química 4to - soluciones 2011

Instituto Escuela Particular Moderna

SOLUCIONES – 2011

Nota : Las SOLUCIONES se denominan también DISOLUCIONES, que para este caso se consideran términos sinónimos, por lo que recurriremos indistintamente a una u otra palabra para designarlas.-

Definiciones:Las soluciones son sistemas homogéneos formados por dos o más especies químicas o sustancias puras.-Las sustancias que las componen, cuando están separadas, pueden estar en estado sólido, líquido o gaseoso.-También las soluciones resultantes pueden presentarse en cualquiera de los tres estados: sólido, líquido o gaseoso.-En toda solución reconocemos dos componentes a los que llamamos, respectivamente SOLVENTE y SOLUTO.-

SOLVENTE: es aquella sustancia componente cuyo estado físico es el mismo que el de la solución terminada y en general (aunque no siempre) es la más abundante.-SOLUTO: es la sustancia que puede presentarse, antes de la disolución, en un estado distinto al de la solución. Generalmente (aunque no siempre) es menos abundante que el otro.-

Ejemplo:Si disolvemos 180 g de nitrato de plata en 120 g de agua. La solución resultante es líquida, por lo que llamaremos solvente al agua (mismo estado que la solución terminada) y soluto al nitrato de plata que, aunque es más abundante su estado inicial es sólido (distinto de la solución)

Casos de solucionesDependiendo del estado inicial del soluto y del solvente, podemos distinguir una variedad de soluciones, algunas de las cuales son muy comunes y tienen gran importancia en el mantenimiento de la vida en el planeta, tal como puede verse en el siguiente cuadro:

SOLVENTE SOLUTO EJEMPLO

Sólido sólido aleaciones: bronce (cobre,cinc,estaño)líquido amalgamas :mercurio y oro o plata etc.gas hidrógeno ocluido en paladio

______________________________________________________________________ Líquido sólido sal en agua

líquido agua y alcoholgas oxígeno en agua

______________________________________________________________________ Gaseoso sólido yodo volatilizado en el aire

líquido agua en la atmósfera (humedad)gas aire: oxígeno, argón,vapor de agua,etc

en nitrógeno______________________________________________________________________

Química IV – Soluciones. Pág.: 1/5


Soluciones diluidas y saturadas:Cuando agregamos soluto a un solvente, observamos la formación de la solución. Si cada gramo de soluto agregado se disuelve, decimos que la solución es diluida, pero llega un momento en que el soluto que agregamos no se disuelve y en cambio, precipita (en caso de tratarse de un soluto sólido). Decimos entonces que la solución está saturada.-. La experiencia prueba que el grado de saturación, es decir, la cantidad de soluto que admite una determinada cantidad de solvente depende de la temperatura de la solución. Definimos entonces:

Saturación: una solución está saturada a una determinada temperatura cuando no admite más soluto a esa temperatura.

Curvas de solubilidad:Basados en este principio, se trazan para distintas combinaciones soluto/solvente, curvas llamadas curvas de solubilidad que muestran la cantidad de soluto que admite una determinada cantidad de solvente (generalmente100g) a distintas temperaturas

Sobresaturación: Si, procediendo con mucho cuidado y precaución bajamos la temperatura de una solución saturada, podremos observar que no ocurre nada significativo. . Hemos logrado así una solución que tiene más cantidad de soluto disuelto que el que corresponde a ese solvente a la temperatura disminuida. Este tipo de solución, es decir, la que tiene más soluto que el que le corresponde a una determinada temperatura, se denomina solución sobresaturada y aparenta estar en equilibrio.- Sin embargo, si agregamos un grano más de soluto más o si golpeamos suavemente la pared del recipiente, o revolvemos con una pajilla, observaremos que todo el exceso de soluto precipita, demostrando que el equilibrio observado era inestable

