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Soluciones o Disoluciones Químicas

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Mezclas

• Una mezcla está formada por la unión de sustancias en cantidades variables y que no se encuentran químicamente combinadas.

• Por lo tanto, una mezcla no tiene un conjunto de propiedades únicas, sino que cada una de las sustancias constituyentes aporta al todo con sus propiedades específicas.

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Características de las Mezclas

• Las mezclas están compuestas por una sustancia, que es el medio, en el que se encuentran una o más sustancias en menor proporción. Se llama fase dispersante al medio y fase dispersa a las sustancias que están en él.

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Clasificación de las mezclas

• De acuerdo al tamaño de las partículas de la fase dispersa, las mezclas pueden ser homogéneas o heterogéneas.

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Mezclas homogéneas

• Las mezclas homogéneas son aquellas cuyos componentes no son identificables a simple vista, es decir, se aprecia una sola fase física (monofásicas). Ejemplo: aire, agua potable.

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Mezclas heterogéneas

• Las mezclas heterogéneas son aquellas cuyos componentes se pueden distinguir a simple vista, apreciándose más de una fase física. Ejemplo: Agua con piedra, agua con aceite.

• Las mezclas heterogéneas se pueden agrupar en: Emulsiones, suspensiones y coloides.

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Mezclas heterogéneas• Emulsiones: Conformada por 2 fases líquidas inmiscibles.

Ejemplo: agua y aceite, leche, mayonesa.• Suspensiones: Conformada por una fase sólida insoluble en la

fase dispersante líquida, por lo cual tiene un aspecto opaco. Ejemplo: Arcilla, tinta china (negro de humo y agua), pinturas al agua, cemento.

• Coloides o soles: Es un sistema heterogéneo en donde el sistema disperso puede ser observado a través de un ultramicroscopio.

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Soluciones Químicas

• Son mezclas homogéneas (una fase) que contienen dos o más tipos de sustancias denominadas soluto y solvente; que se mezclan en proporciones variables; sin cambio alguno en su composición, es decir no existe reacción química.

Soluto + Solvente → Solución

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Soluto

• Es la sustancia que se disuelve, dispersa o solubiliza y siempre se encuentra en menor proporción, ya sea en peso o volumen.

• En una solución pueden haber varios solutos.• A la naturaleza del soluto se deben el color, el olor, el sabor y

la conductividad eléctrica de las disoluciones.• El soluto da el nombre a la solución.

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Solvente o disolvente

• Es la sustancia que disuelve o dispersa al soluto y generalmente se encuentra en mayor proporción.

• Existen solventes polares (agua, alcohol etílico y amoníaco) y no polares (benceno, éter, tetracloruro de carbono).

• En las soluciones líquidas se toma como solvente universal al agua debido a su alta polaridad.

• El solvente da el aspecto físico de la solución.

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CONCENTRACIÓN DE UNA SOLUCIÓN

• La relación entre la cantidad de sustancia disuelta (soluto) y la cantidad de disolvente se conoce como concentración.

• Esta relación se expresa cuantitativamente en forma de unidades físicas y unidades químicas, debiendo considerarse la densidad y el peso molecular del soluto.

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Concentración en Unidades Físicas

• Porcentaje masa en masa (% m/m o % p/p): Indica la masa de soluto en gramos, presente en 100 gramos de solución.

Xg soluto → 100g solución

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Ejemplo

• Una solución de azúcar en agua, contiene 20g de azúcar en 70g de solvente. Expresar la solución en % p/p.

soluto + solvente → solución 20g 70g 90g

20g azúcar → 90g solución Xg azúcar → 100g solución

X = 20 * 100 = 22,22 %p/p 90

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Porcentaje masa en volumen (% m/v o % p/v)

• Indica la masa de soluto en gramos disuelto en 100 mL de solución.

Xg soluto → 100mL solución

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Ejemplo

• Una solución salina contiene 30g de NaCl en 80 mL de solución. Calcular su concentración en % p/v.

30g NaCl → 80 mL solución Xg NaCl → 100mL solución X = 30 * 100 = 37,5 %p/v 80

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Porcentaje en volumen (% v/v)

• Indica el volumen de soluto, en mL, presente en 100 mL de solución.

X mL soluto → 100mL solución

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Ejemplo• Calcular la concentración en volumen de una solución

alcohólica, que contiene 15 mL de alcohol disueltos en 65 mL de solución.

15 mL alcohol → 65 mL solución X mL alcohol → 100mL solución

X = 15 * 100 = 23 %v/v

65

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Concentración común (g/L)

• Indica la masa de soluto en gramos, presente en un litro de solución (recordar que 1 L = 1000 mL, por lo que es lo mismo decir mg/mL).

Xg soluto → 1 L o 1000 mL solución

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Ejemplo• Una solución de KCl contiene 10g de sal en 80 mL de solución.

Calcular su concentración en gramos por litro.

10g KCl → 80 mL solución Xg KCl → 1000 mL solución

X = 10 * 1000 = 125 g/L 80

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Partes por millón (ppm)

• Se define como los miligramos de soluto disueltos en 1000 mL o 1 litro de solución.

Nota 1g = 1000 mg

X mg soluto → 1000 mL solución

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Ejemplo

• Calcular la concentración en ppm de una solución que contiene 0,85g de KNO3 disueltos en 670 mL de solución.

En primer lugar se debe transformar los gramos a miligramos, según la relación de arriba.

