Tema 3 Disoluciones

Disoluciones

M

A

E

A

u

N

R

o

E

s

q

E

o

L

o

2.1. Variación de la solubilidad con la temperatura página 65

I

2.2. Variación de la solubilidad con la presión página 66

I

2.3. Superando la solubilidad: sobresaturación página 66

u

1.1. Las partes de una disolución página 60

1.2. Tipos de disoluciones página 60

3. Concentración de una disolución páginas 61/63

I

1.4. El proceso de disolución página 64 4.1. Presión de vapor de las disoluciones página 68

I

4.2. Punto de congelación de las disoluciones página 69

I

4.3. Punto de ebullición de las disoluciones página 70

I

4.4. Ósmosis páginas 71/72

1. Disoluciones

páginas60/64

2. Solubilidad

páginas65/66

3. Factores que favorecen

la disolución de las sustancias

páginas67

4. Propiedades coligativas

de las disoluciones

páginas68/72

5. Suspensiones y disoluciones

coloidales

páginas73/74 5.1. Suspensiones página 73

I

5.2. Disoluciones coloidales páginas 73/74

D

Averigua la cantidad de agua que contiene la disolución del ejemplo anterior.

No es posible hallarlo con precisión, ya que necesitamos conocer la densidad de ladisolución.

SOLUCIONES

DE

LRS

RCTIVIDRDES

DEL

LIBRO

DEL

RLUMNO

Cu

es

ti

o

n

es

pr

e

vi

as

(página 59)

1. ¿Qué se entiende por concentración de una disolución? Sellama concentración de una disolución ala relación canti -dad de solutolcantidad de disolución odisolvente.

2. Una disolución de alcohol en agua es al 10%en volumen, ¿qué significa eso?

Que por cada 100 mL que setomen de disolución hay 10 mL de soluto.

3. Calcula la concentración, en %en masa, de una disolución formada por 20g de soluto y 180 gde disolvente.

( masa (g) de soluto )

Porcentaje en masa = d di I ., .100 =

masa (g) e ISO ucron (20 9 )

= -- .100 =10% 200 9

4. ¿Esla disolución, un proceso físico oquímico? ¿Por qué? Setrata de un proceso físico ya que no hay cambio en lan a-turaleza del soluto que se disuelve. Lo que sucede es que las moléculas de disolvente interaccionan con las de soluto has

-ta envolverlas por completo, separándolas de su estructura inicial (si es que latenían).

5. A presión normal, elagua pura hierve a100°C y secongela aO°C; ¿qué ocurre con esos puntos de ebullición y fusión si añadimos un poco de alcohol al agua?

Ocurrirá que las moléculas de alcohol interaccionarán con las del agua, dificultarán elpaso de estas alestado de vapor y los puntos defusión yebullición del agua cambiarán.

A

c

tividad

es

(páginas 61/73)

o

Calcula la concentración, en porcentaje en masa, de la diso -lución obtenida al mezclar 10 g de carbonato de sodio con 100 gde agua destilada.

( masa (g) de soluto )

Porcentaje en masa = l' 100 =

masa (g) de diso ución ( 109 )

= -- .100 = 91%

1109 r

D

La densidad de 200 mL de disolución de yoduro de potasio en agua al 40 %esde 1,2g/cm3; ¿qué cantidades de soluto y disolvente sehallan presentes?

Con la densidad hallamos la masa de disolución: m

p =

\

?

m =pV = 240 9de disolución

Se sustituyen los datos en la ecuación que define la concen -tración en porcentaje en masa:

( xgdesoluto )

40%= d d' lucí '100;x=96gdesoluto 240 9 e ISO ucron

240 9de disolución - 96 9de soluto = 144 9de disolvente

D

Se desea preparar 600 mL de disolución de alcohol en agua

al 10 % en volumen. Calcula las cantidades de alcohol y agua destilada que deben mezclarse.

Establecemos larelación: 10 mL de alcohol xmL de alcohol 100 mL de disolución 600 mL de disolución x= 60mL de alcohol Por tanto: 600 mL - 60mL = 540 mL de agua.

G

Químico

o

Calcula la molaridad de la disolución obtenida al mezclar 1S g de hidróxido de calcio, Ca(OHh, con el agua suficiente hasta enrasar a 0,5 L.

M

=

!2

.

!

.

=

\

.

.

:r..._.I =04 rnol/L

V -- , ,

D lm!J

Sedisuelven SmL de ácido nítrico comercial del 70% Y de densidad 1,42 g/mL en agua destilada y posteriorme n-te se completa con más agua destílada hasta formar 1Lde disolución. Calcula lamolaridad de la misma.

Con la densidad hallamos la masa de disolución:

m = pV;m =1,42 g/mL· 5 mL =7,19de HN03 del 70% La masa de HN03 puro será: --,,'7-1....:::g_·_7_0 100 =4,97 9 Lacantidad de HN03 en mol es: 4,97 9 ---1 = 0,08 mol 63gimo Así la molaridad es:

0,08 mol

M = = 0,08 rnol/L

1 L de disolución

D

Determina la molalidad de:

a) Una disolución obtenida disolviendo 10 g de de hidróxido

de sodio, NaOH, en 200 mLde agua. b) Una disolución de KN03 al 20%. a) Cantidad de NaOH en mol: 109 --= 0,25 mol 40 9 Molalidad: 0,25 mol m

=

=

1,25mol/kg 0,2 kg de agua b) Sies al 20 % es que hay 20 9 de KN03 (20 gil 01 g/mol = = 0,2 mol) en 100 9de disolución; es decir, mezclado con 809de agua. Por tanto:

0,2 mol

m = =2,5 mol/kg

0,08 kg de agua

U

Halla las fracciones molares de los componentes de una disolución que se ha obtenido al disolver 2 g de hidróxido de sodio en 100 mL de agua.

