01 Liquidos Soluciones v3 PDF

QUMICA IING. E. RAL MORALES MUOZ MSc.

TEMAS:

INTRODUCCINESTEQUIOMETRAESTADO LQUIDOSOLUCIONESCIDOS, BASES Y SALESTERMOQUMICAELECTROQUMICA

10/12/15 ESPE: Educacin Superior Pblica de Excelencia 1

RESULTADOS DEL CURSOLos estudiantes son competentes para:1. Aplicar las propiedades de lquidos y soluciones, en clculos y prcticas de laboratorio, para el desarrollo de los procesos tecnolgicos.2. Utilizar cidos, bases y sales, usando tcnicas de laboratorio, para poder manejar sus propiedades en procesos tecnolgicos.3. Caracterizar las reacciones termoqumicas y las reacciones electroqumicas, determinando las condiciones de reaccin, para poder optimizarlas en los procesos tecnolgicos.4. Actuar con responsabilidad, cumpliendo todas las tareas programadas, para saber aprender, saber construir y obtener resultados tiles para la sociedad.

PROCESOS DE ENSEANZA-APRENDIZAJE.COMPRENSIN, MEMORIZACIN, APLICACIN, CONCEPTUALIZACIN, MODELACIN, OPTIMIZACIN, SISTEMIZACIN.


El Perodo Acadmico se divide en 3 Unidades, evaluadas con 20 puntos cada una, acumulados de la siguiente manera:

U UNIDAD ACADMICA IE Promedio de Investigaciones - Exposiciones EP Nota de Evaluacin Parcial LAB Promedio de consultas e informes de Laboratorio EG Nota de Examen General Las participaciones en clases y la asistencia son consideradas al final del perodo, para apoyo adicional.

3ESPE: Educacin Superior Pblica de Excelencia10/12/15

PERODO ACADMICO

UNIDAD 1

U1UNIDAD 2

U2UNIDAD 3

U3Tareas / Trabajos Investigacin / Exposiciones: Promedio (4 puntos) IE1 IE2 IE3Lecciones Pruebas Laboratorios / Informes: Promedio (4 puntos) LAB1 LAB2 LAB3Evaluacin parcial (4 puntos) EP1 EP2 EP3Examen general (8 puntos) EG1 EG2 EG3Defensa del Resultado final del aprendizaje y documento

Total: 20 20 20

ACTIVIDADES DEL ESTUDIANTECada estudiante, segn su ritmo y estilo, realizar en cada Unidad:1) ACTIVIDADES DE INVESTIGACIN-EXPOSICIN, para lo cual deber:a. Leer anticipadamente, investigar y ampliar los temas tericos de estas diapositivas, y los respectivos temas de las prcticas de laboratorio.b. Presentar por escrito consultas, resmenes, aplicaciones o ejercicios con su resolucin, elaborar y enmarcar preguntas o nuevas aplicaciones de los temas, en un cuaderno. Otro para la teora y prcticas de laboratorio.c. Exponer en cualquier clase los temas preparados e investigados. Todo el tiempo, todos los estudiantes preparan todos los temas.d. Resolver las aplicaciones y los ejercicios, durante las exposiciones.e. Realizar en clases varias preguntas sobre los temas expuestos.2) PARTICIPACIONES EN CLASES, que incluyen actividades como:a. Realizar ejercicios en los cuadernos o en la pizarra.b. Presentar los informes con los temas tericos y prcticos de laboratorio.c. Contestar en forma oral y/o escrita a las preguntas planteadas durante las exposiciones del da o de exposiciones anteriores.


Ss


BIBLIOGRAFATITULO AUTOR AO/edicin IDIOMA EDITORIAL

QUMICA I Morales Ral 2015, v3 Espaol (Diapositivas)

FUNDAMENTOS DE QUMICA GENERAL Escobar Luis 2012, 12 ed. Espaol Lpez

QUMICA LA CIENCIA CENTRAL

Brown,LeMay,

Bursten, etc.2014, 12 ed. Espaol PEARSON

QUMICA GENERALPetrucci,Herring,Madura,

Bissonnette2011, 10 ed. Espaol PEARSON

QUMICA Chang R. 2010, 10 ed. Espaol McGraw Hill

QUMICAPhillips,Strozak,Wistrom

2007, 2 ed. Espaol McGraw Hill

m masaMAr Masa Atmica relativaMMr Masa Molecular relativa de compuestos covalentesMFr Masa Formular relativa de compuestos inicosmm masa de un molmM masa molarmQb masa estequiomtrica bsicamQ masa estequiomtricameq masa equivalentemeqg masa por equivalente-gramo


