unidad 3 disoluciones

DISOLUCIONES

Unidad 3

22

Contenidos (1)

1.- Sistemas materiales.

2.- Disoluciones. Clasificación.

3.- Concentración de una disolución3.1. En g/l (repaso).

3.2. % en masa (repaso).

3.3. % en masa/volumen.

3.4. Molaridad.

3.5. Fracción molar

33

Contenidos (2)

4.- Preparación de una disolución.

5.- Fenómeno de la disolución.6.- Solubilidad.

7.- Propiedades coligativas de las disoluciones (cualitativamente).

44

SISTEMAS MATERIALES

Elem ento C om puesto

Susta ncia s pura s

MezclaH om ogénea

MezclaH eterogénea

Mezclacolo ida l

Suspensión

Mezcla

S istem a m a teria l

REPASO

55

DISOLUCIÓN (Concepto)

Es una mezcla homogénea de sustancias puras donde las partículas disueltas son iones, moléculas aisladas o agrupaciones muy pequeñas de estos componentes, por lo que no se sedimentan aunque empleemos potentes centrifugadoras.

66

Componentes de una disolución

Soluto (se encuentra en menor proporción) o bien es lo que se disuelve.

Disolvente (se encuentra en mayor proporción y es el medio de dispersión), es lo que disuelve.

77

Clasificación de disoluciones

Según el número de componentes. Según estado físico de soluto y

disolvente. Según la proporción de los

componentes.

88

Según el número de componentes.

Binarias Ternarias. ...

99Según estado físico de soluto y disolvente.

Soluto Disolvente Ejemplo

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 cantidad de soluto)

La mayoría de las disoluciones líquidas, son acuosas, es decir el disolvente es el agua.

1111

Concentración

Concentración de una disolución, es la cantidad de soluto que está disuelto en una determinada cantidad de disolvente o disolución.

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

Tanto por ciento en masa.

Expresa la masa (en gramos) de soluto por cada 100 g de disolución (soluto+disolvente).

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

REPASO

1414Tanto por ciento en masa.REPASO

Ejercicio: ¿Sabrías determinar la concentración expresada en % en masa de una disolución formada por 20g de cloruro de sodio en 250 mL de agua?

Datos: Masa soluto (NaCl)=20g Densidad H20= 1g/mLVolumen disolvente (H20)=250 mL=0,25L

Masa disolvente (H20)=250 mL· 1g/mL =250g

Masa disolución=masa soluto+masa disolvente =20g+250g=270g

Masasoluto% masa = ——————— · 100

Masadisolución

20g% masa = ———· 100= 7,4% (m/m) 270g

1515

Tanto por ciento en volumen.

Expresa el volumen de soluto existente en 100 unidades de volumen de disolución.

vsoluto (L) %volumen = ——————— · 100

Vdisolución (L)

1616Tanto por ciento en volumen.

REPASOEjercicio: ¿Cuál sería la concentración expresada en

% en volumen de una disolución preparada con 100mL de alcohol etílico a la que le hemos añadido 300mL de agua?

Datos:

Volumen soluto (EtOH)=100mL

Volumen disolvente (H20)=300 mL

Volumen disolución= volumen soluto+ volumen disolvente= =100mL+300mL=400mL

Volumensoluto% volumen= ——————— ·100

Volumendisolución

100mL% v = ——————· 100= 25% (v/v) 400mL

1717

Concentración en gramos/litro.

Expresa la masa en gramos de soluto existente en 1L litro de disolución.

msoluto (g) (g/l) = ———————— Vdisolución (L)

REPASO

1818

Concentración en gramos/litro.

Importante: Esta forma de expresar la concentración no debe confundirse con la densidad de la disolución, que indica la masa de disolución que corresponde a cierto volumen de disolución

REPASO

Ejm: La densidad del ácido sulfúrico en disolución es de 1,8g/cm3 expresa que la disolución contiene 1,8 gramos de disolución por cada cm3 de disolución.

1919Gramos por litro (g/L).REPASO

Ejercicio: La etiqueta de cierta marca de leche indica que contiene un 1,6% en masa de materia grasa. Si el litro de leche tiene una masa de 1060g. ¿Cuál es la concentración de materia grasa en g/L?

Datos:

% masa=1,6% indica 1,6 g de materia grasa por cada 100g de leche

Densidad leche=1060 g leche/ 1Lleche

1060g leche 1,6g materia grasa

g/L leche= ——————— · ——————————— = 16,96 g/L 1 L leche 100 g leche

2020

Molaridad (M )

Expresa el número de moles de soluto existentes en 1 L de disolución.

n msoluto M = ——— = ——————— V (L) Msoluto· V (L)

La unidad es mol/L, aunque se suele indicar como molar.

2121

Molalidad (m)

Expresa el número de moles de soluto existentes en 1 Kg de disolvente.

nsoluto m = ————— mdisolvente

La unidad es mol/Kg, aunque se suele indicar como molal.

