, depositándose el exceso en el fondo del recipiente.• Diluida: La cantidad de soluto es muy pequeña respecto a la de disolvente.• Concentrada: la proporción de soluto respecto a la del disolvente es grande. Sólo son posibles si el soluto es muy soluble.

Solubilidad

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

solubilidad aumenta con la T)• Agitación

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

temperatura fija.

Concentración de disoluciones

)( disolventeodisolucióndeCantidad

solutodeCantidadiónConcentrac

disoluciónL

solutogLgeniónConcentrac Concentración en g/L

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

• Existen varias formas de expresar la concentración, según sean las unidades empleadas para medir las cantidades de soluto, de disolución o de disolvente:

Tanto por ciento en Peso (%) 100% disolucióng

solutogpesoen

100% disoluciónml

solutomlvolumenenTanto por ciento en volumen (%)

disoluciónL

solutodemolesMolaridad Molaridad

disolventeKg

solutodemolesmolalidad Molalidad

Fracción molar: representa el tanto por uno de uno de los componentes en la disolución y es adimensional. Se trata del cociente entre el nº de moles de un componente y el nº total de moles en la disolución

disolventemolessolmoles

disolventemolesX d

disolventemolessolmoles

solmolesX s

La suma de fracciones molares siempre es igual a la unidad →Xs+Xd = 1

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