SMBOLOS

Aplicaciones y Ejercicios1. Calcular la masa de 1,00 L de agua de mar. Qu dato es necesario para realizar este clculo?2. La densidad de cierta agua de mar es de 1,025 g/mL. Cul es la masa de 1,00 L de dicha agua de mar?3. La Concentracin de Cloruro de Sodio NaCl en cierta agua de mar es de 30,114 g/L. Cul es la masa de Sodio metlico Na y de Cloro gas Cl2 que se puede obtener de 100 L de dicha agua de mar?4. A 1 atm de Presin, el Agua pura H2O se congela a 0C, pero cierta agua de mar con una Concentracin de sales de 35,0 g/L se congela a 2,0C. Cmo se explica esta disminucin de la Temperatura de congelacin?


Aplicaciones y Ejercicios1. Ingresar a http://www.scilab.org/ y descargar Scilab 5.5.2 e instalarlo.2. Abrir el programa, y en el rea de trabajo o Consola, escribir los comandos indicados y observar los resultados:


Enter

REACCIONES DE XIDO-REDUCCIN O REDOX

Pueden ser de cualquier tipo conocido de reaccin.En estas reacciones se observa una modificacin del Nmero de Oxidacin NOX(E) de ciertos elementos de los reactantes, en los productos.Los elementos que algebraicamente disminuyen su Nmero de Oxidacin, ganan o comparten uno o ms electrones; se reducen; su carga negativa aumenta.Los elementos que algebraicamente aumentan su Nmero de Oxidacin pierden uno o ms electrones; se oxidan; su carga negativa disminuye.


REACCIONES DE XIDO-REDUCCIN O REDOX

Ganancia de electrones: Reduccin NOX(E)4 3 2 1 0 +1 +2 +3 +4 +5 +6 +7 Prdida de electrones: Oxidacin


Las sustancias que actan como Reductores pierden sus electrones y hacen que otras sustancias se reduzcan. Al perder sus electrones, se oxidan.

Las sustancias que actan como Oxidantes ganan o comparten electrones de otros tomos, y hacen que otras sustancias se oxiden. Al ganar o compartir otros electrones, se reducen.

BALANCEO DE REACCIONES DE XIDO-REDUCCIN O REDOX

a) En el esquema de reaccin, o sea en la ecuacin sin balancear, identificar los elementos que intervienen en la Reduccin RED(E) y en la Oxidacin OX(E), y anotar sus cambios de los Nmeros de Oxidacin NOX(E).

b) Para cada elemento que se reduce y que se oxida escribir las reacciones de Reduccin RED(E) y de Oxidacin OX(E), para un solo tomo, mostrando el Nmero de electrones ganados o perdidos.



c) Si hay subndices diferentes de 1 para los tomos que se reducen o que se oxidan en las frmulas de los reactantes o productos, volver a escribir las ecuaciones de Reduccin y de Oxidacin, balanceando el nmero total de tomos, con base en los subndices.

d) Igualar el nmero de electrones ganados y perdidos en las ecuaciones de Reduccin y de Oxidacin. Sumar las ecuaciones equilibradas.



e) Transferir los coeficientes de los elementos que se reducen y que se oxidan, a la ecuacin inicial sin balancear o esquema de reaccin. Equilibrar por simple inspeccin los Metales, los No metales, los grupos inicos, y luego el Hidrgeno y el Oxgeno.

Si es posible, simplificar los coeficientes.f) Elaborar un cuadro con el nmero de tomos de los

Elementos en los Reactantes y en los Productos.