ESTEQUEOMETRÍA DE LAS SOLUCIONESConcentración:Se llama “estequeometría” de las soluciones, a la relación de la cantidad de soluto con la de solvente o de solución a una determinada temperatura.-Hay varias formas de expresar la concentración de una solución. En este curso analizaremos las siguientes:a) Gramos de soluto por 100 g de solventeb) Gramos de soluto por 100 g de solución . Lo llamaremos % m/mc) Gramos de soluto en 100 ml de solvented) Gramos de soluto en 100 ml de solución .- Lo llamaremos % m/Ve) Molaridad: es el número de moles de soluto de una solución, por cada 1000 ml (un litro) de solución. Se designa con el número de M (está entendido que es por l litro de solución) eje: 0,5 M ó 2M ,etc.f) Molalidad : es el número de moles de soluto de una solución , por cada 1000 g de solvente. Eje.: Se expresa así: Molalidad = 1,3 molal. Significa 1,3 M por 1000g de solvente



PROBLEMAS Y EJERCICIOS

1º) Una solución acuosa contiene 10 g de sal en 40 g de solución. Expresar la concentración

a) En gramos de sal por 100 gramos de agua b) En gramos de sal por 100 gramos de solución (% m/m) Respuestas: a)

10 g sal + X g de agua = 40 g de solución por lo tanto X g de agua = 40 g de solución - 10 g de sal X g de agua = 30 g

hacemos ahora una regla de tres:40 g de agua ------------------ 10 g sal

100 g de agua ------------------ X g sal 100 g agua . 10 g sal

X = --------------------------- = 33,33 g sal 30 g agua Respuesta a) la solución tiene 33,33 g de sal cada 100 g de agua

b)40 g de solución------------------ 10 g sal

100 g de solución ------------------ X g sal 100 g solución . 10 g sal

X = ----------------------------------= 25,00 g sal 40 g solución Respuesta b) la solución tiene 25,00 g de sal cada 100 g de solución

2º) Se disuelven 14 g de ácido en 1000 g de agua. La densidad de la solución es 1,06 g/cm3. Expresar la concentración en gramos de ácido por litro (1000 cm3) de solución Respuesta: planteamos la siguiente regla de tres

1,06 g solución ------------------ 1 cm3 de solución 1000 g de solución ------------------ X cm3

1000 g solución . 1 cm3 X = ----------------------------------= 943,4 cm3 agua

1,06 cm3Planteamos una nueva regla de tres

14 g ácido ------------------ 943,4 cm3 agua X g ácido------------------ 1000 cm3 agua

1000 cm3 agua. 14 g ácido X = --------------------------------------------= 14,8 g ácido 943,4 cm3 de agua

Respuesta: La concentración de la solución es: 14,8 g de ácido por litro (1000 cm3) de solución 3º) Se requiere preparar solución de sal en agua, de modo que la concentración resultante sea de 15 g de sal por cada 100 g de agua . Se dispone de 50 g de sal. Calcular: a) Qué cantidad de agua se necesita para utilizar toda la sal?

b) Qué cantidad de solución se podrá preparar?



Respuesta: a) Planteamos una regla de tres 15 g sal ------------------ 100 g agua 50 g sal ------------------ X g agua

50 g sal. 100 g agua X = ---------------------------- = 333,33 g agua 15 g sal b) Si utilizamos 50 g de sal y 333,33 g de agua , la cantidad total de solución es la suma de la sal más el agua , es decir : 50 g + 333,33 g = 383,33 gRespuestas: a) Se requieren 333,33 g de agua b)Se prepararán 383,33 g solución 4º) Cuántos gramos de cloruro de calcio (Ca Cl2 ) se necesitan para preparar: a) 400 cm3 de solución acuosa 0,5 M b) 3 l de solución acuosa 3 M c) Molalidad del caso a) si la densidad del agua es 1g/cm3 d) Molalidad del caso b) idem Respuestas: a) la masa atómica del Ca = 40 y la del Cl= 35 por lo tanto la masa Molecular del Ca Cl2 = 40 + 2 x 35 = 110 1 mol de Ca Cl2 = 110 g, por lo tanto 0,5 M = 55 g Planteamos la regla de tres 55 g Ca Cl2 ------------------ 1000 cm3 ( 1 litro) de solución X g Ca Cl2 ------------------ 400 cm3 de solución

