UNIVERSIDAD NACIONAL DE TRUJILLO

FACULTAD DE INGENIERA

ESCUELA ACADEMICO PROFESIONAL DE INGENIERA INDUSTRIAL

DOCENTE: MG. MIGUEL MONTREUIL FRASASIGNATURA: QUIMICA INDUSTRIALGRUPO:5INTEGRANTES: ARGOMEDO LUJAN ROSA YSABELLUPERDIGA CAVA ASTRID MARIA PIACICLO:II-B

2013I UNIDAD

1. DISOLUCIONES

Una disolucin es una mezcla homognea; es decir, se presentan en una sola fase dos o ms sustancias.

1.1. Tipos de disoluciones: Dependiendo del estado fsico original tenemos: liquido, slido o gaseoso de los componentes. Tambin encontramos disoluciones por su capacidad para disolver un soluto; estas son:

a. Disolucin saturada: contiene la mxima cantidad de un soluto que se disuelve en un disolvente en particular, a una temperatura especfica.b. Disolucin no saturada: contiene menor cantidad de soluto de la que es capaz de disolver.c. Disolucin sobresaturada: contiene ms soluto del que puede haber en una disolucin saturada.

1.2. Proceso de disolucin:

En lquidos y slidos, las molculas se mantiene juntas debido a las atracciones intermoleculares. Cuando el soluto se disuelve en otra sustancia (el disolvente), las partculas del soluto se dispersan en el disolvente y ocupan posiciones que estaban antes ocupadas por molculas del disolvente. Encontramos tres tipos de interacciones:

Interaccin disolvente-disolvente Interaccin soluto-soluto Interaccin disolvente-soluto

Este proceso se da en tres etapas, en la primera se da la separacin de las molculas del disolvente; en la segunda, se separan las molculas del soluto; para esto se requiere de fuerzas de atraccin, por lo tanto, son endotrmicas. En la tercera etapa se mezclan disolvente y del soluto, esta etapa puede ser endotrmica o exotrmica. El calor de disolucin est dado por:

Si la atraccin soluto-disolvente es mayor a a la atraccin disolvente-disolvente y que la traccin soluto-soluto, el proceso de disolucin es favorable; es decir, exotrmico (Hdisol 0) Tambin este proceso est influenciado por dos factores; uno de ellos es el factor energtico, el cual determina si un proceso de disolucin es exotrmico o endotrmico .El segundo se refiere a la tendencia al desorden en todos los procesos naturales, el cual favorece la solubilidad de una sustancia aun cuando el proceso sea endotrmico.

1.3. Unidades de concentracin:

La concentracin es la cantidad de soluto presente en una determinada cantidad de una disolucin. Las tres unidades de concentracin ms comunes son: porcentaje en masa, molaridad y molalidad. Tipos de unidades de concentracin: a. Porcentaje en masa: se define como.-

Porcentaje en masa de soluto =

El porcentaje en masa no tiene unidades porque es una relacin de dos cantidades semejantes.

b. Molaridad (M): el nmero de moles de soluto en 1L. de disolucin.-

M =

Las unidades de la molaridad son moles por litro (mol/L).

c. Molalidad (m): es el nmero de moles de soluto disueltas en 1kg de disolvente.-

m =

Pese a que no posee unidades, es bueno incluir este dato.-

Fraccin molar: es la relacin que existe entre el nmero de moles del componente que se quiere hallar el nmero total de moles de la disolucin.-

Aqu x representa la fraccin molar y los subndices 1 y 2 sustituyen al solvente y soluto respectivamente.

1.4. La solubilidad:

La solubilidad se define como una medida cuantitativa de la mxima cantidad de un soluto que se puede disolver en una determinada cantidad de un disolvente a una temperatura especifica.

Aqu se lleva a cabo el proceso de solvatacin, en el cual las molculas de disolvente rodean e interactan con iones o molculas de soluto.

1.4.1. Factores que afectan la solubilidad:

1.4.1.1. La temperatura.-

a. La solubilidad de los slidos y la temperatura: la solubilidad de una sustancia slida aumenta con la temperatura. Se podra decir que el efecto de la temperatura sobre la solubilidad debe determinarse de forma experimental.

b. La solubilidad de los gases y la temperatura: la solubilidad de los gases en el agua por lo general disminuye al aumentar la temperatura, cuando se calienta agua en un recipiente se pueden ver las burbujas que se forman en las paredes del recipiente.La disminucin de la solubilidad del oxgeno molecular en agua tiene una relacin directa con la contaminacin trmica. Por otra parte la solubilidad de los gases con la temperatura puede ser de ayuda en la prctica de la pesca, debido a que el contenido de oxigeno es mayor en las regiones ms profundas y ms fras, la mayora de los peces se encontrarn all.