Sulfuro de Bismuto + cido Ntrico Azufre + Nitrato de Bismuto + Monxido de Nitrgeno + Agua

a) b) c)

d)

e) 10/12/15 ESPE: Educacin Superior Pblica de Excelencia 14

OH ON )ONBi( S ONH SBi 22

3350

35

3

2

2

2

5N 3e N :(N)

RED0

2

S 2e S :(S)

OX

2)(2

5

N 3e N

0

32

S3 6e S

2

52N 6e 2N

OH O2N )ONBi( S3 ON2H SBi 22

3350

35

3

2

2

0 3

2S3 6e S

2052

3 N2 S3 N2 S



Elemento En Reactantes En ProductosBi 2 2

S 3 3

N 8 8

H 8 8

O 24 24

2

f)

O4H O2N )ON2Bi( S3 ON8H SBi 22

3350

35

3

2

2

INTRODUCCINMAGNITUDES. Son las propiedades de la Materia que pueden ser medidas y expresadas mediante un nmero y una unidad. Ej.: la masa, el Volumen, la longitud de onda, la frecuencia, etc.VARIABLES. Son las magnitudes que cambian cuando cambian otras magnitudes. Ej.: el peso, la Presin, la frecuencia, etc.Los smbolos de las variables son escritos con letras en cursiva: E, m.Los cambios de una variable, con respecto a otras variables y constantes, podemos expresarlos con funciones matemticas.CONSTANTES. Son ciertas magnitudes que no cambian cuando cambian otras magnitudes. Ej.: la velocidad de la luz c, la carga elemental e, la masa molar mM de cada sustancia, etc.Los smbolos de las constantes se escriben con letras normales.


INTRODUCCINAlgunas magnitudes pueden ser variables o constantes, segn el contexto.Ciertas constantes relacionan a ciertas variables. Por ejemplo, cuando se transmuta cualquier masa en Energa, tenemos dos variables proporcionales entre s: E m, y la constante que las relaciona o de proporcionalidad es c2, por tanto: E = mc2.En este contexto, la masa es una variable. Pero la masa de un cuerpo en particular permanece constante porque sus tomos mantienen su estructura, en ciertos campos gravitacionales.Adems, el peso y la aceleracin de la gravedad son variables proporcionales entre s y la masa las relaciona como constante de proporcionalidad: p = mg. Pero a nivel del mar g toma un valor determinado, manejado como constante: g = 9,81 m/s2.


INTRODUCCINVALORES DE CONSTANTES Y VARIABLES.MASAS ATMICAS RELATIVAS DE LOS ELEMENTOS MAr.Las Masas Atmicas relativas de los Elementos son indicadas en la Tabla Peridica con diferente Nmero de cifras. Muchos de estos valores son usados aproximndolos a valores con una cifra decimal o redondedos a un valor entero, segn el caso: MAr(Cl)=35,45 MAr(Cl)=35,5 MAr(S)=32,06 MAr(S)=32MAr(H)=1,008 MAr(H)=1 MAr(C)=12,011 MAr(C)=12MAr(O)=15,999 MAr(O)=16 MAr(Na)=22,989 MAr(Na)=23Para otros elementos, se trunca el valor despus de la primera cifra decimal y se lo aproxima segn las reglas. Estos valores son constantes para un determinado Elemento.


INTRODUCCINAplicaciones:


Escribir el concepto que corresponde a las siguientes definiciones:1. Nmero que indica la cantidad de protones en el ncleo de cualquier tomo.2. Nmero que indica la cantidad de protones y de neutrones en el ncleo de cualquier tomo.3. tomo que tiene en su ncleo un nmero definido de protones y un nmero de neutrones que puede ser diferente en otros tomos del mismo elemento.

Escribir si la magnitud dada es una variable o una constante, y por qu:1. La masa de un cuerpo.*2. El peso, fuerza gravitatoria, gravitacin o gravedad de un cuerpo.3. El Nmero de Avogadro.4. El Nmero atmico de los tomos de un elemento cualquiera.5. La Masa atmica de los tomos de un elemento cualquiera.6. La Masa atmica (promedio) de un elemento cualquiera.7. El Nmero de masa de cualquier tomo. * gpgpaFaF

m m

INTRODUCCINDIFERENCIAS ENTRE PESO Y MASA.1. El peso de un cuerpo puede cambiar; su masa es constante.2. El peso es una magnitud vectorial; la masa es escalar.3. El peso depende del campo gravitacional, la masa no.4. El peso se mide con dinammetro, la masa con balanza.5. El peso se mide en unidades derivadas; la masa se mide en

unidades fundamentales del Sistema Internacional SI.DIFERENCIAS ENTRE MATERIA Y MASA.1. La masa es una propiedad de la Materia.2. La masa se simboliza con m; la Materia no tiene smbolo.3. Existen entidades materiales que no tienen masa.4. La Materia forma una unidad dialctica con la Idea.