Calculamos la cantidad, en mol, de soluto y disolvente: 2g n,= =0,05 mol 40 g/mol 1009 nd

=

=

5,55 mol 18 g/mol Ahora hallamos las fracciones molares:

0,05 mol X, = = 0,0089 0,05 mol

+

5,55 mol 5,55 mol X = =099 d 0,05 mol

+

5,55 mol '

Estaúltima fracción molar también la podemos hallar así: 1- 0,0089 =0,99

bserva lafigura 3.6 y contesta las siguientes preguntas: '" 120 :::> :?110

'"

~ 100 o o 90 <=

'

"

e; ₈₀

'

"

> Q; 70

~

'O

~

60

'

"

:::> 50 sr

~

'

"

~

40 '5 30 w -o :§ 20

~

E

O 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 temperatura /O(

a) ¿Qué sustancia de las representadas muestra una eleva

-da solubilidad?

b) ¿Qué sustancia delas representadas posee mayor vari a-ciónde susolubilidad con latemperatura?

e) ¿En qué sustancia de lasrepresentadas apenas cambia

la solubilidad con latemperatura?

d} ¿Qué sucede con la solubilidad del carbonato de sodio

(Na2C03) a partir de 35°C?

e) ¿Cuántos gramos de nitrato de potasio (KN03) pueden

disolverse en 200cm"de agua a 60°C? a) NaCl03 b) KN03 e) NaCl

d) Se mantiene constante o, incluso, disminuye ligeramente. e) Se observa que a 60°C se pueden disolver unos 95 g en

100 crrr' de agua; entonces, en 200cm! de agua se disol-verán190 g.

Cuando se obtiene la precipitación delexceso de soluto

só-lido en una disolución sobresaturada, el conjunto, líquido y

precipitado, ¿sigue siendo una disolución?

No,setratadeunamezclaheterogénea. Si separamos elsólido,

por ejemplo, filtrando, obtendríamos una disolución saturada.

¿Porqué ascienden burbujas de gas en las copas de cava

recién servidas (o, engeneral, las de cualquier bebida ca

r-bónica)?

Porque disminuye la presión del gas enel seno de la disolu-ción (alpasar a la presión atmosférica, que esinferior ala del gas en la botella), como consecuencia, se reduce la solubili-dad de este enlamisma. Entonces elgas tiende a escapar.

m

¿Porqué crees que se forman muchas más burbujas en las

copas de la cuestión anterior si agitamos el contenido con una cucharilla?

Porque las disoluciones gaseosas adquieren fácilmente la

condición de sobresaturación y al agitar conseguimos que el exceso de gas escape.

W

¿Qué ocurrirá conlatemperatura de ebullición deuna diso

-lución con respecto ala de sudisolvente puro?

Un disolvente entra en ebullición cuando su presiónde vapor iguala a la atmosférica (enrecipientes abiertos). Imaginemos queesosucedeauna temperatura T.Alañadir unsoluto no volátil aundisolvente, disminuye la presiónde vapor de este;

por ello, hay que calentar más(T'

>

Dhasta que la presión de

vapor de la disolución iguale a la atmosférica, momento en el

que empezará a hervir (T').

rn

Para secarantestubañador, ¿lo enjuagarías con agua dulce o salada?¿Por qué?

En agua dulce, ya que es más volátil que elagua salada por

-que las sales disueltas en el agua salada hacen disminuir la presión de vapor deldisolvente.

rn

Calcula la K,de un disolvente sabiendo que alañadir 300 g de glucosa (C6H1206) a1,5 Lde disolvente se produce un descenso crioscópico de 2,06°C?

La masa molar de la glucosa es 180 g/mol. La cantidad de 300 g

glucosa existente será =1,67 mol. 180 g/mol

La molalidad es:

m

=

1,67 mo1/1,5 kg de agua

=

1,11 mol/kg

t.t

,

2,06°C

M =Km'K =- = = 1 86°C kg/mol e '" m 1,11 mol/kg r

ira

Calcula la masamolecular de unalcohol sabiendo que una

mezcla de 2 Lde agua y 1/2 Lde ese alcohol, del 96 %y densidad de 0,8q/crrr', produce un descenso crioscópico

de 7,7

-

c

.

Aplicamos la ecuación:

t

.t

,

=K,m; sustituimos valores: 1,86°Ckg/mol .n,

7,7°C= ;n,=8,3 mal de alcohol

2kg

Hallamos eln."de gramos de alcohol existente en el 1/2 L:

m= p .V=0,8q/crn" . 500 cm3= 400 g de alcohol al 96% 400 g . 96/100 =384 g de alcohol puro masa Comon,= => masa molar masa 384 g

=>masa molar =-- =---

=

46 g/mol

n, 8,3 mol Por tanto, la masa molecular será: 46

W

¿Porqué cuando hace mucho frío se echa salsobre laspla

-casdehielo formadas encallesycarreteras? Puedesutilizar

Internet para comprobar tu respuesta.

La sal es muy soluble en aguayparte deella comienza a di-solverseenelagua que moja alhielo,formándose una disolu -ción saturadaque,por su menor presión de vapor, no puede estar en equilibrio conel hielo. Entonces se funde hielo para diluir la disolución (como la fusión necesita consumir energía, la temperatura desciende);al derretirse más hielo,se disuelve más saly se alcanza la saturación, con lo que elproceso vuel

-ve a repetirse.De esta forma, la sal va fundiendo elhielo.Para una concentración de sal de 22,4%, la temperatura puede descender hasta- 21°C.

lE

Calcula el ascenso ebulloscópico que sufre 1 kg de agua

cuando se disuelve enél342 g de sacarosa (C12H22011).