2222Ejercicio: ¿ 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

2323Ejercicio: ¿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

2424

Riqueza ()

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) = ——————————— · 100 msustancia (comercial)

De donde 100

msust. (comercial) = msust. (pura) · ——

2525Ejemplo: ¿Como prepararías 100 ml de

una 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

2626Ejercicio: Prepara 250 cm3 de una disolución de HCl 2M, 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

2727

Fracción molar ()

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

nsoluto soluto = —————————

nsoluto + ndisolvente

Igualmente ndisolvente

disolvente = ————————— nsoluto + ndisolvente

2828

Fracción molar () (cont.).

nsoluto + ndisolvente soluto + disolvente = ————————— = 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”.

2929Ejemplo: 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 (CH4) = ———————— = ————————— = 0,56 n (CH4) + n (C2H6) 0,25 mol + 0,20 mol

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

(CH4) + (C2H6) = 0,56 + 0,44 = 1

3030Ejemplo: El ácido nítrico se vende en unas botellas de color topacio cuya etiqueta indica: HNO3, 64 % de riqueza y densidad 1,45 g/mL. Calcula la concentración de este ácido nítrico expresada como molaridad, molalidad y fracción molar de soluto.

3131Ejemplo: lndica cuál será la concentración molar de la disolución que resulta de mezclar 10 mL de un ácido clorhídrico del 37 % de riqueza y 1,18 g/mL de densidad con 80 mL de disolución 1,5 M en ácido clorhídrico. Se supone que los volúmenes son aditivos.

3232Ejemplo: lndica cuál será la concentración molar de la disolución que resulta de mezclar 10 mL de un ácido clorhídrico del 37 % de riqueza y 1,18 g/mL de densidad con 80 mL de disolución 1,5 M en ácido clorhídrico. Se supone que los volúmenes son aditivos.

3434Ejercicio: a) Indica qué procedimiento seguirías en el laboratorio para preparar 250 mL de una disolución de CaCl2 1,5 M si dispones de un producto comercial del 95 % de riqueza, agua destilada y todo el material de laboratorio que precises.b) ¿Qué cantidad de la disolución anterior deberás coger para tener 0,3 mol de ion cloruro?

3535Ejercicio: Indica qué procedimiento seguirías en el

laboratorio para preparar 100 mL de una disolución de H2SO4 1,5 M si dispones de 500 mL de disolución 5 M en H2SO4, agua destilada y todo el material de laboratorio que precises.

3636

Solubilidad

Es la máxima cantidad de soluto que se puede disolver en una determinada cantidad de disolvente (normalmente suelen tomarse 100 g).

La solubilidad varía con la temperatura (curvas de solubilidad).

3737

Gráficas de la solubilidad de diferentes sustancias en agua

Como vemos, la solubilidad no aumenta siempre con la temperatura, ni varía de manera lineal.

3838

Propiedades coligativas

Las disoluciones tienen diferentes propiedades que los disolventes puros.

Es lógico pensar que cuánto más concentradas estén las disoluciones mayor diferirán las propiedades de éstas de las de los disolventes puros.

3939

Propiedades coligativas

Disminución de la presión de vapor. Aumento de temperatura de ebullición. Disminución de la temperatura de

fusión. Presión osmótica (presión hidrostática

necesaria para detener el flujo de disolvente puro a través de una membrana semipermeable).

4040

Presión osmótica

4141

Propiedades coligativasCuestiones:

Responde, de forma razonada, si son ciertas o no las siguientes afirmaciones:

a) Las cervezas se almacenan bajo una presión superior a la atmosférica para que tengan más cantidad de dióxido de carbono disuelto.

b) En general, la solubilidad de las sustancias disminuye al bajar la temperatura.

c) Una disolución saturada es una disolución muy concentrada.

d) En todas las disoluciones hay un soluto y un disolvente.

e) A veces, el punto de congelación de una disolución es mayor que el del disolvente en estado de sustancia pura.

4242


a) Es cierto, ya que a temperatura ambiente, el dióxido de carbono es un gas y la solubilidad de un gas en agua aumenta al aumentar la presión.

b) Parcialmente cierto. Para la mayoría de las sustancias sólidas la solubilidad aumenta al aumentar la temperatura, mientras que si el soluto es un gas, la solubilidad disminuye al aumentar la temperatura.

c) Falso. Una disolución saturada es aquella que ya no admite más cantidad de soluto disuelto. Si el soluto es muy poco soluble, la cantidad que se puede disolver con relación al disolvente es muy pequeña y la disolución será diluida.

4343


d) Parcialmente cierto. En todas las disoluciones hay un disolvente, pero puede haber más de un soluto.

e) Falso. Cuando se disuelve una sustancia se dificulta la ordenación de sus partículas al pasar del estado líquido al sólido, por lo que hay que bajar más la temperatura de lo que lo haríamos si la sustancia no tuviese ninguna otra disuelta. El punto de congelación de la disolución es menor que el del disolventeen estado puro.

unidad 3 disoluciones

Documents