REPASO DE DISOLUCIONES.
Definición: Una disolución en una mezcla homogénea de dos o más sustancias. Es decir, cualquier porción de la muestra posee las mismas propiedades y la misma composición.
Una disolución tiene dos partes: Disolvente y soluto.
Disolvente: Es el componente que está en mayor proporción.
Soluto: Es el componente (o componentes) que está en menor proporción.
Tanto el soluto como el disolvente pueden estar en cualquier estado físico:
En la mayoría de los ejemplos que trataremos en clase el disolvente será un líquido y el soluto será líquido o sólido.
CONCENTRACIÓN DE UNA DISOLUCIÓN:
La concentración de una disolución expresa numéricamente la proporción en la que se encuentra el soluto y el disolvente. Una disolución concentrada tendrá mucha proporción de soluto y una diluida tendrá poca proporción de soluto.
Formas de expresar la concentración de las disoluciones:
• Porcentaje en masa (% en masa):
%en masa de soluto
=
(
masa de soluto
)
(
masa de disolución
)
·
100
• Porcentaje en volumen (% en volumen):
%en volumende soluto
=
(
volumen de soluto
)
(
volumen de disolución
)
·
100
• Concentración en masa:
concentración en masa de soluto
=
(
masa de soluto
)
(
volumen de disolución
)
No se puede confundir CONCENTRACIÓN EN MASA con DENSIDAD. La concentración en masa representa la relación entre la MASA del SOLUTO y el VOLUMEN de la DISOLUCIÓN. Mientras que la densidad de una disolución representa la relación entre la MASA DE LA DISOLCUIÓN y el VOLUEMNE DE LA MISMA.
• Concentración molar (M) o molaridad:
concentración molar de soluto
(
M
)=
(
nº de moles de soluto
(
n
))
(
volumen de disolución
(
L
))
M
=
n
V
• Concentración molal (m) o molalidad:
concentración molal de soluto
(
m
)=
(
nº de moles de soluto
(
n
))
(
masa de disolvente
(
kg
))
m
=
n
(
masa disolvente
(
kg
))
• Fracción molar (X): representa la relación que existe entre los moles de un componente de la mezcla y el número total de moles de la misma.
Fracciónmolar del soluto
(
X
s)=
(
nº de moles de soluto
)
(
nº de moles de soluto
+
nº de moles de disolvente
)
=
n
s(
n
s+
n
d)
Fracción molar del disolvente
(
X
d)=
(
nº de moles de disolvente
)
(
nº de moles de soluto
+
nº de moles de disolvente
)
=
n
dLa suma de todas las fracciones molares de los componentes de una mezcla es 1.
X
s+
X
d=
1
• Normalidad (N) o concentración normal de soluto: Expresa el nº de equivalentes del soluto respecto al voluemne en (L) de la disolución:
concentración normal de soluto
(
N
)=
(
nº de equivalentes de soluto
)
(
volumen de la disolución en
(
L
))
=
(
masa soluto
(
g
))
(
pesoequivalente
)
(
volumen de la disolución
(
L
))
El peso equivalente se determina dividiendo la masa molecular del soluto entre su valencia. Por ejemplo:
valencia del aluminio= 3
valencia de un ácido= nº de hidrógenos valencia de un hidróxido= nº de OH.
valencia de una sal= nº de iones del metal x carga. Así la valencia del sulfato de sodio es 2
SOLUBILIDAD:
Se denomina solubilidad de una sustancia a la máxima cantidad de dicha sustancia que se puede disolver en una determinada cantidad de disolvente a una temperatura determinada. es decir, es la concentración de una disolución saturada.
Recuerda que una disolución saturada es aquella que no admite más soluto a una determinada temperatura.
La solubilidad en el S.I. se expresa en
(
kg de soluto
)
(
m
3de disolvente
)
pero no son prácticas dichasunidades. En la práctica se emplean
(
gramos de soluto
)
(
litros de disolvente
)
o bien(
gramos de soluto
)
(
100mL
de doslvente
)
,...La solubilidad de los sólidos en agua aumenta con la temperatura. Este aumento puede ser muy acusado o apenas perceptible.
La solubilidad de los gases en los líquidos también se ve afectada por la presión.
La ley de Henry establece una relación entre la solubilidad de un gas en un líquido a una temperatura determinada con la presión a la que está un gas en contacto en dicho líquido.
s=k · P
s
= solubilidad del gas.
P
= presión que ejerce el gas que se va a disolver y que está en contacto con el
líquido.
k
= constante que depende del gas, del líquido en el que se disuelve y de la
temperatura a la que se encuentren.