Indicar si la magnitud dada es una variable o una constante, y por qu :1. La masa de la Luna.2. El peso o gravedad de la Luna.3. La masa de una sustancia.4. El peso de una sustancia.

Indicar el concepto que corresponde a las siguientes definiciones:1. Sustrato que tiene extensin, interaccin, inercia y movimiento.2. Material homogneo, con composicin y estructura qumica definidas.

Indicar si la expresin dada es correcta o incorrecta:1. Efecto de la radiacin sobre la materia.2. La materia es todo lo que ocupa espacio, tiene una propiedad llamada masa y posee inercia.3. La luz solar no es materia sino una forma de energa.4.

INTRODUCCINREPRESENTACIN SIMBLICA DE LAS PROPIEDADES DE LOS TOMOS: ISTOPOS, IONES Y ELEMENTOS.

qr Carga relativa del in.

i Subndice en frmulas. num numeracin en frmulas.

.NOX Nmeros de oxidacin.E Smbolo del Elemento; Smbolo del tomo (istopo o in).Z Nmero atmico. Nmero de protones en ncleo atmico.A Nmero de masa. Suma de los protones y los neutrones. A = Z + N0 N0 Nmero de neutrones en el ncleo.Nrm Nmero relativo de moles en el esquema de composicin.




Escribir las Propiedades de los tomos: A Z N0 qr 12C Istopo Carbono-12. 12 6 6 0 8O tomo del Elemento Oxgeno. 8 0S2 Anin del Elemento Azufre. 16 2 Istopo Oxgeno-17. 1 1+ Catin del Istopo Tritio

Escribir el Nmero de Oxidacin sobre cada tomo:H2O HCl H2SO4 CH4 C6H6 CO CO2 CaCO3 O2 P4 S8

Magnetita Fe3O4 Eten-1,2-diol C2H4O2 Etan-1,2-diol C2H6O2 H2O2 NaH

Resolver:1. Cul es el Volumen necesario de Hidrgeno H2 en Condiciones Estndar CE, para producir 1,00 mol de Agua H2O?

INTRODUCCINFUNCIONES. Una variable es funcin de otras variables si un nico valor de la primera depende de los valores de las otras.La relacin entre las variables se indica mediante una regla o frmula y son representadas con los smbolos f, g, h, etc.: V = f(P, T, n) , V es funcin de P, T y n. *sin espacio: f( V = V(P, T, n) V = nRT/P El Volumen V de un gas ideal es una funcin de su Presin P, de su Temperatura absoluta T y de su cantidad de sustancia n.El valor de la variable V es dependiente de los valores de las variables independientes P, T y n. Estos valores son llamados argumentos y estn relacionados con V por la constante R.V = f(argumento1, argumento2, argumento3)


PnTV

PnTV R

INTRODUCCINMAGNITUDES ABSOLUTAS. Son las magnitudes cuyos valores tienen una cantidad y una unidad de medida.

MAGNITUDES RELATIVAS. Son las magnitudes cuyos valores son cantidades sin unidad de medida, porque resultan de la comparacin con un valor estndar de la misma magnitud.

MAGNITUDES ADIMENSIONALES. Son las magnitudes cuyos valores se expresan como cantidades sin unidad de medida porque las unidades de sus argumentos se simplifican.


87,7)O2H(

)Fe()Fe( : cm

g 00,1)O2H( : 3

ddelativadensidad rddensidad

)C20 Fe;( g87,7)Fe( :Hierro 3cmomite) (se

dddel absolutadensidad

75,0mol 1,0 mol 3,0

mol 3,0 :

xmolarfraccin

INTRODUCCINFUNCIONES NUMRICAS. Muestran una regla de operacin sobre uno o ms valores numricos de entrada y devuelven un nico valor numrico de salida. La operacin puede ser una de clculo o una medida: una operacin analtica o una emprica.Los argumentos de la funcin se escriben entre parntesis.Argumento: x = 5Funcin numrica: f(x)

y = f(x) = x2 + 1 f(5) = 52 + 1 = 26

Argumento: CMH+ = 1,35 10 5 M CMrH+ = 1,35 10 5

Funcin numrica: potencial Hidrgeno(Concentracin Molar relativa H+)

pH(CMrH+)= log10(1,35 10 5)= 4,87 pH(SolucinEquilibrio HCl)= 4,87

(Funcin con argumento de cadena de caracteres)


