Pontificia Universidad Catlica de ValparasoInstituto de QumicaFUNDAMENTOS DE QUMICAQUI-123DISOLUCIONES Prof. Adriana Toro R.

Disoluciones

Disolucin

Es una mezcla homognea de 2 ms sustancias.

Soluto y Disolvente

Mezcla Homognea

Los componentes no se distinguen Uno de otro.

Ejemplo: agua de mar, gaseosa, aire y aleaciones metlicas.

*Clasificacin de disolucionesSegn el nmero de componentes.Segn estado fsico de soluto y disolvente.Segn la proporcin de los componentes.Segn el carcter molecular de los componentes.

*Segn el nmero de componentes.BinariasTernarias....

Segn estado fsico

a. Soluciones slidas

1. Slido - slido. : Aleaciones 2. Gas slido : catalizador de H2/Pt3. Lquido slido : Amalgamas

b. Soluciones lquidas

1. Lquido - Lquido : Agua/Etanol 2. Slido - Lquido : Salmuera Suero fisiolgico 3. Gas Lquido : Soda

Soluciones Gaseosas

1. Gas Gas : Aire 2. Lquido - Gas : Niebla 3. Slido Gas : Polvo en el aire

*Segn la proporcin de los componentes.

Para poder establecer esta clasificacin en cunto a la cantidad relativa de soluto y disolvente en primer lugar se debe definir el trmino Solubilidad .

Solubilidad

Es una propiedad caracterstica del : - Soluto y Disolvente -

Definimos solubilidad como:

La mxima cantidad en gramos de soluto que puede disolverse en 100 g de un disolvente a una temperatura determinada.

Ejemplo1. A 0 C la solubilidad del NaCl es de37,5 g/100 g H2O.A la T dada:Clasifica las siguientes disoluciones.Una disolucin que contenga 37,5 g de NaCl en 50 g de aguaUna disolucin que contenga 20 g NaCl en 100 g de agua.Una disolucin que contenga 18,75 g NaCl en 50 g de agua.

Ejemplo2. Si, se desea preparar una disolucin de NaCl saturada y slo dispones de 50 g de agua.Qu masa de soluto se necesita?

3. Si, dispones de 40 g de NaCl y 100 g de Agua y necesitas preparar una disolucin sobresaturada.Cmo la prepararas experimentalmente ?

Cmo se determina experimentalmente la solubilidad de un soluto?

Tabla de solubilidad

( g de soluto en 100 g de agua) 0 C20 C40 C60 C80 CCloruro de Potasio2834404551Sulfato de Cobre (II)1421294055Nitrato de Potasio133264110169

Grfico de solubilidad v/s T

Grfico2

281413

342132

402964

4540110.169

515580

Solubilidad KCl

Solubilidad del CuSO4

Solubilidad del KNO3

TC

solubilidad (g de soluto en 100 g de agua)

Hoja1

Hoja1

281413

342132

402964

4540110.169

515580

Solubilidad KCl

Solubilidad del CuSO4

Solubilidad del KNO3

TC

solubilidad (g de soluto en 100 g de agua)

Hoja2

Hoja3

Segn el grafico anterior responde.

A 10C la sal ms soluble es La solubilidad del KNO3 a 50C es aproximadamente La sal que presenta la menor solubilidad entre los 0 y 20C es.

Segn los datos indicados para el KNO3

1. Si, preparas una disolucin acuosa saturada a 80C Qu esperaras observar si luego la enfras a 0C?2. Dispones de 25 g de KNO3, en un terrn y en una muestra finamente pulverizada Cul de las dos muestras se disolver completamente a 20C?Habr algn cambio si agitas la disolucin?3. Si, cambias el disolvente Esperaras que los datos tabulados fueran similares?

Solubilidad/100g H2O0 C20 C40 C60 C80 CNitrato de Potasio13g32g64g110g169g

Excepciones Existen casos en donde un aumento de la T disminuye la solubilidad, por ejemplo la solubilidad del Ce2(SO4)3 en agua a O C es de 39,5g mientras que a 100 C es de 2,5 g.