Hallamoslamasamolar delazúcar:342 g/mol. Comola canti -dad disuelta ha sido de 342 g; se ha disuelto 1molde sacarosa. Sustituimos enlaecuación:

0,52C kg/mol 1 mol

M_{e =}K_em;M_{e = 1kg} =052°Ct

W

¿Se daría el mismo ascenso ebulloscópico que en la acti

-vidad anterior, si, en 1kg de agua, se disuelve 1 mol de glucosa (C6H1206)? ¿V1mol de urea (CON2H4)?

Sí,ya quecomo en los trescasos setratade1 mol de soluto, y

hay lamismacantidadde disolvente y este eselmismo, el resul

-tado delaecuación esidéntico en los trescasos. Por tanto,

la propiedad coligativa nodepende dela naturalezadelsoluto sino de su concentración (como ya se explicó enelLibro del alumno).

~ ¿Aquétemperatura hierve una disolución formada por 9,2g

de glicerina (C3Hs03)y100 g de agua (a presión norma!)?

Hallamos la masa molar del soluto: 92 g/mol. Como la

cantidad disuelta ha sidode9,2 g;se hadisuelto 0,1 mol de glicerina. Sustituimos enla ecuación: _ • A _ 0,52DCkg/mol· 0,1 mol _ D !1t.- K.m,ute- k - 0,52 C 0,1 9 Como !1t.= t'- t. ~ t'= !1t.

+

t. = 100DC

+

0,52 DC= = 100,52°C

rn

Trata de explicar por qué lapresión osmótica aumenta al incrementarse la temperatura de la disolución.

La causaesqueafecta alnúmero de colisiones por unidad de

tiempo deldisolvente con lamembrana semipermeable. Un aumento detemperatura incrementa el número decolisiones

y,por tanto, la presión.

fE

¿Porqué lasinyecciones intravenosas deben serisotónicas

(esto es, tienen la misma presión osmótica) con el suero

sanguíneo?

Si lapresión osmótica de la inyección fuese inferior, los gló

-bulos rojos se hincharían al pasaragua a su interior por ós-mosis y podrían estallar(hemólisis). Sifueran las inyecciones

hipertónicas, los glóbulos rojos se arrugarían (plasmólisis), al

saliragua de suinterior.

rn

Clasifica los siguientes sistemas como suspensiones, di

so-luciones coloidales o disoluciones verdaderas: pegamento,

zumo defrutas, espuma de cerveza, crema batida, calima

atmosférica, agua marina, refresco transparente, queso, gelatina, agua yalcohol, tinta china, barro.

Suspensiones:zumo de frutas,calimaatmosférica y barro. Disoluciones coloidales: (del griego koll/a, pegamento, y eid/es, con aspecto de) pegamento, espuma de cerveza,cre

-ma batida,queso, gelatina, tinta china.

Disoluciones verdaderas: agua marina, refresco transparente yagua con alcohol.

Cu

estion

es

y

prob

le

m

as

(páginas 78/79)

Disolución. Tipos de disoluciones

o

Explicalas diferencias entre soluto, disolvente, disolución y

concentración deuna disolución.

Una disolución verdadera es una mezcla homogénea de sustancias puras donde las partículas disueltas son iones, moléculas aisladas o agrupaciones muy pequeñas de ellos,

por lo que no sedimentan aunque empleemos potentes máquinas centrifugadoras. Eldisolvente es el medio en el cual los solutos se disuelven. Lossolutos suelen ser iones o moléculas y,frecuentemente, se encuentran en proporción menor que eldisolvente. Sellama concentración deuna diso-lución a larelación existente entre la cantidad desoluto yla cantidad de disolvente o disolución.

o

¿Existe alguna disolución donde eldisolvente sea gaseoso,

y elsoluto, sólido olíquido? Si es así, pon un ejemplo. Solo lo cumplen las disoluciones coloidales. Las partículas de

la fase dispersa (similaralsoluto en las disoluciones) sonbas

-tante pequeñas, por lo que laprecipitación es despreciable; sin embargo, son bastante grandes como para que dispersen la luzal atravesar el coloide. Ejemplos de estas disoluciones sonla niebla,el humo, los virus o el polvo en elaire ...

e

Ouímico

Conc

e

ntración de un

a

di

s

oluc

i

ón

D

Define molaridad y molalidad.

La molaridad de una disolución expresa los moles de soluto existentes en 1 Lde disolución. Lamolalidad expresa los moles de soluto existentes en1kgdedisolvente.

El

¿Porquélafracción molar no tiene unidades?

Porque las unidades del numerador ylas del denominador

son las mismas.

o

Se disuelven 10 g de sacarosaen250 gde agua. Indica la concentración dela disolución en:

a) masa (g)soluto/1 00g dedisolvente b) masa (g) soluto/l 00 gde disolución

lag de soluto x 9de soluto a) -

-

---

=

'

--

-

-,-

----,--

-250 9 de disolvente 100 9de disolvente x= 4 9 desoluto lag de soluto x9 de soluto b) 260 9 de disolución 100 9 de disolución x = 3,85 9 de soluto

D

tm

Elagua de mar contiene un2,8%de cloruro de sodio

(NaCl) y tiene una densidad de1,02 q/cm" a una ciertatem

-peratura. Calcula elvolumen de agua demarnecesario para obtener 1kg deNaCl.