INTRODUCCINFUNCIONES DE MAGNITUDES. Muestran una operacin sobre valores de magnitudes de entrada y devuelven un nico valor de una magnitud de salida. La operacin es clculo o medida.Argumento: masa m = 5,0 g Constante: masa molar mM = 2,0 g/molFuncin: cantidad de sustancia n [mol]

n = m/mM n = (5,0 g) /(2,0 g/mol) = 2,5 mol FUNCIN DE MAGNITUDES CON ARGUMENTOS DE CADENA DE CARACTERES.

Argumento: masa de H2 m(H2) = 5,0 g Constante: masa molar de H2 mM(H2) = 2,0 g/molFuncin: cantidad de sustancia de H2 n(H2) [mol]

n(H2) = m(H2)/mM(H2) = (5,0 g) /(2,0 g/mol) = 2,5 mol10/12/15 ESPE: Educacin Superior Pblica de Excelencia 27

INTRODUCCINFUNCIONES DE CADENA DE CARACTERES. Representan una operacin sobre un valor de cadena de entrada y devuelven un valor de cadena o un valor numrico de salida:

Argumento: Elemento = 29CuFuncin de cadena: Distribucin electrnica(Elemento)

De(29Cu) = 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s1 3d10

Argumento: Elemento = 6CFuncin de cadena: electronegatividad(Elemento) coeficiente de electronegatividad(Elemento) ce(6C) = 2,55

En Qumica usaremos funciones sin y con argumentos de cadena, a los que llamaremos argumentos qumicos: m(H2SO4) = 4,783 Tn10/12/15 ESPE: Educacin Superior Pblica de Excelencia 28

INTRODUCCINArgumento: Elemento = CFuncin de cadena: nmero atmico(Elemento)

Z(C) = 6Funcin de cadena: Masa atmica relativa(Elemento)

MAr(C) = 12,011 Por convencin: MAr(12C) = 12Las expresiones como las siguientes no tienen sentido:C = 12,011 y C = 6Mara = 18 aos y Mara = 1,70 mLas funciones que pueden ser escritas son:MAr(6C) = 12,011 y Z(C) = 6 Tambin: Z(12C) = 6edad(Mara) = 18 aos y estatura(Mara) = 1,70 m10/12/15 ESPE: Educacin Superior Pblica de Excelencia 29

INTRODUCCINArgumento: Compuesto = NaOHFuncin de cadena: masa(Compuesto)

m(NaOH) = 40,79 gSe entiende que un Compuesto es una sustancia pura:

m(NaOH) = m(NaOH puro) = 40,79 gUn Compuesto puede estar en una mezcla heterognea:Argumento: mezcla heterognea = NaOH no puroFuncin de cadena: masa(mezcla heterognea)

m(NaOH no puro) = 100,0 gFuncin de cadena: porcentaje de pureza(mezcla heterognea)

cpp m/m(NaOH no puro) = 40,79% 0,4079


INTRODUCCINFuncin de cadena: composicin de pureza(mezcla heterognea) cm/m(NaOH no puro) = 40,79 g NaOH / 100 g mezcla heterogneaUn Compuesto puede estar en una mezcla homognea:Argumento: mezcla homognea = Solucin NaOHFuncin de cadena: Concentracin m/m(mezcla homognea) Cm/m(Solucin NaOH) = 7,56 g NaOH / 100 g SolucinArgumento: mezcla homognea = Solucin concentrada NaOHFuncin de cadena: masa(mezcla homognea)

m(Solucin concentrada NaOH) = 321,7 kgArgumento: mezcla homognea = Solucin 1N NaOHFuncin de cadena: Volumen(mezcla homognea)

V(Solucin 1N NaOH) = 452,1 m310/12/15 ESPE: Educacin Superior Pblica de Excelencia 31

INTRODUCCINPROPORCIONES MATEMTICAS.Sern usadas en lugar de las reglas de tres:

En las proporciones, a cada variable con valor no conocido se designar con su propio smbolo. Ej.:


Factor unitario de equivalencia

g 0142 kg 1

g 1000kg 2,014 kg 2,014

g 1000 kg 1 aen correspond

a equivale

x

x

2N mol 10,002N g 822N mol 1

2N g 0,082)2(N 2N g 0,082

2N g 82)2(N2N mol 1

2N g 01422N kg 1

2N g 10002N kg 2,014)2(N )2(N

2N g 1000

2N kg 2,0142N kg 1

nn

mm



Escribir la electronegatividad de 7 diferentes Elementos, con una cifra decimal:1. ce(Na) = 0,92.

