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Tipos de soluciones. Hidrólisis. Solubilidad y el efecto de la temperatura. Unidades de concentración: Expresiones físicas de concentración (%m/m, %m/v, %v/v, ppm, ppb), Expresiones químicas de concentración: Molaridad, normalidad y fracción molar. Conversión de unidades de concentración.

Soluciones

» Son mezclas homogéneas (una fase) que contienen dos o más tipos de sustancias denominadas soluto y solvente; que se mezclan en proporciones variables; sin cambio alguno en su composición, es decir no existe reacción química.

Soluto + Solvente → Solución

Soluto » Es la sustancia que se disuelve, dispersa o solubiliza y siempre se

encuentra en menor proporción, ya sea en peso o volumen.

» En una solución pueden haber varios solutos.

» A la naturaleza del soluto se deben el color, el olor, el sabor y la conductividad eléctrica de las disoluciones.

» El soluto da el nombre a la solución.

Solvente o disolvente » Es la sustancia que disuelve o dispersa al soluto y generalmente se

encuentra en mayor proporción.

» Existen solventes polares (agua, alcohol etílico y amoníaco) y no polares (benceno, éter, tetracloruro de carbono).

» En las soluciones líquidas se toma como solvente universal al agua debido a su alta polaridad.

» El solvente da el aspecto físico de la solución.

Ejemplos de

disoluciones

Soluto

Gas Líquido Sólido

Solvente

Gas

El oxígeno y otros

gases en nitrógeno

(aire).

El vapor de agua

en el aire.

El Smog en las

grandes

ciudades.

Líquido

El dióxido de

carbono en agua,

formando agua

carbonatada o soda.

El etanol (alcohol

común) en agua;

varios

hidrocarburos el

uno con el otro

(petróleo).

La sacarosa

(azúcar de mesa)

en agua; el

cloruro de sodio

(sal de mesa) en

agua.

Sólido

El hidrógeno se

disuelve en los

metales; el platino

ha sido estudiado

como medio de

almacenamiento.

El hexano en la

cera de parafina;

el mercurio en

oro.

El acero,

duraluminio, y

otras aleaciones

metálicas.

Unidades de Concentración

» La relación entre la cantidad de sustancia disuelta (soluto) y la cantidad de disolvente se conoce como concentración.

» Esta relación se expresa cuantitativamente en forma de unidades físicas y unidades químicas, debiendo considerarse la densidad y el peso molecular del soluto.

Concentración en Unidades Físicas

» Porcentaje masa en masa (% m/m o % p/p): Indica la masa de soluto en gramos, presente en 100 gramos de solución.

Xg soluto → 100g solución

» Porcentaje masa en volumen (% m/v o % p/v)

Indica la masa de soluto en gramos disuelto en 100 mL de solución.

Xg soluto → 100mL solución

» Porcentaje en volumen (% v/v)

Indica el volumen de soluto (mL), presente en 100 mL de solución.

X mL soluto → 100mL solución

» Concentración común (g/L)

Indica la masa de soluto en gramos, presente en un litro de solución (recordar que 1 L = 1000 mL, por lo que es lo mismo decir mg/mL).

Xg soluto → 1 L o 1000 mL solución

» Partes por millón (ppm)

Se define como los miligramos de soluto disueltos en 1000 mL o 1 litro de solución. Nota 1g = 1000 mg

X mg soluto → 1000 mL solución

» Partes por billón (ppb)

Se define como los microgramos de soluto disueltos en 1000 mL o 1 litro de solución. Nota 1g = 106 μg

X mg soluto → 1000 mL solución

2. Calcular la concentración en ppm y ppb de una solución que contiene 0,085g de KNO3 disueltos en 670 mL de solución.

Problemas

1. El primer abono mineral “de síntesis química” fue el sulfato amónico (NH4)2SO4. Diga cuánto debería pesarse para preparar una solución al 30%(m/V) en agua

CONCENTRACIÓN EN UNIDADES QUÍMICAS

» Molaridad (M): Indica el número de moles de soluto disueltos en un litro de solución.

X moL → 1L o 1000 mL solución

M = mol de soluto

V (L) solución

Ejemplo

» Calcular la concentración molar de una solución disolviendo 3,2 moles de Ca(OH)2 en 7 litros de solución.