Establecemos larelación:

2,8 9 deNaCl = 1 000 9deNaCl

100 9 de disolución x9 de disolución

x= 35714,3 9 de disolución

m 35714,3g 3

V= -; V= = 35014 cm = 35 L

P 1,02 g/cm3

D

Seprepara una disolución con 5 gde hidróxido de sodio

(NaOH)en 25 g deaguadestilada. Siel volumen final es de 27,1cm', calcula la concentración dela disolución en:

a) Porcentaje enmasa. e) Molaridad. b) Masa (g) por litro. d) Molalidad.

a) Concentración en porcentaje (%) enmasa =

5 9 de soluto ---"---. 100= 16,7% 30 9 de disolución b) Concentración en g/L= 5 9 de soluto ---=--- = 184,5 gil 0,027 1Lde disolución

e) Hallamos,primero, 105moles:

59 de soluto I

n= = 0,125mo

40 g/mol

n, 0,125 mol

M= =--

~---V(L)de disolución 0,0271L de disolución

= 4,6 mol/L

n,

d) Molalidad: m= masa(kg)de disolvente 0,125mol = 5 mol/kg 0,025 kg de disolvente

I

I

I

Calcula la fracción molar del soluto del problema anterior.

XNaOH= nNaOH .Calculamoslosmolesde soluto y disol

-nNaOH

+

nagua

vente:nNaOH = 0,125 mol ynagua = 1,389 mol.

Sustituimos enlaexpresión dela fracción molar:

0,125mol 0,125 mol

X = = = 0083

En100 cm"de una disolución de ácido clorhídrico (HC!)hay 6gde dicho ácido. Determina:

aJ

La cantidad de esta sustancia enmal. b) La molaridad de ladisolución. 6g a)nHC1 = = 0,16 mol 36,5g/mol 0,16 mol b)M= = 1,6mol/L 0,1 L

Hallala cantidad, en gramos, denitrato depotasio (KN03) y

agua destilada necesarios para preparar 250 crrr'dediso lu-ción al20 %.Ladensidad deladisolución es1,2q/cm", Sabemosque m= pV; m = 1,2 q/crrr' . 250crrr' = 300 9 de disolución. Sila disolución es al20%y deseamos averiguar

los gramos de ácido nítrico, aplicamos la siguiente relación:

20 9 desoluto x9de soluto

1009dedisolución 3009dedisolución x=60 9deKN03

Portanto, 2409 sondeagua destilada.

¿Qué cantidad de ácido sulfúrico (H2SO.) puro hay conteni -daen 100cm'dedisolución 0,2 M dedicho ácido?

n

Sabemos que M = \/; despejando ny sustituyendo valores,

tenemos: n = MV= 0,2 mol/L .0,1 L= 0,02 moldeH2SO. Como: 1mol deH2S04 989deH2S04 0,02 mol deH2S04 x9de H2SO. Entonces: x= 1,96 9de H2S04

iD

Para preparar la disolución delproblema anterior disponía

-mos de H2S04 comercial al 96 %Y densidad 1,84 q/cm",

Calcula el volumen de ácido que hubo que incluir para

obtener los100 cm"dedisolución 0,2 M.

Si elácido esdel 96%,por cada 1009 de ácido comercial, 969 son de H2S04; por tanto: x9de ácido comercial conte

n-drán 1,969puros.Si resolvemos larelación: x= 2,04 9de ácidocomercial Así: m ~04g 3 V=-;V= =1,1 cm p 1,84 q/crrr'

r

n

Partiendo de una disolución 2 M de ácido nítrico (HN03),

indica cómo prepararías 1 L de otra disolución del mismo

ácido, perode concentración 1 M.

Si se deseapreparar 1Lde disolución 1M, son necesarios:

n=MV= 1mol/L .1L= 1mol

Aldisponer de otra disolución 2 M, debemos sacar un vol

u-men de:

n 1mol

V=-= =05L

M 2 mol/L '

Estevolumen lo echaríamos enun matraz aforado de 1L Y

completaríamos conagua destilada (1/2L).

W

[

PJJJ

Tomamos 10rnL de ácido sulfúrico (H2SO.) comercial

al 96%Y de densidad 1,84q/crn" y lo añadimos, con pre

-caución, aun matraz de 1/2L lleno hastalamitad de agua

destilada. Agitamos yañadimos másagua destilada hasta

el nivel de 1/2 L.lndica la molaridad y lamolalidad dela

di-solución asípreparada.

Transformamos los 10 mLdeácido comercial en gramos:

m= pV;m= 1,84q/cm' .10cm' = 18,49deácido comercial

Paracalcular los gramos deácido puro, hallamos el96OJo de esacantidad: 96 18,4 9 .-- = 17,66 9 de H2SO.puro 100 Losmoles serán: 17,669 n= = 0,18 mol 98 g/mol Entonces: n 0,18 mol • M=-= =036mol/L V 0,5L r n, 0,18 mol • m= = 0,37 mol/kg masa (kg)dedisolvente 0,49 kg

rn

[PJJJ

Queremos preparar 2 Ldedisolución deácido clo

rhí-drico (HCI) 0,5 M. Calcula el volumen de HCI comercial

al 37,5% Y densidad 1,19 g/cm3 que debemos añadir al

matraz aforado, así como la cantidad de agua destilada

necesaria para completar el volumen dedisolución.

