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Soluciones
Universidad de La Frontera
Fac. Ing.Cs. y Adm.
Dpto. Cs. Químicas
Prof. Josefina Canales
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Una disoluciónes una mezcla homogénea de dos o más sustancias.
Soluto –El más pequeño (en masa) de los componentes en una solución, material dispersado en el disolvente.
Disolvente –El componente principal de la disolución, material en elque se disuelve el soluto.
Solubilidad – La mayor cantidad que se puede disolver en un disolvente específico para formar una solución estable a unatemperatura específica.
Miscible – Sustancia que se puede disolver en cualquier proporciónde modo que es difícil distinguir el soluto del disolvente.
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La relación entre la solubilidad y la temperatura
Temperatura (°C)
Sol
ubili
dad
(g d
e so
luto
en
100
g H
2O)
Solubilidad – La mayor cantidad que se puede disolver en un disolvente específico para formar una solución estable a una
temperatura específica.
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Temperatura y solubilidad
La solubilidad de los gases y la temperatura
La solubilidad normalmente disminuye a medida que aumenta
la temperatura
So
lub
ilid
ad
Temperatura
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Una disolución saturada contiene la máxima cantidad de un soluto que se disolverá en un disolvente en particular, a una temperatura específica.
Una disolución no saturada contiene menor cantidad de soluto que la que es capaz de disolver.
Una disolución sobresaturada contiene más soluto que el que puede haber en una disolución saturada.
En una disolución sobresaturada de acetato de sodio, al agregar un pequeño cristal como semilla se forman rápidamente cristales de acetato de sodio.
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Unidades de concentraciónLa concentración de una disolución es la cantidad de soluto presente en una determinada cantidad de unadisolución.Porcentaje en masa
% en masa = x 100%masa de solutomasa de soluto + masa de disolvente
= x 100%masa de solutomasa de disolución
Fracción molar (X)
XA = moles de A
suma de moles de todos los componentes
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Unidades de concentración(continuación)
M =moles de soluto
litros de disolución
Molaridad (M)
Molalidad (m)
m =moles de soluto
Masa de disolvente (kg)
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¿Cuál es la molalidad de una disolución de 5.86 M de etanol (C2H5OH) cuya densidad es 0.927 g/mL?
m =moles de soluto
masa de disolvente (kg)M =
moles de soluto
litros de disolución
Suponga 1 L de disolución:5.86 moles de etanol = 270 g etanol927 g de disolución (1000 mL x 0.927 g/mL)
masa de disolvente = masa de disolución – masa de soluto
= 927 g – 270 g = 657 g = 0.657 kg
m =moles de soluto
masa de disolvente(kg)=
5.86 moles C2H5OH
0.657 kg disolvente= 8.92 m
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Cómo expresar la concentración de partes por masa, partes por volumen, y fracción molar
Problema:a) Calcular las ppb en masa de hierro en una tableta de suplemento
de hierro de 1.85 g que contiene 0.0543 µg de hierro.b) La etiqueta de una lata de cerveza (340 ml) indica “4.5% alcohol en
volumen”. ¿Cuál es el volumen en litros del alcohol que contiene?c) Una muestra de alcohol contiene 118 g de etanol (C2H5OH), y
375.0 g de agua. ¿Cuáles son las fracciones molares?Plan: a) Convertimos µg Fe en gramos y luego usamos la masa de la
tableta de Fe y multiplicamos por 109 para obtener las ppb.b) Conocemos el % vol. y el volumen total , también la definición
para encontrar el volumen del alcohol.c) Conocemos la masa y la fórmula de cada compuesto, podemos
convertirlas en moles y aplicar la definición de la fraccción molar.Solución:Continúa en la siguiente diapositiva.