M = 3,2 mol KCl

7 L

M = 0,46 mol/L

3,2 moL → 7 L

X moL → 1L

X= 0,46 M

Peso Equivalente Un equivalente gramo es la cantidad de un compuesto que aporta un mol de carga eléctrica. • Por ejemplo, para el Cl-, un equivalente es igual

a su masa molar, ya que se necesitan 35.5 g de Cl- para tener un mol de carga ( negativa en este caso ).

• Por el contrario, un equivalente de Ca2+ será la mitad que su masa molar porque por cada mol de Ca2+ , se tienen dos moles de carga, no uno.

Equivalente= __Masa Molar__ Carga del Ión

» Normalidad (N): Indica el número de pesos equivalente de soluto disueltos en un litro de solución.

X moL → 1L o 1000 mL solución

N = #peso eq de soluto

V (L) solución

Problema Calcular la concentración molar y normal de una solución de H2SO4 que contiene 73 g en 500 mL de solución (PM=98 g/mol).

Ejemplo » Calcular la concentración normal de una

solución disolviendo 3,2 moles de Ca(OH)2 en 7 litros de solución.

PM = 74 g/mol

Peq= 74g_ = 37 g/Eq

2

1 mol → 2 Eq

3,2 mol →X

X= 6,4 Eq

N = 6,4 Eq Ca(OH)2

7L

N = 0.91Eq/L = 0,91N

Dilución

» Procedimiento por el cual se disminuye la concentración de una solución por adición de mayor cantidad de solvente.

» Al agregar más solvente, se está aumentando la cantidad de solución pero la cantidad de soluto se mantiene constante

C1 x V1 = C2 x V2

Solubilidad

» Se define solubilidad como la máxima cantidad de un soluto que puede disolverse en una determinada cantidad de solvente a una temperatura dada. La solubilidad depende de la temperatura, presión y naturaleza del soluto y solvente.

» La solubilidad puede expresarse en:

gramos de soluto , gramos de soluto, moles de soluto

Litro de solvente 100g de solvente litro de solución

Clasificación de las soluciones

» Solución saturada: Es aquella que contiene la máxima cantidad de soluto que puede mantenerse disuelto en una determinada cantidad de solvente a una temperatura establecida.

» Solución diluida (insaturada): Es aquella donde la masa de soluto disuelta con respecto a la de la solución saturada es más pequeña para la misma temperatura y masa de solvente.

» Solución concentrada: Es aquella donde la cantidad de soluto disuelta es próxima a la determinada por la solubilidad a la misma temperatura.

» Solución Sobresaturada: Es aquella que contiene una mayor cantidad de soluto que una solución saturada a temperatura determinada. Esta propiedad la convierte en inestable.

1. De acuerdo a la cantidad de soluto

2. De acuerdo a la conductividad eléctrica

» Electrolíticas: Se llaman también soluciones iónicas y presentan una apreciable conductividad eléctrica.

» No electrolíticas: Su conductividad es prácticamente nula; no forma iones y el soluto se disgrega hasta el estado molecular.

Factores a influyen en la Solubilidad

» Los solutos polares son solubles son solubles en disolventes polares y los apolares en disolventes apolares, ya que se establecen los enlaces correspondientes entre las partículas de soluto y de disolvente. Es decir lo “similar disuelve a lo similar”

» Cuando un líquido es infinitamente soluble en otro líquido se dice que son miscibles, como el alcohol en agua.

1. Naturaleza del soluto y solvente

Efecto de la temperatura

Solubilidad de gases en líquidos:

» Al disolver un gas en un líquido, generalmente, se desprende calor, lo que significa que un aumento de temperatura en el sistema gas-líquido, disminuye la solubilidad del gas porque el aumento de energía cinética de las moléculas gaseosas provoca colisiones con las moléculas del líquido, disminuyendo su solubilidad.

Efecto de la presión

En sólidos y líquidos:

» La presión no afecta demasiado la solubilidad de sólidos y líquidos; sin embargo, sí es muy importante en la de los gases.

En gases:

» La solubilidad de los gases en líquidos es directamente proporcional a la presión del gas sobre el líquido a una temperatura dada.

Después de hacer los deberes