PROPIEDADES COLIGATIVAS DE LAS DISOLUCIONES:
Las propiedades coligativas de una disolución son aquellas cuyo valor depende solo de la concentración del soluto disuelto y no de su naturaleza.
Las propiedades coligativas que estudiaremos son:
• Descenso de la presión de vapor. • Aumento del punto de ebullición. • Descenso del punto de congelación. • Ósmosis.
Descenso de la presión de vapor.
Cuando se tiene un líquido en un recipiente cerrado se produce un equilibrio entre las moléculas del líquido que se evaporan y las moléculas del gas que vuelven a la fase líquida. Este es un equilibrio dinámico. Es decir, el número de moléculas gaseosas que escapan del líquido es igual al número de moléculas gaseosas que vuelven a dicho estado.
Si a dicho líquido le añadimos un soluto no volátil, sus partículas impedirán que las moléculas de líquido pasen a la fase vapor,por lo que la presión de vapor disminuirá. La ley que rige la disminución de la presión de vapor por la presencia de un soluto no volátil se conoce como ley de Raoult:
ΔP=P0−P=P0· Xs
Se enuncia diciendo:”A una determinada temperatura, la disminución de la presión de vapor de un líquido cuando se disuelve en e´l un líquido no volátil es igual al producto de la presión de vapor del disolvente a esa temperatura por la fracción molar del soluto”.
Ascenso del punto de ebullición.
Cuando se disuelve un soluto no volátil en un líquido se observa un aumento en el punto de ebullición de dicho líquido. A este aumento se le llama aumento ebulloscópico.
La ebullición de un líquido se produce cuando la presión de vapor a una T determinada iguala a la presión atmosférica. Hemos visto que la presencia de un soluto no volátil disminuye la presión de vapor, por tanto, se necesitará más temperatura para alcanzar la ebullición de dicho líquido. Este aumento de la T de ebullición es proporcional a la concentración molal del soluto (m):
Δ
T
ebull.=
T
ebull´−
T
ebull=
K
ebulloscópica· m
Kebullos. Es una constante que depende del disolvente.
Descenso del punto de congelación.
La presión de vapor del sólido también aumenta con la temperatura. Cuando la Pvsólido coincide con Pvlíquido se produce la fusión del sólido.
Si disolvemos un soluto no volátil en un disolvente se produce un descenso en el punto de congelación ya que hay menos moléculas que pueden pasar a la fase gaseosa. A este descenso se le denomina descenso crioscópico y es directamente proporcional a la molalidad de la disolución.
Δ
T
congel.=
T
f−
T
f ´=
K
crioscópica· m
Ósmosis.
Cuando se separan dos disoluciones de distinta concentración por medio de una membrana semipermeable (solo permite el paso de moléculas del disolvente), se produce una migración de ,moléculas del disolvente a través de la membrana, desde la disolución más diluida a la más concentrada. Esta migración se continua hasta que las concentraciones de ambas disoluciones se igualan. A este fenómeno se le denomina ÓSMOSIS.
Se denomina presión osmótica (π) a la presión que hay que ejercer sobre la disolución para impedir el fenómeno de la ósmosis. Debido a que el comportamiento del soluto en el interior de la disolución se puede asemejar al de un gas libre, podemos usar, para determinar la presión osmótica una expresión similar a la de los gases:
π
· V
=
n · R· T
⇒π=
n · R· T
Aplicaciones de la ósmosis:
• Disoluciones isotónicas. Una disolución isotónica es aquella en la que existe la misma concentración de soluto a ambos lados de la membrana semipermeable. Tiene especial importancia en biología ya que la membrana celular es una membrana semipermeable que permite el paso de diversas sustancias.
En las disoluciones HIPOTÓNICAS la concentración de soluto es mayor dentro de la célula que fuera, por tanto se producirá una migración de disolvente (agua) desde el exterior de la célula al interior pudiendo llegar a destruir la célula (HEMOLISIS).
En las disoluciones HIPERTÓNICAS existe mayor concentración de soluto en el exterior de la célula que en su interior, por tanto, habrá una migración de disolvente (agua) desde el interior de la célula al exterior. Esto provoca una retracción celular y su muerte por deshidratación.
• Ósmosis inversa. La ósmosis inversa consiste en aplicar presión a la disolución para invertir el proceso de ósmosis. Es decir, se fuerza al disolvente a migrar desde la disolución más concentrada a la más diluida. Con esto se consigue concentrar aún más la disolución concentrada ya que disminuye su cantidad de disolvente.