400 cm3solución. 55 g Ca Cl2

X = ---------------------------------------- = 22 g Ca Cl2

1000 cm3 soluciónb) planteamos la regla de tres para la solución 3 M solución 1 M Ca Cl2 ------------------ 110 g Ca Cl2 por litro solución 3 M Ca Cl2 ------------------ X g Ca Cl2 por litro

3 M Ca Cl2 . 110 g por litro X = ---------------------------------------- = 330 g Ca Cl2 por litro 1 M Ca Cl2 planteamos una nueva regla de tres 1 L solución 3 M ----------------------- 330 g Ca Cl2 3 L solución 3 M ----------------------- X g Ca Cl2

3 L solución 3 M . 330 g Ca Cl2 X = ---------------------------------------- = 990 g Ca Cl2 1 L solución 3 M 6º) Una disolución de ácido sulfúrico al 15 % masa /masa a 20°C . Hallar su Molalidad Molalidad = moles de soluto en 1000 g de solvente Una solución 15 %m/m significa 15 g de SO4H2 en 100 g de solución. Esto significa 15 g de soluto en 85 g de solvente Planteamos la siguiente regla de trres: 15 g soluto ----------------- 85 g solvente X g soluto ---------------- 1000 g solvente 1000 g solvente . 15 g soluto X = ------------------------------------- = 176,5 g soluto 85 g solvente



1 Mol de soluto SO4H2 = 32 + 4 x 16 + 2 = 98 g 1 Mol soluto ----------------- 98 g X Mol de soluto ---------------- 176,5 g 176,5 g . 1 Mol de soluto X = .-------------------------------- = 1,80 Moles 98 g Respuesta: la solución es 1,80 molal

EJERCICIOS (PREGUNTAS Y RESPUESTAS)

A) ¿Qué significa 2 MOLAR?Llamamos SOLUTO a la fracción que se disuelve en otro elemento que se llama SOLVENTE y la suma de SOLUTO + SOLVENTE se llama SOLUCIÓN (también suele llamarse DISOLUCIÓN)Por ejemplo:-En una SOLUCIÓN de poca cantidad de alcohol en mucha agua, el SOLUTO es el alcohol y el SOLVENTE es el agua-En una solución de azucar en agua, el SOLUTO es el azucar y el SOLVENTE es el aguaLas soluciones se definen por la cantidad de SOLUTO en relación con la cantidad de SOLVENTE o de SOLUCIÓNLa pregunta a) se refiere a una SOLUCIÓN MOLAR que es aquella en la que la que se mide la cantidad de MOLES de SOLUTO que hay en UN LITRO de SOLUCIÓNConcretamente: una solución 2 MOLAR significa que hay 2 MOLES de SOLUTO por cada litro de SOLUCIÓN

B) ¿Qué significa: 0,5 MOLAL?Toda la explicación del ítem anterior vale para este problema, salvo que cuando se habla de SOLUCIÓN MOLAL se refiere a la cantidad de MOLES que hay en 1000 gramos de SOLVENTE (no de SOLUCIÓN como en el caso anterior)Concretamente: 0,5 MOLAL significa 0,5 MOL de SOLUTO en 1000 gramos de SOLVENTE

C) ¿Qué significa 3% m/V ?La m significa: MASA de SOLUTO y se mide en gramos.- V significa VOLUMEN de SOLUCIÓN y se adopta 100 ml (cien mililitros)Concretamente: 3% m/V significa 3 gramos de SOLUTO en 100 ml de SOLUCIÓN


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