DISOLUCIONES

Unidad 3

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Contenidos (1)

1.-    Sistemas materiales.2.-    Disoluciones. Clasificación.3.- Concentración de una disolución

3.1.     En g/l (repaso).3.2.     % en masa (repaso).

3.3.    % en masa/volumen.

3.4.     Molaridad.

3.5.     Fracción molar

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Contenidos (2)

4.-   Preparación de una disolución.5.-   Fenómeno de la disolución.6.-    Solubilidad.7.-    Propiedades coligativas

 de las disoluciones (cualitativamente). 

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SISTEMAS MATERIALES

E l e m e n t o C o m p u e s t o

S u s t a n c i a s p u r a s

M e z c l aH o m o g é n e a

M e z c l aH e t e r o g é n e a

M e z c l ac o l o i d a l

S u s p e n s i ó n

M e z c l a

S i s t e m a m a t e r i a l

REPASO

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DISOLUCIÓN (Concepto)

● Es una mezcla homogénea de dos o mas sustancias químicas tal que el tamaño molecular de la partículas sea inferior a 10--9 m.

● Se llama mezcla coloidal cuando el tamaño de partícula va de 10-9 m a 2 ·10-7 m.

● Se llama suspensión cuando el tamaño de las partículas es del orden de2 ·10-7 m.

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Componentes de una disolución

● Soluto (se encuentra en menor proporción).

● Disolvente (se encuentra en mayor proporción y es el medio de dispersión).

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Clasificación de disoluciones

● Según el número de componentes.

● Según estado físico de soluto y disolvente.

● Según la proporción de los componentes.

● Según el carácter molecular de los componentes.

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Según el número de componentes.

● Binarias● Ternarias.● ...

99Según estado físico de soluto y disolvente.

● Soluto DisolventeEjemplo• Gas Gas Aire• Líquido Gas Niebla• Sólido Gas Humo• Gas Líquido CO2 en agua• Líquido Líquido Petróleo• Sólido Líquido Azúcar-agua• Gas Sólido H2 -platino• Líquido Sólido Hg - cobre• Sólido Sólido Aleacciones

1010

Según la proporción de los componentes.

● Diluidas• (poca cantidad de soluto)

● Concentradas• (bastante cantidad de soluto)

● Saturadas• (no admiten mayor concentración

de soluto)

1111

Según el carácter molecular de los componentes.

● Conductoras• Los solutos están ionizados

(electrolitos) tales como disoluciones de ácidos, bases o sales,

● No conductoras• El soluto no está ionizado

1212

Concentración (formas de expresarla)

● gramos/litro● Tanto por ciento en masa.● Tanto por ciento en masa-

volumen.● Molaridad.● Normalidad (ya no se usa).● Fracción molar.● Molalidad.

1313

Concentración en gramos/litro.

● Expresa la masa en gramos de soluto por cada litro de disolución.

● msoluto (g) conc. (g/l) = ———————— Vdisolución (L)

REPASO

1414

Tanto por ciento en masa.

● Expresa la masa en gramos de soluto por cada 100 g de disolución.

● msoluto % masa = ————————— · 100 msoluto + mdisolvente

REPASO

1515

Tanto por ciento en masa-volumen.

● Expresa la masa en gramos de soluto por cada 100 cm3 de disolución.

● msoluto % masa/volumen = ———— x100 Vdisolución

1616

Molaridad (M ).

● Expresa el número de moles de soluto por cada litro de disolución.

● n msolutoMo = ——— = ——————— V (l) Msoluto ·V (l)

● siendo V (l) el volumen de la disolución expresado en litros

1717Ejercicio: ¿ Cuál es la molaridad de

la disolución obtenida al disolver 12 g de NaCl en agua destilada hasta obtener 250 ml de disolución?

Expresado en moles, los 12 g de NaCl son: m 12 g n = = = 0,2 moles NaCl M 58,44 g/mol

La molaridad de la disolución es, pues: 0,2 moles M = = 0,8 M 0,250 L

1818

Relación entre M con % en masa y densidad de disolución

Sabemos que: ms 100 ms % = —— · 100 = ———— mdn Vdn · ddn

Despejando Vdn: 100 ms Vdn = ————

% · ddn

Sustituyendo en la fórmula de la molaridad: ms ms · % · ddn % · ddn

Mo = ———— = —————— = ———— Ms · Vdn Ms · 100 ms 100 Ms

1919Ejercicio: ¿Cuál será la molaridad de una disolución de NH3 al 15 % en masa y de densidad 920 kg/m3?

920 kg/m3 equivale a 920 g/L % · ddn 15 · 920 g · L-1

Mo = ———— = ————————— = 8,11 M 100 Ms 100 · 17 g · mol-1

2020

Riqueza (η)

● Las sustancias que se usan en el laboratorio suelen contener impurezas.

● Para preparar una disolución se necesita saber qué cantidad de soluto puro se añade.

● msustancia (pura) η = ——————————— · 100 msustancia (comercial)

● De donde ● 100 msust. (comercial) = msust. (pura) · ——

η

2121Ejemplo: ¿Como prepararías 100 ml deuna disolución 0’15 M de NaOH en agua a partir de NaOH comercial del 95 % de riqueza?

m = Molaridad · M(NaOH) · V m = 0’15 mol/l · 40 g/mol · 0’1 l == 0’60 g de NaOH puro

100mNaOH (comercial) = mNaOH (pura) · —— = 95

100= 0’60 g · —— = 0’63 g NaOH comercial 95

2222Ejercicio: Prepara 250 cm3 de una disolución de HCl 2 M, sabiendo que el frasco de HCl tiene las siguientes indicaciones: d=1’18 g/cm3; riqueza = 35 %

● m = Molaridad · M(HCl) · V m = 2 mol/l · 36’5 g/mol · 0’25 l == 18’3 g de HCl puro que equivalen a

● 10018’3 g ·—— = 52’3 g de HCl comercial 35

● m 52’3 g V = — = ————— = 44’3 cm3

d 1’18 g/cm3

2323

Fracción molar (χ)

● Expresa el cociente entre el nº de moles de un soluto en relación con el nº de moles total (soluto más disolvente).

● nsoluto χsoluto = —————————

nsoluto + ndisolvente

● Igualmente● ndisolvente

χdisolvente = ————————— nsoluto + ndisolvente

2424

Fracción molar (χ) (cont.).

● nsoluto + ndisolvente χsoluto + χdisolvente = ————————— = 1 nsoluto + ndisolvente

● Si hubiera más de un soluto siempre ocurrirá que la suma de todas las fracciones molares de todas las especies en disolución dará como resultado “1”.

2525Ejemplo: Calcular la fracción molar de CH4 y de C2H6 en una mezcla de 4 g de CH4 y 6 g de C2H6 y comprobar que la suma de ambas es la unidad.

4 g 6 gn (CH4) =———— = 0,25 mol; n (C2H6) =————= 0,20 mol 16 g/mol 30 g/mol

n (CH4) 0,25 mol χ(CH4) = ———————— = ————————— = 0,56 n (CH4) + n (C2H6) 0,25 mol + 0,20 mol

n (C2H6) 0,20 mol χ (C2H6) = ———————— = ————————— = 0,44 n (CH4) + n (C2H6) 0,25 mol + 0,20 mol

χ(CH4) + χ (C2H6) = 0,56 + 0,44 = 1