Calculamos los moles deHCI necesarios:

n=MV= 0,5 mol/L .2 L= 1 mol Calculamos los gramos de HCI necesarios:

1mol = 36,59

Como el HCI disponible es del 37,5%,tendremos:

100

36,5. -- = 97,3 9 de ácido comercial 37,5

Pasados a unidades de volumen:

V=m= 97,3g = 81,8cm3

p 1,19 g/cm3

Lacantidad deagua destilada necesaria para completar el

volumen dedisolución será:

2000 cm' - 81,8cm' = 1918,2 cm"

iIi

l [PJJJ

Mezclamos 400 mL de una disolución 0,5M deamo

-níaco (NH3)con 100mL de una disolución 2 M de la misma

sustancia. ¿Qué concentración en molaridad tendrá la diso -lución resultante?

Calculamos los moles existentes encadauna delas disolucio

-nesysumamos:

n, = M,V,= 0,5 mol/L .0,4 L= 0,2moldeNH3

n2 = M2V2 = 2mol/L· 0,1L= 0,2 mol de NH3

entonces:

n,

+

n2 = 0,4 mol de NH3

La molaridad es:

n 0,4mol

M=-=---=08M

V 0,5L '

El proceso de

disolución

rn

Explica elproceso por elcual los solutos se disuelven en los disolventes.

El proceso de disolución sucede cuando las atracciones

soluto-soluto ylas disolvente-disolvente son relativamente pequeñas, y lasatracciones disolvente-soluto, relativamente grandes. Solo asílaspartículas de soluto abandonarán sus posiciones más o menosfijasensus antiguas estructuras yse incorporarán aladisolución.

iI

l

l

¿Cuálesla diferencia entre solvatación ehidratación?

Elproceso de disolución sellama solvatación cuando eldisol -vente no es elagua, ehidratación si el disolvente es el agua.

~

rn

¿Por qué, en general, loslíquidos y losgases sedisuelven mejor que los sólidos?

Lasinteracciones soluto-soluto son más fuertes en los sólidos que enloslíquidos y gases, y estas interacciones pueden ll e-var alsoluto hidratado, si es sólido, a la fase cristalina, por lo que los sólidos sedisuelven peor.

fE

¿Cuáles delastres interacciones (soluto-soluto, disolvente -disolvente y soluto-disolvente) son más determinantes

pararealizar las siguientes operaciones?

a) Disolver un sólido en un disolvente líquido.

b) Disolver un líquido en un disolvente líquido.

e) Disolver un gas en undisolvente líquido.

a) Lasinteracciones soluto-soluto.

b) Lasinteracciones soluto-disolvente.

e) Lasinteracciones soluto-disolvente.

Solubilidad

W

Define solubilidad eindica susunidades.

Se denomina solubilidad deuna sustancia en un determi na-do disolvente y a una determinada temperatura ala con cen-tración de su disolución saturada. Es decir, representa la máxima cantidad de soluto que, a una determinada tem pera-tura, puede disolverse enuna cantidad fija de disolvente. La solubilidad suele expresarse en masa (g) de soluto/l 00 g de disolvente, o enmasa (g)de soluto/l Lde disolvente.

rn

Indica qué factores hacen variar la solubilidad deuna sus

-tancia.

La temperatura (para solutos sólidos,líquidos y gaseosos) y la presión(para solutos gaseosos).

rn

¿Cómo sepuede preparar una disolución paraque secon

-sidere sobresaturada?

Saturando unadisolución auna determinada temperatura y después disminuyendo esta (enlos casos de solutos cuya solu -bilidad aumenta con la temperatura). También, saturando una disolución y evaporando, a continuación, parte deldisolvente.

fE

¿Por qué, al preparar una disolución, conviene pulverizar el soluto y agitarlo enelsenode lamisma?

Para que se disuelva antes, ya que al pulverizar aumenta el área superficial del soluto y, por tanto, se eleva elnúmero de

iones o moléculas de disolvente que entran en contacto y colisionan con él;al agitar, impedimos que la disolución se sature alrededor delos cristales de soluto.

rn

Disiesverdadera ofalsa la siguiente afirmación: «A tempe -ratura ambiente, no hay límite para lacantidad de sal que

se puede disolver en un litro de agua».

Esfalsa, dado que sí existe límite en la cantidad de soluto que

un disolvente puede admitir.

ga

Disi es verdadera o falsa la siguiente afirmación: «Cuando

unadisolución alcanza lasaturación, no puede disolverse

mássoluto enesa cantidad dedisolvente».

Es falsa, ya que depende delatemperatura y,si elsoluto es un gas,también de la presión.

fE

Di si esverdadera o falsa la siguiente afirmación: «Una disolución puede sersaturada y diluida al mismo tiempo». Si definimos disolución diluida como aquella que se encuen

-tra lejos de la saturación, entonces la afirmación sería falsa.

Pero si la definimos como la que contiene muy poco soluto

respecto a lacantidad existente de disolvente, entonces po

-dría ser cierta sielsoluto es poco soluble en eldisolvente.

G

Ouímico

~ Di si esverdadera o falsa la siguiente afirmación: «Una

disolución saturada es aquella que contiene la mayor

cantidad posible de soluto»,

No es deltodo correcta, pues falta especificar: a unadetermi

-nada temperatura.

g¡J

Cuando el aire está saturado de vapor de agua,se dicequela

humedad relativa es del 1000/0.¿A qué sedebe la sensación de malestar (calor pegajoso) que experimentamos en un día

caluroso con una humedad relativa cercana a11000/0?

La evaporación del sudor consume calor de la superficie de

nuestro cuerpo y produce enfriamiento. Si elaire estásat

ura-do devapor de agua, difícilmente seproducirá la evapora

-ción delsudor,con lo que notamos una«atmósfera pesada».

g¡J

¿Cómo explicas la sensación de alivio producida por un ventilador en undíaasfixiante deverano?