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Vol. alcohol = x
Solución: a) 0.0543µg Fe = 5.43 x 10–8 g Fe
5.43 x 10–8 g Fe1.85 g
x 109 = 2.94 PPB
b) = 15.3 mL alcohol 4.5 mL alcohol
100 mL sol. 340 mL sol.
c) Moles etanol = = 2.744 mol etanol118 g etanol43 g etanol/mol
Moles agua = = 21.94 mol H2O395g H2O
18g H2O/mol
Xetanol = = 0.111172.74421.94 +2.744
Xagua = = 0.8888321.9421.94 +2.744
Xetanol+ Xagua= 0.11117 + 0.88883 = 1.00000
Cómo expresar la concentración de partes por masa, partes por volumen, y fracción molar
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Conversión de unidades de concentración
Problema: El ácido clorhídrico concentrado, comercial es HCl 11.8 My tiene densidad de 1.190g/mL. Calcular: a) el % masa de HCl,b) molalidad y c) fracción molar del HCl.
Plan: Conocemos la molaridad y densidad, a) para el % masa de HCl, necesitamos la masa del HCl y el agua (disolvente). Supongamos1 L de solución, de la densidad sabemos la masa de la solución, y de la masa molecular del HCl calculamos su masa. b) Conocemoslas moles de HCl y la masa del agua, c) utilicemos las moles de HCl a partir de a) y la masa del agua para obtener las molesdel agua, luego calculemos las fracciones molares e incorporémolas para revisar.
Solución:a) suponga 1L de HCl solución 11.8 moles HCl
11.8 moles HCl x = 430.228 g HCl36.46 g HClmol HCl
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Conversión de unidades de concentración
a) Continuación.
1 L solución x x = 1190. g solución1.190 g sol.mL sol.
1000 mL1 L sol.
% masa HCl = x 100% = 36.1536 % HCl430.228 g HCl1190.g sol.
b) masa de H2O = masa de la solución – masa de HCl =
1190.g solución – = 759.772g H2O430.228g HCl1190g solución
11.8 moles HCl0.759772 kg H2O
= 15.53 m HCl
c) 759.772g H2O18.016g H2O/mol H2O
= 42.172 moles H2OMoles totales =42.172 + 11.8= 53.972=54.0
XHCl = =0.21911.854.0
XH2O = = 0.78142.17254.0
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Propiedades coligativas de las disoluciones de no elect rólitos
Propiedades coligativas son propiedades que dependen sólo del númerode partículas de soluto en la disolución y no de la naturaleza de las partículasdel soluto.
Disminución de la presión de vapor
Ley de Raoult
Si la disolución contiene solo un soluto:
X1 = 1 – X2
P 10 - P1 = ∆P = X2 P 1
0
P 10 = presión de vapor del disolvente puro
X1 = fracción molar del disolvente
X2 = fracción molar del soluto
P1 = X1 P 10
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PA = XA P A0
PB = XB P B0
PT = PA + PB
PT = XA P A0 + XB P B
0
Solución ideal
Pr e
s ió
n
benceno
benceno
benceno tolueno
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PT es mayor que la presiónque predice la ley de Raoult
PT es menor que la presiónque predice la ley de Raoult
FuerzaA-B
FuerzaA-A
FuerzaB-B< y Fuerza
A-BFuerza
A-AFuerza
B-B> y
Pre
sió
n
Pre
sió
n
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Aparato de destilación fraccionada
Termómetro
Columna de fraccionamientoAgua
Agua
Refrigerante
Adaptador
Matraz receptor
Matraz de destilación
Parrilla
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Elevación del punto de ebullición
∆Tb = Tb – T b0
Tb > T b0 ∆Tb > 0
T b es el punto de ebullicióndel disolvente puro
0
T b es el punto de ebulliciónde la disolución
∆Tb = Kb m
Kb es la constante molal de la elevación del punto de ebullición (0C/m)
Vapor
Líquido
Temperatura
Pre
s ió
n
Puntode
congelaciónde la
solución
Punto
de congelación
del agua
Punto
de ebullición
del agua
Punto
de ebullición
de la disolución
Sólido
m es la molalidad de la disolución
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Disminución del punto de congelación
∆Tf = T f – Tf0
T f > Tf0 ∆Tf > 0
T f es el punto de congelacióndel disolvente puro
0
T f es el punto de congelaciónde la disolución
∆Tf = Kf m
m es la molalidad de la disolución
Kf es la constante molal de ladisminución del punto decongelación (0C/m)
Líquido
Vapor
Pre
s ió
n
Sólido
TemperaturaPunto
de congelación
de la disolución
Punto
de congelación
del agua
Punto
de
ebullición
del agua
Punto
de ebullición
de la disolución
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¿Cuál es el punto de congelación de una disolución que contiene 478 g de etilenglicol (anticongelante) en 3202 g de agua? La masa molar de etilenglicol es 62.01 g.