1.4.1.2. La presin.-

a. La presin en la solubilidad de los gases: la presin externa no tiene influencia sobre la solubilidad de lquidos y slidos, pero influye de manera importante en la solubilidad de los gases. La relacin cuantitativa entre la solubilidad de un gas y la presin se da mediante la ley de Henry, que establece que la solubilidad de un gas lquido es proporcional a la presin del gas sobre la disolucin:

c= k*P

Donde c es la concentracin molar (moles por litro) del gas disuelto; P es la presin (en atmsferas) del gas sobre la disolucin, k es una constante que depende solo de la temperatura, cada gas tiene un valor diferente de k a una determinada temperatura. Las unidades de la constante k son mol/ (L*atm).A nivel molecular segn la ley de Henry, cuando la presin parcial del gas sobre la disolucin aumenta de una sustancia (a) a otra sustancia (b), la concentracin del gas disuelto tambin aumenta de acuerdo con la ecuacin.

2. PROPIEDADES COLIGATIVAS DE NO ELECTROLITOS

Las propiedades coligativas son aquellas que dependen solo del nmero de partculas de soluto en la disolucin y no de la naturaleza de las partculas del soluto. Estas son:

a. Disminucin de la presin de vapor.- si el soluto es no voltil, la presin de vapor de su disolucin siempre es menor que la del disolvente puro. Para esta propiedad tenemos:

La ley de Raoult: establece que la presin de vapor de un disolvente en una disolucin esta dada por la del solvente puro multiplicada por la fraccin molar del disolvente en la disolucin.

Esta relacin tambin puede expresarse como.-

Podemos ver que la variacin de la presin de vapor, es directamente proporcional a la fraccin mola del soluto presente en la disolucin.

Si en la solucin, ambos componentes son voltiles, la presin de vapor de la misma ser la suma de cada una de las presiones parciales. En este caso tambin se cumple la ley de Raoult.-

En este circunstancia, la presin total est expresada por la ley de Dalton delas presiones parciales.-

b. Elevacin del punto de ebullicin.- el punto de ebullicin de una disolucin es la temperatura a la cual su presin de vapor se iguala a la presin atmosfrica. El aumento del punto de ebullicin se puede definir como:

Debido a que esta variacin es proporcional a la disminucin de la presin de vapor, por lo tanto tambin proporcional a la concentracin de la disolucin:

Donde m es la molalidad de la disolucin y Kb es la constante molal de elevacin del punto de ebullicin.

c. Depresin del punto de congelacin.- en una disolucin, las molculas del disolvente se encuentran un poco ms separadas entre s de lo que estaran en el disolvente puro. Por ello, la temperatura de la disolucin debe estar por debajo del punto de congelacin del disolucin puro para poder congelarse. Esta depresin es igual a la molalidad del soluto multiplicada por la constante de depresin del punto de congelacin, Kc.

d. Presin osmtica.- el movimiento neto de las molculas del disolvente a travs de la membrana semipermeable desde el disolvente puro o desde la disolucin diluida hasta la disolucin ms concentrada, recibe el nombre de smosis. La presin osmtica () es aquella necesaria para detener la smosis, esta se puede medir directamente a partir de la diferencia de los niveles finales del fluido.

=M*R*T

En esta ecuacin, M es la molaridad, R es la constante de los gases y T la temperatura absoluta.Segn esta propiedad podemos hablar de tres clases de disoluciones:

Disolucin hipotnica.- cuando la disolucin de referencia posee menor presin osmtica. Disolucin isotnica.- es cuando dos disoluciones poseen la misma concentracin y por ende la misma presin osmtica. Disolucin hipertnica.- cuando la disolucin de referencia posee mayor presin osmtica.

3. PROPIEDADES COLIGATIVAS DE ELECTROLITOS

Estas propiedades son diferentes a la de los no electrolitos, debido a que los electrolitos en disolucin se disocian en iones, por ende se separan en dos o ms partculas. Estas cualidades son ms pequeas de lo que se espera porque a concentraciones elevadas, intervienen las fuerzas electrostticas formndose pares inicos; ya que estos producen la reduccin de partculas en disolucin y consecutivamente la disminucin de las propiedades.

3.1. Coeficiente de Vant Hoff:

El factor de Vant Hoff es una medida del grado de disociacin de un electrolito en agua. Esta es la relacin entre la propiedad coligativa real y el valor que se observara si no ocurriera la disociacin. Esta dada por:

Es por este factor, que las propiedades coligativas se modifican a :

= i*M*R*T

4. PROBLEMAS DESARROLLADOS

Unidades de concentracin:

1. Calcule el porcentaje en masa de 5.50 g de NaBr en 78.2 g de disolucin.

Solucin.-m. soluto + m. disolvente = m. disolucin = 78.2 gm. soluto = 5.50 g NaBr

2. Calcule la cantidad de agua (en gramos) que se debe agregar a 500 g de urea [(NH2)2CO] para preparar una disolucin al 16.2 % en masa y 26.2 g de MgCl2 para preparar una disolucin al 1.5 % en masa.