El aire encontacto con nuestra pielrápidamente se satura de

humedad y, enconsecuencia, la evaporación se paraliza. El ventilador reparte la humedad por toda lahabitación y rest a-blece la evaporación delsudor.

rn

El fenómeno deEl Niño esunacorriente marina cálida enel océano Pacífico. Unade susconsecuencias al llegar a las

costas peruanas, zonadeaguas fríasy pobladas de peces,

esque las embarcaciones que allí faenan izan sus redes

vacíasdepeces. ¿A qué crees que sedebe esto?

La ausencia de peces se debe a que, alaumentar latemp era-tura, disminuye la solubilidad del oxígeno disuelto en ella.

rn

Disi esverdadera ofalsala siguiente afirmación: «Aunque

selo considera como unaimpureza del aire,sinel polvo no

habría nubesni lluvia».

Verdadera. Las partículas de polvo sirven de«semillas»para la condensación delvapor de agua. Sin elpolvo, cuando elai -re se sob-resatura de vapor de agua, esta se depositaría sobre

la superficie de cualquier objeto.

m

Indica encuál de estasdos situaciones resulta un cafémás

dulce y por qué:

a) En un caféfrío añadimos un terrón de azúcar y noa gi-tamos.

b) En un café caliente añadimos azúcaren polvo yagitamos.

Uncafé resultará más dulce siempre en la situación b), yaque elcalor aumenta la solubilidad del azúcar.Al triturar el azúcar y al agitar, lo quehacemos es aumentar lavelocidad ded

iso-lución, pero no la solubilidad delazúcar.

Propiedades

coligativas

rn

¿Cuálesla causa por la que disminuye la presión devapor

de una disolución con respecto aladel disolvente puro?

Las moléculas de soluto, al ocupar un lugar entre las del disolvente, dificultan el escape al estado gaseoso de las moléculas del disolvente. Entonces, la presión de vapor de

este disminuye. La expresión que indica cuantitativa mente esta variación esla ley de Raoult.

W

¿Cuáleslacausapor laquedisminuye el punto de congel

a-ción o aumenta el deebullición de una disolución con res -pecto asu disolvente puro?

La causa por la que disminuye el punto de congelación es el descenso dela presión de vapor del disolvente como conse -cuencia de añadir un soluto. Por ello, hay que enfriar más

(I'

>

n

para que la presión de vapor iguale a la de la fase sólida (descensocrioscópico). yhay que calentar más(I'

<

n

para que la presión de vapor de la disolución iguale a la atmosférica (ascenso ebulloscópico).

Define ósmosis y presión osmótica.

Ósmosis es el paso de disolvente, a través de una membrana semipermeable, desde la disolución menos concentrada a la más concentrada hasta que las dos disoluciones equilibran susconcentraciones.

Lapresión osmótica, TI, es la presión que habría que ejercer sobre la disolución más concentrada para impedir el proceso de ósmosis.

¿Qué son disoluciones isotónicas?

Son lasque tienen la misma presión osmótica.

!;.. Indica un procedimiento para conocer la masa molar de

una sustancia no iónica.

Conociendo que el descenso crioscópico de una disolución

formada por o9de soluto disueltos enbkg de disolvente es: Ken

M_e=Km_e=- _b

Sehallaría n,los moles, y luego calcularíamos la masa molar

con la relación:

og

nmol xg

1 mol

donde lamasa molar esigual axq/rnol,

De forma parecida lo resolveríamos siconociéramos elascenso

ebulloscópico. Conociendo la presión osmótica, que eslapro

-piedad coligativa más fácil de medir, incluso con cantidades muy pequeñas desoluto, hallaríamos naplicando la ecuación

pV =nRT,y luego seguiríamos como seha indicado enlos otros dos procedimientos.

• Sidejamos dos botellas de bebidas refrescantes, una en -dulzada con sacarosa y la otra con edulcorante artificial, a

la intemperie en un día de invierno en el que hace una tem -peratura algo inferior aO°C, comprobamos que al cabo de un tiempo la que tiene sacarosa aún está líquida y la otra

congelada. ¿Por qué sucede esto?

Sucede porque los edulcorantes artificiales son solutos ión

i-cos y no actúan como disoluciones ideales; por lo tanto, el descenso crioscópico es poco acusado (la asociación iónica esmayor ysereduce la molalidad efectiva).

~ ¿Qué disolvente de los que figuran en latabla 3.4 sería el ideal para determinar la masa molar de una sustancia por crioscopia? Dato: la sustancia es soluble en todos ellos.

Temperatura K, Disolvente de congelación (Oe kg/mol) (Oeal atm)

I

Agua O 1,86

I

Ácidoacético 16,6 3,90

I

Benceno 5,5 5,12

I

Ciclohexano 6,5 20,20

El ciclohexano, por tener una K,alta. Efectivamente, como

llte =Kem, siKees alta, llte es también alto yexistirá menos error ensu medida.

ni

¿Qué pasaría sise regara con agua salada una planta culti -vada en maceta?

La planta sevolvería mustia, porque, por ósmosis, elagua de

la misma saldría al exterior donde hay una disolución más concentrada (en sal).

rn

¿Por qué sehinchan las uvas pasas al meterlas en agua?

Se hinchan debido al fenómeno deósmosis.

ii.'m]

Teniendo en cuenta que la congelación de un líquido se produce cuando su presión de vapor se hace igual que la

del sólido, ¿qué crees que ocurrirá con la temperatura de congelación dela disolución con respecto a la del disolvente puro?

Cuando sedisuelve un soluto no volátil en un disolvente dis

-minuye la presión de vapor del disolvente; por tanto, debe

-mos enfriar más la disolución hasta conseguir que la presión

de vapor del líquido iguale ala del sólido yaquel se congele.

rn

Calcula la temperatura de congelación de una disolución formada por 9,5 gde etilenglicol (anticongelante usado en los automóviles de fórmula CH20H-CH20H) y 20 g de

agua.

