LAS SOLUCIONES-CSJ

LAS SOLUCIONES

Es un sistema material homogéneo formado por dos o mas sustancias.

Una Solución:

La sustancia menos abundante recibe el nombre de SOLUTO y la más abundante el nombre de SOLVENTE.

No se produce por una reacción química sino solamente por un proceso físico.

Puede existir en cualquiera de los tres estados de la materia, aunque las más

comunes son las líquidas, especialmente en las que el agua es el solvente.

Es descrita muchas veces como el solvente universal, porque disuelve muchas de las sustancias conocidas.

El agua:

metanol en agua

Sal = compuesto iónico

Concentración de las soluciones

 La concentración de una solución expresa la cantidad de soluto presente en una cantidad dada de solución.

 Los términos concentrado y diluido son

meramente expresiones relativas, en donde ninguna de las dos nos da una indicación de la cantidad exacta del soluto presente. Por lo tanto se necesitan métodos cuantitativos

Métodos para expresar la

concentración

 Existen varios métodos para informar o

señalar la concentración de las soluciones, algunos de ellos son:

 Porcentaje; %m/m y %m/v

 Molaridad (M)

 Molalidad (m)

 _{Fracción molar (}x_i)

 _{Normalidad (N)}

PORCIENTO masa – masa y masa - volumen

Se representa con el símbolo % m/m y % m/v y sus soluciones se conocen como Porcentuales.

%m/v: El número de gramos de soluto contenido en 100 mL de solución Se definen como:

100

x

%m/m



100

x

Las masas son aditivas (se pueden sumar), pero no los volúmenes.

m

m

m

V solución ≠ (V soluto + V solvente)

La Densidad

No es unidad de concentración. Sólo representa la relación que hay entre la masa de una mezcla y el volumen que ocupa.

solución

de

Volumen

solución

de

masa

D



Ejercicios

¿Qué %m/m tendrá una mezcla de 20 g azúcar y 230 g de agua?





g 20 C

 

retorno al problema

%m/m 8

continuación

Si a la mezcla anterior se le agrega 25 g de azúcar ¿Cuál será su nuevo %m/m?

100 x solución g 275 soluto g 45 C 

Masa soluto total = 20 g + 25 g = 45 g

Masa solución total = 250 g + 25 g = 275 g

Calculando soluto y solución total

%m/m 16,36

 ¿Cuántos gramos de agua se deberá agregar a la mezcla inicial para que su concentración disminuya al 2 %m/m?





soluto g 20 %m/m 2 C    

g

250

2

g

2000

Y





Sea Y la masa en gramos de solvente adicional;





g 2000 2  

agua

de

g

750

Y



Se mezclan 40 g de solución al 20 %m/m con 150 g de solución al 12 %m/m ¿Cuál será el %m/m de la mezcla resultante?

Calculando la masa de solución total:

g 8 solución g 100 soluto g 20 x solución g 40 1 soluto

m  

Masa solución total = 40 g + 150 g = 190 g

Calculando masa de soluto aportado por cada solución

g 8 1 solución g 100 soluto g 12 x solución g 0 15 2 soluto

m  





Cantidad de Sustancia (

n

):

Es el número de partículas que está contenida en una porción de materia. Estas partículas o Entidades Elementales (EE), pueden ser

átomos, moléculas, iones, etc.

Un mol contiene 6,02x1023 EE (Número de Avogadro)

NA = 6,02x1023 EE/mol

El Número de Avogadro; NA = 6,02x1023 EE/mol

602.000.000.000.000.000.000.000,0 EE/mol

millón

billón

 Corresponde a la masa en gramos de un mol de sustancia.

 Para los elementos químicos, se han medido en referencia al isótopo más abundante del

Carbono; el C-12. Un mol de átomos de C-12, equivale a 12,0000 g.

 La masa molar de un mol de átomos de

cualquier elemento, se conoce también como Peso atómico, PA.

Es el promedio ponderado de las masas atómicas de los isótopos de dicho elemento.

Ejemplo: Cálculo masa atómica del Carbono natural.

isótopo Masa Abundancia

C-12 12,0000 98,89 %

C-13 13,00335 1,11 %

PA = 12,0000x0,9889 + 13,00335x0,0111

Masa Molar (MM):

Suma de los pesos atómicos de todos los átomos presentes en la molécula.

Ejemplo: Cálculo del Masa Molar del sulfato férrico, Fe₂(SO₄)₃. 2 x PA (Fe) = 2 x 55,8 = 111,6

3 x PA (S) = 3 x 32,0 = 96,0 12 x PA (O) = 12 x 16,0 = 192,0

2 x PA_H 2 x 1.0 g = 2 g

1 x PA_O 1 x 16,0 g = 16 g

MM 18 g/mol

Ejercicios:

¿Cuál es la Masa Molar del agua?