Grfico3

39.5

2.5

Solubilidad Ce2(SO4)3

TC

Solubilidad ( g de soluto en 100 g de agua )

Solubilidad del Sulfato de Cerio

Hoja4

Hoja1

Hoja1

281413

342132

402964

4540110.169

515580

Solubilidad KCl

Solubilidad del CuSO4

Solubilidad del KNO3

TC

solubilidad (g de soluto en 100 g de agua)

Hoja3

Hoja3

39.5

2.5

Solubilidad Ce2(SO4)3

TC

Solubilidad ( g de soluto en 100 g de agua )

Solubilidad del Sulfato de Cerio

Otros ejemplos

*Segn el carcter molecular de los componentes.ConductorasLos solutos estn ionizados (electrolitos) tales como disoluciones de cidos, bases o sales,No conductorasEl soluto no est ionizado

Electrolitos y no electrolitosEn general las especies qumicas se clasifican segn si conducen o no la corriente elctrica en : Electrolitos fuertes Electrolitos dbiles y No electrolitos.

ELECTROLITOS

Disoluciones acuosas de electrolitos

Al disolver en agua el cloruro de sodio (NaCl) , cloruro de magnesio (MgCl2) , cido clorhdrico (HCl) , hidrxido de sodio (NaOH) y otros hidrxidos, as como el cido actico (CH3COOH), amoniaco (NH3) etc. Algunas de estas especies se disocian y otras se ionizan.

Electrolitos fuertes NaCl Na+ (ac) + Cl- (ac) MgCl2 Mg2+ (ac) + 2 Cl- (ac) HCl + H2O H3O+ (ac) + Cl- (ac) Algunos Hidrxidos : NaOH Na+ (ac) + (OH)- (ac) Ba(OH)2 Ba+2 (ac) + 2(OH)- (ac)

Electrolitos dbiles

El cido actico:CH3COOH + H2O CH3COO- + H3O+ HAc + H2O Ac - + H3O+

El Amoniaco : NH3 + H2O NH4+ + OH -

Soluciones acuosasEste tipo de disoluciones son las que ms abundan.

Esto se atribuye a la naturaleza y propiedades del agua como disolvente universal.

El agua es un disolvente polar por lo tanto tiene la capacidad para disociar sustancias inicas e inclusive covalente polares como el HCl NH3.

Fuerzas intermoleculares y el proceso de disolucin

Para entender el proceso de formacin de una disolucin se debe considerar el tipo de fuerzas intermoleculares existentes tanto en el soluto como en el disolvente. (vistas en Captulo de enlace qumico)

Para reflexionar1. Por qu una mancha de aceite o una de I2, no son eliminadas con agua, pero si, con CCl4?

2. Por qu al agregar un terrn de NaCl a un vaso lleno de agua, al cabo de un tiempo pareciera, que se ha desvanecido sin dejar rastro de su presencia en el lquido?

EjemploSe dispone de la siguiente lista de solutos y disolventes .

En que casos al agregar el soluto en el disolvente existir disolucin de ste? Justifique.

SolutoDisolventeKClCCl4AguaMetanolCH3OHCCl4Agua I2CCl4Agua

Factores que afectan la solubilidadLa solubilidad depende en general de:

la naturaleza del soluto y del disolvente la temperatura la presin (En gases).

Naturaleza de soluto y disolvente

En general se puede afirmar que:

Lo semejante disuelve a semejante

Ejemplo explica por qu :El NaCl es un slido soluble en agua .

El Etanol es una sustancia que se puede mezclar con agua.

En cambio el Yodo I2 es soluble en CCl4 pero insoluble en agua .

Efecto de la temperatura

Generalmente un aumento de la temperatura facilita el proceso de disolucin de un soluto.

Efecto de la presin

Este es un factor que tiene efecto apreciable en la solubilidad de gases.

Efecto de la presin

Experimentalmente se ha determinado que la solubilidad del gas es directamente proporcional a las presiones aplicadas.

Factores que aceleran el proceso de disolucin Grado de divisin . Mientras ms dividido este el soluto mayor es el rea de contacto con el disolvente

Agitacin. Se favorece el contacto del soluto y el disolvente

Concentracin

Cmo podemos expresar la Concentracin de una disolucin ?