La masa molar del etilenglicol es de 62 g/mol.

9,5 9

Los moles existentes son =0,153 rnol,

62 g/mol 0,153 mol La molalidad: m

=

=

7,65 mol/kg 0,02 kg de agua Entonces: Me = K¿m = 1,86°Ckg/mol .7,65 mol/kg = 14,25 °C Sabiendo que te - r'=14,25 °C,podemos obtener 1': l'=te - 14,25 °C=

°

°C- 14,25 °C=-14,25 °C

rn

Determina la temperatura de ebullición de la disolución del problema anterior.

Elascenso ebulloscópico es:

Me = Kem =0,52°C kg/mol . 7,65 mol/kg = 3,98°C Sabiendo que l' - 100

=

3,98 "C,entonces, l'

=

103, 98"C.

Uil

Sedisuelven 2,3 9de un hidrocarburo no volátil en 97,7 g de benceno (C6H6). Lapresión de vapor de la disolución a 20"Ces de 73,62 mmHg, y ladel benceno es 74,66 mmHg. Halla lamasa molar del hidrocarburo. Aplicamos laley de Raoult: pO - p' =pOXs' 74,66 mmHg - 73,62 mmHg = 2,39 masa molar = 74,66 mmHg . ---2,39 97,7 9

-

_

~~

_

+

-

_

~

-masa molar 78g/mol

masa molar = 129,6 g/mol

rn

Suponiendo un comportamiento ideal, ¿cuál sería la pre -sión de vapor de la disolución obtenida al mezclar 500 mL de agua y90 g de glucosa (e6H1206) si la presión de vapor del agua a la temperatura de lamezcla esde 55,3 mmHg? Aplicamos laley de Raoult: po - p' =pOXs' 2,3 9 180g/mol 55,3 mmHg - p'= 55,3 . --_~_---90 9

+

_5_00---"'-g_ 180 g/mol 18 g/mol p'=54,32 mmHg

m

Averigua cuál será el punto de ebullición de una disolución que contiene 10,83 g de un compuesto orgánico de masa

molar 120 g/mol disuelto en 250 9deácido acético.

Datos: Ke(ácido acético)

=

3,07°e kg/mol; te(ácido acético)

=

.

=118°e

Elascenso ebulloscópico esllte =Kem.Sustituimos valores: 10,83 9 120g/mol

0,25 kg

l'- 118°C =3,07 °C kg/mol .

Realizando operaciones: l' =119,11 "C.

m

Uncompuesto desconocido contiene 43,2 %de carbono,

16,6 % denitrógeno, 2,4 % de hidrógeno y37,8 % de

oxí-geno. La adición de 6,45 9 deesasustancia en 50 mL de

benceno (C6H6),cuya densidad es0,88 g/cm3,hace bajar el

punto de congelación del benceno de 5,51 °Ca 1,25 0C.

¿Cuáles la fórmula molecular de estecompuesto?

Dato:Kc (benceno) = 5,02°C kg/mol

Hallamos la fórmula empírica y, para ello primero, calculamos

losmoles deátomos de cada elemento:

43,2 g ---=-- =3,6 moldecarbono 12 g/mol 16,6g ---'--=-- =1,186 mol de nitrógeno 14g/mol 2,4g ---'''-- =2,4mol de hidrógeno 1 g/mol 37,8 9 ----'--"-- =2,4 mol de oxígeno 16 g/mol

Al dividir cada uno de los moles entre 1,186 (el valor menor),t

e-nemos esta otrarelación de números enteros: 3 mol de carbono,

1 mol de nitrógeno, 2 mol de hidrógeno y2 mol de oxígeno.La

fórmula empírica es C3N02H2,y su masa molar, de 84 g/mol.

Hallamos la masa molar del compuesto mediante la expre

-sión!1tc =Kcm.Sustituimos valores: 5,51°C- 1,25°C= 6,45 9 masa molar =5,02°C kg/mol ---: ---0,88 g/mL .50 mL . 10 3kg/g masa molar =173 g/mol

Dividiendo ambas masas molares,observamos que la fórmu

-la molecular es dos veces superior a la empírica; por tanto, la

fórmula molecular del compuesto desconocido es C6N204H4•

~ Si añadimos 12,5 9 de una sustancia no iónica a 100cm"

de agua, a 25 0(, la presión de vapor desciende desde

23,8 mmHg hasta 23,0 mmHg. Calcula la masa molar dela

sustancia.

Aplicamos laley de Raoult:!1p =pOX,. Despejamos lafracción molar:

p" _ P 23,8 mmHg - 23,0 mmHg

X,

= --

=

=

0,034

pO 23,8 mmHg

Calculamos los molesde agua:

100 9

nagua = I =5,6 molde agua

18 g/mo

Calculamoslos moles de sustancia,aplicando la expresión de la fracción molar:

n,

X,=0,034=----

=.-n,

+

5,6

n,=0,2 mol desustancia Hallamos la masa molar de la sustancia:

12,5 9 x9

--- = --; x=62,5 9

0,2 mol 1 mol

Así, lamasa molar es62,5 g/mol.

W

La presión osmótica de una disolución, a200(, es4,2 atm.

¿Qué presión osmótica tendrá a 50DC?