1 g → 1000 mg 0,85 g → X mg X = 850 mgTeniendo los miligramos calculados, es posible realizar la regla de

tres: 850 mg KNO3 → 670 mL solución X mg KNO3 → 1000 mL solución X = 1268,65 ppm

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CONCENTRACIÓN EN UNIDADES QUÍMICAS

• Molaridad (M): Indica el número de moles de soluto disuelto hasta formar un litro de solución.

X moL → 1L o 1000 mL solución

M = mol de soluto

V (L) solución

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Ejemplo

• Calcular la concentración molar de una solución disolviendo 7,2 moles de HCl en 7 litros de solución.

M = 7,2 moles KCl 7 L

M = 1,02 moL/L

7,2 moL → 7 L X moL → 1L

X= 1,02 moL

Solución 1 Solución 2

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Analizando• Como n = m (g) MM (g/moL)

M = mol de soluto Reemplazando se tiene que

V (L) solución

M = m(g)

MM(g/moL) x V (L) solución

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Ejemplo

• Calcular la concentración molar de una solución de HCl que contiene 73 g en 500 mL de solución (Masa molar=36,5 g/moL).

M = masa (g) PM * V (L)

M = 73 (g ) = 4 M 36,5 (g/mol) * 0,5 (L)

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Molaridad en función del porcentaje masa en masa:

• Esto quiere decir que algunas veces podremos calcular la molaridad sólo conociendo el porcentaje masa en masa de la solución, mediante la siguiente relación:

M = % m/m x densidad solución (δ) x 10

Masa molar soluto

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Ejemplo

• Calcular la molaridad del NaOH sabiendo que la densidad de la solución es 0,9 g/mL y el porcentaje en masa del NaOH en la solución es 20 % m/m. La masa molar del NaOH es 40 g/moL.

M = 20 x 0,9 x 10 40 M = 4,5 moL/L

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Solubilidad

• Se define solubilidad como la máxima cantidad de un soluto que puede disolverse en una determinada cantidad de solvente a una temperatura dada. La solubilidad depende de la temperatura, presión y naturaleza del soluto y solvente.

• La solubilidad puede expresarse en:

gramos de soluto , gramos de soluto, moles de solutoLitro de solvente 100g de solvente litro de solución

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Dilución

• Procedimiento por el cual se disminuye la concentración de una solución por adición de mayor cantidad de solvente.

• Al agregar más solvente, se está aumentando la cantidad de solución pero la cantidad de soluto se mantiene constante

C1 x V1 = C2 x V2

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Ejemplo

• ¿Qué volumen de HCl 18 M se necesitan para preparar 6 litros de solución 5 M?

C1 x V1 = C2 x V2

5M 6L 18M X X = 5 x 6 18 X = 1,67 M

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Clasificación de las soluciones

• Solución saturada: Es aquella que contiene la máxima cantidad de soluto que puede mantenerse disuelto en una determinada cantidad de solvente a una temperatura establecida.

• Solución diluida (insaturada): Es aquella donde la masa de soluto disuelta con respecto a la de la solución saturada es más pequeña para la misma temperatura y masa de solvente.

• Solución concentrada: Es aquella donde la cantidad de soluto disuelta es próxima a la determinada por la solubilidad a la misma temperatura.

• Solución Sobresaturada: Es aquella que contiene una mayor cantidad de soluto que una solución saturada a temperatura determinada. Esta propiedad la convierte en inestable.

1. De acuerdo a la cantidad de soluto

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2. De acuerdo a la conductividad eléctrica

• Eectrolíticas: Se llaman también soluciones iónicas y presentan una apreciable conductividad eléctrica.

Ejemplo: Soluciones acuosas de ácidos y bases, sales.

• No electrolíticas: Su conductividad es prácticamente nula; no forma iones y el soluto se disgrega hasta el estado molecular.

Ejemplo: soluciones de azúcar, alcohol, glicerina.

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Factores a influyen en la Solubilidad

• Los solutos polares son solubles son solubles en disolventes polares y los apolares en disolventes apolares, ya que se establecen los enlaces correspondientes entre las partículas de soluto y de disolvente. Es decir lo “similar disuelve a lo similar”

• Cuando un líquido es infinitamente soluble en otro líquido se dice que son miscibles, como el alcohol en agua.

1. Naturaleza del soluto y solvente

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Efecto de la temperaturaSolubilidad de sólidos en líquidos:• La variación de la solubilidad con la temperatura está

relacionada con el calor absorbido o desprendido durante el proceso de disolución. Si durante el proceso de disolución del sólido en el líquido se absorbe calor (proceso endotérmico), la solubilidad aumenta al elevarse la temperatura; si por el contrario se desprende calor del sistema (proceso exotérmico), la solubilidad disminuye con la elevación de la temperatura

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Curvas de solubilidad

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Efecto de la temperatura

Solubilidad de gases en líquidos:• Al disolver un gas en un líquido,

generalmente, se desprende calor, lo que significa que un aumento de temperatura en el sistema gas-líquido, disminuye la solubilidad del gas porque el aumento de energía cinética de las moléculas gaseosas provoca colisiones con las moléculas del líquido, disminuyendo su solubilidad.

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Efecto de la presión

En sólidos y líquidos:• La presión no afecta demasiado la solubilidad

de sólidos y líquidos; sin embargo, sí es muy importante en la de los gases.

En gases: La solubilidad de los gases en líquidos es

directamente proporcional a la presión del gas sobre el líquido a una temperatura dada.