Unidades

a) Porcentaje en masa (% m/m) b) Molaridad (M)

Porcentaje en masa : % m/m .Lo definimos como la cantidad de gramos de soluto disueltos en 100 g de disolucin.

% m/m = masa de soluto (g) * 100 masa soluto (g) + masa del disolvente (g)

En donde:

Masa disolucin : masa soluto + masa de disolvente

% m/m = masa de soluto (g) * 100 masa de la solucin (g)

Molaridad (M)

Se define como el nmero de moles de soluto disueltos en cada litro de disolucin.

M = moles de soluto . Volumen en litro de solucin

Aplicacin: clculo de concentraciones 1. Una disolucin contiene 8,5 g de NaNO3 por cada 500 g de disolucin. a) Calcula su % m/m e interpreta este valor obtenido. b) Calcula la masa de soluto contenida en 100 g de disolucin c) Calcula la masa de soluto contenida en 100 g de disolvente

2. Ejemploa) Calcula el porcentaje m / m de una solucin formada por 30,0 g de soluto y 170 g de solvente.

b) Cul es la masa de la solucin?

3. EjemploSe mezclan 5,00 g de cido Clorhdrico (HCl) , (M.M = 36,5 g/mol) con 35,00 g de agua, formndose una disolucin cuya densidad a 20 C es de 1,060 g/cm3. Calcule: a) El tanto por ciento en masa. b) La concentracin en gramos por litro c) La Molaridad. Interpreta el valor obtenidod) Qu volumen de sta disolucin contiene 3,89 g de HCl?Cul es la masa de agua?

4. Ejemploa) Cul ser la masa de un soluto en 200 ml de una disolucin de concentracin 12,0 g/L ?

b)Cul es la concentracin Molar de sta disolucin ? Dato: M.M soluto= 56,7 g/mol

5. Ejemploa) Cuntos gramos de NiCl2 se necesitan para preparar 250 mL de una Solucin 0.3 M? Cmo procedes experimentalmente para preparar esta disolucin? (M.M = 129,7 g/mol)

b) Cuntos mL de esta disolucin Contienen 1,3 x 10 -3 moles de NiCl2?

Preparacin de la disolucin de NiCl2

Procedimiento para la preparacin de una disolucin

6. Ejemplo

Hallar la Molaridad, de una disolucin de cido sulfrico, H2SO4, cuya densidad es 1,800 g/ml y 98,0% m/m. Cuntos mL de esta disolucin contienen 3,2 g de H2SO4?

Diluciones

Cuando se agrega ms solvente a una solucin concentrada , disminuye la concentracin de la solucin, pero el nmero de moles del soluto permanece constante.

Dilucin de una disolucin concentrada de KMnO4 1,0 M Disolucin Diluida a la ms ConcentradaDisolucin de KMnO4 desde la ms Diluda a la Concentrada

Para los clculos se usan las siguientes relaciones:

M 1 V 1 = M 2 V 2Donde:M 1 : molaridad de la solucin inicial V 1 : volumen de la solucin inicial M 2 : molaridad de la solucin finalV 2 : volumen de la solucin final

7. EjemploIndica : Cmo prepararas experimentalmente 250 mL de cido sulfrico 2,0 M a partir de la disolucin del ejemplo n6.

8. EjemploA 600 ml de una disolucin 0,6 M de KCl (M.M = 74,5 g/mol) se le agreg solvente hasta completar 900 ml de la nueva disolucin. a) Calcular la molaridad de la disolucin final.b) S, se usan 25,7 mL de la disolucin final Cul es la masa de KCl contenida en ese volumen?c) Qu volumen ha de utilizarse de sta disolucin s, se necesitan 5,6 g de KCl?

Clculos relacionados con disoluciones de electrolitos1. Cul es la concentracin de los iones Ca+2 y NO3-1, en 1,0 L de una disolucin 0,35 M de Ca(NO3)2?2. Cul es la concentracin de una solucin que resulta de mezclar 100 mL de KCl 0,50 M y 120 mL de una solucin 0,20 M de KCl?