Dividiendo las dosexpresiones de presión osmótica,tenemos:

'lT¡ cRT¡

--

--'lT2 cRT2

Sustituyendo valoresydespejando:

4,2 atm 293K

--- = --; 'lT2=4,6 atm

'lT2 323 K

G

Químico

ffi

A 37°C, el plasma sanguíneo, isotónico con sus glóbulos

rojos, tiene una concentración 0,3 M. Si lo introducimos en

un suero salino hipotónico, deconcentración 0,2 M, ¿qué

eslo que sucederá?

Ladiferencia entre lasdos presiones osmóticas es:

!1'lT=MRT =0,1 mol/L .0,082 atm L/mol K . 310 K=2,5 atm

La presión osmótica del suero es 2,5 atm inferior a la de los glóbulos rojos. Entonces pasaráagua alinterior del glóbulo

rojo a través de lamembrana celular,con lo que puede estallar.

rn

Una muestra de 2 9 de un compuesto orgánico disuelto en

100cm" dedisolución se encuentra a una presión de 1,31

atrn, enel equilibrio osmótico. Sabiendo que la disolución

está a O°C, calcula la masa molar del compuesto orgánico.

Aplicamos la expresión delapresión osmótica:

n rr =MRT= -RT V de donde: 'lTV 1,31 atm' 0,1 L n=-= RT 0,082atm L/mol K . 273K = 5,85.10-3 mol

Hallamos la masa molar del compuesto orgánico sabiendo

que: masa(g)del compuesto masamolar =

--

-

=

--

'

--

--

-

'

-

-

-moles del mismo 2g 5,85 .10-3mol masa molar =342 g/mol

lilE

Se quiere saber la fórmula molecular deun líquido con res

-pecto al cual sehacomprobado lo siguiente: «una disolu

-ción acuosaformada por 2,02 g del mismo en 1 L de

disolu-ción ejerce una presión osmótica de 800 mmHg a una

temperatura de20°C. Además, la combustión de2,350 g

de ese compuesto haproducido 2,248 9 de CO2y 0,920 g deH20». Calcula su fórmula molecular. Aplicamos la ecuación dela presión osmótica: 'lTV=nRT dedonde: 'lTV (800/760)atm .1 L n= - = =0,044 mol RT 0,082 atm Umol K.293 K

Calculamos la masamolar conlasiguiente relación:

2,02 9 xg

---=--=--'x= 459g

0,044 mol 1 mol' ,

Entonces, la masamolecular será 45,9 u.

Hallamos lascantidades de C,H y O.Para ello, establecemos las siguientes relaciones:

44 9 de CO2 2,248 9 deCO2 12 9 de C x9 deC x=0,6139de C 18 9 de Hp _ 0,920 9 de H20 29de H yg deH y=0,102 g de H

masa(g) de oxígeno = 2,3509 de compuesto - (0,613

+

+

0,102)g decarbono e hidrógeno = 1,635 9 de oxígeno

Hallamoslos moles deátomos de cada elemento:

0,6139deC d =0,051 mol de átomos deC 12 g/mol e C 0,102 g de H I = 0,102molde átomos de H 1gImo deH 1,635 g de O --~I-d"--- =0,102 mol de átomos de O 16 gImo e O

Dividiendo entreel menor: 0,051 =1 0,051 0,102 = 2 0,051 0,102 = 2 0,051

E

v

a

l

uaci

ó

n

(página80)

-alalarespuesta correcta encada uno de los ejercicios:

Las partículas queforman unadisolución:

a) Se pueden vera través delmicroscopio.

b) Sedimentan alcentrifugar ladisolución.

e) Atraviesan todos losfiltros.

Unadisolución al 15%en volumen, de etanol en agua, contiene:

a) Porcada 1009dedisolución, 159de etanol.

b) Porcada 100mL de agua, 15mL de etanol.

e) Porcada 100mL dedisolución, 15mL de etanol. 3. Unadisolución acuosa deKOH 0,5 M, contiene:

a) En 0,5L dedisolución, 28 gdeKOH

b) En 1 L de disolución, 28g deKOH e) En0,5 Ldedisolución, 569deKOH

Unadisolución 2molal contiene 1 mol de soluto en:

a) 5009dedisolvente.

b) 500cm"dedisolución.

e) 500cm' dedisolvente.

S. Lafracción molar de 59 deNaOH disueltos en 180 mL de

aguadestilada es:

a) 1 b)0,98 ~ e) 0,01

6 A950 mL de agua sele añade 50mL deácido clorhídrico

del 37,5%Ydensidad de 1,19g/mL, entonces la molaridad de estadisolución esde: a) 0,5 M ~ b) 0,6M e)0,7M Lafórmula empírica es (CHP2)n,y como: 45,9g/mol ---'---"'---= 1 46 g/mol entonces, la fórmula molecular es CH202•

7. La solubilidad de muchas sustancias sólidas:

a) Depende delatemperatura y de la presión.

b) Depende deloque se agite.

~ e) Depende de la temperatura. S. Alañadir azúcaralagua pura:

a) El agua secongela a más de

°

"C. ~ b) Disminuye lapresión devapor del agua.

e) Sefavorece la evaporación del agua. 9. El punto de ebullición delaguadel grifo:

a) Es100°C alapresión de 1 atm.

b) Es inferior al delaguadestilada.

~ e) Es superior aldel agua destilada.

10. Unamembrana semipermeable separa dos disoluciones:

unaformada por 0,01 mol deunsoluto noiónico disuel

-to en 1/2 Ldedisolución yotra formada por 0,01 mol de otro soluto distinto, noiónico y disuelto en1/2 L de

diso-lución. Enesta situación:

~ a) No aumenta el volumen dedisolución en ninguno de loslados.

b) La presión osmótica a 20O(es de0,48 atm.

e) Sepueden hallar las masasmolares de cadasoluto.