H

1 Ca 1 x 40 g = 40 g 2 O 2 x 16 g = 32 g 2 H 2 x 1 g = 2 g Total

1 Mg 1 x 24,3 g = 24,3 g 2 N 2 x 14 g = 28 g 6 O 6 x 16 g = 96 g Total

Ca(OH)

Mg(NO

)

Ejercicios

Determine el Masa Molar de:

74 g/mol

Cálculos de masa, moles y EE:

Para todo los procesos de cálculos, se aplican proporciones.

Ej.: Si la MM del NaOH es 40 g/mol,

¿Cuántos moles se tendrá en 85 g del compuesto?

g 40 mol 1 x g 85 x 

40 g  1 mol 85 g  X

 

 m 85g

Otro Ejercicio:

Si la MM del Ca₃(PO₄)₂ es 310 g/mol, calcular la masa en gramos de 0.720 mol de Ca₃(PO₄)₂

MM m n 

MM

x

n

Resolviéndolo como “factor de conversión”:

Ca de

Desde masa a Número de moléculas:

Si la MM del CO₂ es 44 g/mol, calcular el número de moléculas que hay en 24.5 g de CO₂

mol 0,5568 g 44 mol x1 g 24,5

x  

44 g  1 mol 24,5 g  x

1 mol  6,02x1023 moléculas 0,5568 mol  x

mol 1 moléculas 6,02x10 x mol 0,5568 x 23 

X = 3,35x1023 _moléculas

Primero calculamos el número de moles

La Molaridad

 Se representa con la letra M mayúscula. Sus soluciones se conocen como Molares.

 Se define como el número de moles de

soluto en un litro de solución.

solución

de

Volumen

soluto

de

moles

Ejercicio: ¿Cuál es la concentración molar de una solución que se prepara disolviendo 20 g de Sulfato de sodio, Na₂SO₄ en agua hasta obtener 250 mL de solución?

Primero: Mediante la masa molar del soluto, calculamos el número de moles. mol 0,14 g 142 mol 1 x g 20

n 

MMNa₂SO₄ = 142 g/mol

Segundo: Transformamos los 250 mL a Litros

L 0,25 mL 1000 L 1 x mL 250

V  

L mol 0,56 M 0,56 L 0,25 mol 0,14

solución

de

Volumen

x

soluto

MM

soluto

de

masa

M



M





%m/m x D = %m/v

¿Cuál será la Molaridad de una solución de ácido Nítrico, HNO₃, concentrado al 57,87 %m/m si su densidad es 1,355 g/mL?

MM 10 x D x %m/m M 

MMHNO₃ = 63 g/mol

L mol

12,45

63

10

x

1,355

x

57,87

Molalidad (m)

 Se define como la cantidad de moles de

soluto contenido en un kilogramo de solvente

1000

x

m





(Kg)

solvente

de

masa

x

soluto

MM

soluto

de

masa

Ejercicio: Se prepara una mezcla con 30 g de Etanol y 400 g de agua ¿Cuál es su molalidad?

Kg 0,4 g 1000 1Kg x g 400

masa_solvente  

m 1,63 1,63 Kg 0,4 x 46 g 30

C mol_Kg

mol

g  



FM: C₂H₆O _{MM: 46 g/mol}

Etanol: CH₃-CH₂-OH

Convertimos los 400 g a kilogramo:

Algunos prefijos del sistema

Internacional

nombre símbolo Orden

Giga G 109

Mega M 106

Kilo K 103

deci d 10-1

centi c 10-2

mili m 10-3

Preparación de diluciones

 Consiste en añadir mayor cantidad de solvente a una porción de una solución

concentrada de modo que su concentración final sea menor.

Relación de dilución:

Si el volumen y la concentración se

encuentran expresados en la misma unidad de medida, puede utilizarse:

Ejercicio: Si diluyó 5 mL de solución 4 M hasta un volumen final de 250 mL ¿Cuál es la molaridad de dilución resultante?

Consideremos la solución concentrada como los datos 1 y la solución diluida como los datos 2:

V₁ = 5 mL C₁ = 4 M

V₂ = 250 mL

C₂ = x C1 x V1 = C2 x V2

M 0,08 mL 250 mL 5 x M 4 V V x C C 2 1 1

Procedimiento:

 Paso 1: tomar una porción del volumen de solución concentrada requerido

 Paso 2: trasvasijar esta porción a un matraz de aforo.

Lectura de menisco

 El menisco corresponde a la curvatura que forma la superficie de los líquidos. Esto se observa mejor cuando están contenidos en recipientes pequeños tales como probetas, pipetas, vasos, matraces de aforos, etc.

Posición del observador:

 Para evitar cometer errores en la medición del volumen de una solución líquida, el

observador debe situarse en línea paralela a la graduación donde se encuentre el

¿Qué volumen en mL de solución de HCl al 37 %m/m y d = 1,18 g/mL se requiere para preparar 500 mL de una dilución 0,5 M?

Primero: transformamos los datos de HCl concentrado a molaridad.

M 11,96 L mol 11,96 36,5 10 x 1,18 x 37

C   

Segundo: aplicamos relación de dilución

1 2 2 1 2 2 1 1 C V x C V V x C V x

C   

mL

20,9

mL

500

x

M

0,5