Solucin.-Urea:% = 16.2m. soluto = 500 g

MgCl2:% = 1.5m. soluto = 26.2 g

3. Calcular la molalidad de una disolucin de azcar (C12H22O11) de 1.22 M cuya densidad es 1.12 g/mL.

Solucin.-Suponiendo que la cantidad de disolucin sea 1 L:

X

Molalidad.-

4. Calcule la molaridad y la molalidad de una disolucin de NH3 preparada con 30.0 g de NH3 en 70.0 g de H2O. La densidad de la disolucin es 0.982 g/mL.

Solucin.-

Molaridad.-

Molalidad.-

5. Calcular la molalidad para una disolucin de NaCl 2.50 M y cuya densidad es de 1.08 g/mL.

Solucin.-

Suponiendo que tenemos 1000 mL de solucin:

Propiedades coligativas en disoluciones no electrolticas:

1. El punto de ebullicin normal del benceno es de 80.1 C una muestra de 0.69 g de un compuesto no voltil, con masa molar de 185 g/mol, se disolvi en 2.75 g de benceno Cul es el punto de ebullicin que se espera de esta disolucin?

Solucin.-Kb= 2.53 C/mTb= 80.1 C

2. Cuntos gramos de urea [(NH2)2CO] se deben agregar a 450 g de agua para obtener una disolucin con una presin de vapor 2.50 mmHg menor que la del agua pura, a 30C? (La presin de vapor de agua a 30C es 31.8 mmHg)

Solucin.-P=2.50 mmHgP1= 31.8 mmHg

3. Se prepara una disolucin disolviendo 396 g de sacarosa (C12H22O11) en 624 g de agua. Cul es la presin de vapor de esta disolucin a 30C? (La presin de vapor de agua es 31.8 mmHg a 30C)

Solucin.-P1= 31.8 mmHg

4. Cules son el punto de ebullicin y el punto de congelacin de una disolucin de 2.47 m de naftaleno en benceno? (el punto de ebullicin y congelacin del benceno son 80.1 C y 5.5 C, respectivamente).

Solucin.-Tb= 80.1 CKb= 2.53 C/mTc= 5.5 CKc= 5.12 C/mMolalidad= 2.47 m

Punto de ebullicin

Punto de congelacin

5. Se prepar una disolucin disolviendo 3.57 g de un soluto no voltil en 108.7 g de acetona. La disolucin hirvi a 56.58C. El punto de ebullicin de la acetona pura es de 55.95C y su Kb es de 1.71 C/m. Calcular la masa molecular del soluto.

Solucin.-Tb= 55.95CTb= 56.58CKb es de 1.71 C/m

6. Una disolucin de 6.85 g de un carbohidrato en 100.0 g de agua tiene una densidad de 1.024 g/mL y una presin osmtica de 4.61 atm a 20.0C. Calcular la masa molecular del carbohidrato.

Solucin.-

=1.024 g/mL

7. La presin osmtica de una disolucin acuosa de un osluto que es un no electrolito no voltil es de 1.25 atm a 0.0c.Cul es la molaridad de la disolucin?

Solucin.-

Propiedades coligativas en disoluciones electrolticas:

1. Dos lquidos A y B tienen presiones de vapor de 76 mmHg y 132 mmHg, respectivamente, a 25C, cul es la presin de vapor total de la disolucin ideal formada por 1.00 mol de A y 1.00 mol de B?

Solucin.-1 mol A1 mol BPA=76 mmHgPB=132 mmHg

2. La presin de vapor del agua pura a 25C es 23.76 mmHg y la del agua de mar es 22.98 mmHg. Suponiendo que el agua de mar solo tiene NaCl, calcular su concentracin en unidades de molalidad.

Solucin.-P1=23.76 mmHgP1=22.98 mmHgNaCl Na++ Cl- i= 2

Suponiendo 1000g (1 L) de agua:

Molalidad:

3. Una disolucin de NaCl al 0.86 % en masa se denomina suero fisiolgico porque su presin osmtica es igual a la disolucin de las clulas sanguneas. Calcular la presin osmtica de esta disolucin a la temperatura normal del cuerpo (37C). Observar que la densidad de la disolucin salina es 1.005 g/mL.

Solucin.-

%= 0.86Suponiendo que tengamos 1000 mL de solucin.-wsolucin= 1005 g

4. Se puede preparar agua ocenica sinttica disolviendo 36.0g de sal de mesa en 1000 mL de agua. Cul es el punto de ebullicin de esta disolucin? (Considerar densidad del agua 0.998 g/mL y el NaCl es puro)

Solucin.-

Tb= 100C= 0.998g/mLwagua= 998 gKb=0.52C/m

5. Cules son los puntos normales de congelacin y ebullicin de la siguiente disolucin, 21.2 g de NaCl en 135 mL de agua?

Solucin.-

Punto de congelacin:Tc = 0CKc= 1.86C/m

Punto de ebullicin:Tb = 100CKb= 0.52C/m

BIBLIOGRAFA

RAYMOND CHANG Qumica Sptima Edicin.

WHITTEN, DAVIS, PECK Qumica Octava Edicin.