∆Tf = Kf m
m =moles de soluto
masa del disolvente (kg)= 2.41 m=
3.202 kg disolvente
478 g x 1 mol62.01 g
Kf agua = 1.86 0C/m
∆Tf = Kf m = 1.86 0C/m x 2.41 m = 4.48 0C
∆Tf = T f – Tf0
Tf = T f – ∆Tf0 = 0.00 0C – 4.48 0C = -4.48 0C
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Presión osmótica ( ππππ)La ósmosis es el paso selectivo de moléculas disolv entes a través de una membrana porosa de una disolución diluida a una m ás concentrada. Una membrana del semipermeable permite el paso de mol éculas del disolvente pero impide el paso de moléculas del solu to.
Presión osmótica ( ππππ) es la presión requerida para detener la ósmosis
diluirmás
concentrado
Presiónosmótica
Membranasemipermeable
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AltoP
BajoP
Presión osmótica ( ππππ)
π = MRT
M es la molaridad de la disolución
R es la constante de gas
T es la temperatura (en K)
Transferencia neta del disolvente
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Una célula en:
disoluciónisotónica
disoluciónhipotónica
disoluciónhipertónica
Moléculas de aguaMoléculas de soluto
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Propiedades coligativas de disoluciones de no electrólitos
Propiedades coligativas son propiedades que dependen sólodel número de partículas de soluto en la disolución y no en la naturaleza de las partículas del soluto.
Disminución de la presiónde vapor
P1 = X1 P 10
Elevación del puntode ebullición
∆Tb = Kb m
Disminución del puntode congelación
∆Tf = Kf m
Presión osmótica ( ππππ) π = MRT
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Los tres tipos de comportamiento de electrólitos
Electrólito fuerte Electrólito débil No electrólito
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Propiedades coligativas de disoluciones de no electrólitos
Propiedades coligativas son propiedades que dependen sólodel número de partículas de soluto en la disolución y no en la naturaleza de las partículas del soluto.
Disminución de la presiónde vapor
P1 = X1 P 10
Elevación del puntode ebullición
∆Tb = Kb m
Disminución del puntode congelación
∆Tf = Kf m
Presión osmótica ( ππππ) π = MRT
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Propiedades coligativas de disoluciones de electrólitos
0.1 m NaCl disolución 0.1 m Na+ ions & 0.1 m Cl- ions
Propiedades coligativas son propiedades que dependen sólodel número de partículas de soluto en la disolución y no en la naturaleza de las partículas del soluto.
0.1 m NaCl disolución 0.2 m iones en disolución
factor van’t Hoff (i) = número real de partículas en la disolución después de la disociación
número de unidades fórmula disueltas inicialmente en la disolución
no electrólitosNaCl
CaCl2
i debe ser
12
3
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Elevación del puntode ebullición
∆Tb = i Kb m
Disminución del puntode congelación
∆Tf = i Kf m
Presión osmótica ( ππππ) π = iMRT
Propiedades coligativas de disoluciones de electrólitos
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Un coloide es una dispersión de partículas de una sustanciaentre un medio dispersor, formado por otra sustancia.
Coloide contra disolución
• las partículas coloidales son mucho más grandes que lasmoléculas de soluto
• Una suspensión coloidal no es tan homogénea como unadisolución
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Acción limpiadora del jabón
Grasa
Cuerpo hidrofóbico
Cabeza hidrofóbica
Estearato de sodio
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Edición Osvaldo Muñoz – Tecnología Médica
FIN