Indicar el tipo de enlace qumico que forman los pares de tomos con las siguientes diferencias de electronegatividad ce:1. ce(O;H) = 3,4 2,2 = 1,2 Enlace covalente polar.2. ce(C;C) = 2,6 2,6 = 0,0 3. ce(Cl;Na) = 3,2 0,9 = 2,3 4. Resolver:

CLCULOS QUMICOSPueden ser realizados manualmente o elaborando variados programas computacionales. En ambos casos son usados los smbolos y valores de las variables medidas. Ej.:

*En lugar del peso utilizaremos la masa.

Los clculos manuales son efectuados usando las proporciones, los factores unitarios y/o algunas frmulas matemticas:

Los clculos efectuados con programas computacionales pueden ser realizados nicamente con ayuda de frmulas matemticas, porque a cada variable se le asigna un valor que se almacena.


*

valorunidadkg/m

cantidad14159,2

variablelade smbolo

)(O variablela de Nombre

32/ VwClecularOxgeno moolmen de in peso/VConcentrac

LO mol

0669247,0L 1000

m 1O g 32O mol 1

O kg 1O g 1000

m

O kg14159,2 m/ O kg 14159,2 2

3

2

2

2

2

3

23 2

CLCULOS QUMICOSPara calcular la Concentracin m/V de Oxgeno molecular O2 en diferentes unidades, se puede obtener el factor necesario:


Enter

CLCULOS QUMICOSEn los clculos qumicos, los valores de las variables pueden ser expresados de forma redundante, segn convenga:V(H2O) = 1,34 L Pvapor(H2O; 20C) = 17,4 mmHgV(H2O) = 1,34 L H2O Pvapor(H2O; 100C) = 760 mmHgm(H2O) = 1,7 g Hrf (H2O) = 285,84 kJ/mol H2Om(H2O) = 1,7 g H2O Hrf (H2O) = 285,84 kJ/mol

Funcin unidad de medidaEs necesario diferenciar la escritura y el uso de la frmula de una sustancia como argumento de una funcin, (H2O) entre parntesis, o como parte de la unidad de medida, g H2O sin parntesis.10/12/15 ESPE: Educacin Superior Pblica de Excelencia 36

CLCULOS QUMICOSAplicaciones:


Escribir la forma redundante y no redundante de los valores de 5 variables:

Indicar el concepto que corresponde a las siguientes definiciones:

Resolver:1. Calcular la cantidad de sustancia n(H2O) a 4C, que se encuentra en 1,34 L H2O. O H L1 O Hkg 1 : C4 A 2

a ecorrespond2

CLCULOS QUMICOSEXACTITUD Y PRECISIN DE LAS MEDIDAS.La exactitud indica la proximidad de la medida con respecto al valor verdadero o de referencia. La precisin indica la dispersin de las medidas con respecto al valor ms frecuente. A mayor precisin menor dispersin.A menor precisin mayor dispersin.


CLCULOS QUMICOSDATOS DE ENTRADA. Son las medidas que son usadas para la realizacin de los clculos.DATOS DE SALIDA. Son los valores resultantes de los clculos, es decir del procesamiento de los datos de entrada.EXACTITUD DE LOS DATOS DE ENTRADA. La exactitud de los datos de entrada se refleja en el nmero de cifras exactas que son obtenidas con el equipo de medida, denominadas cifras significativas.EXACTITUD DE LOS DATOS DE SALIDA. La exactitud de los datos de entrada determina la exactitud de los datos de salida. La exactitud de los datos de salida es la exactitud del dato de entrada menos exacto.10/12/15 ESPE: Educacin Superior Pblica de Excelencia 39

CLCULOS QUMICOSCIFRAS SIGNIFICATIVAS. Son las cifras que expresan la exactitud de la medida de magnitudes o de unidades.Son contadas de izquierda a derecha desde el primer dgito diferente de cero, sin importar la ubicacin de la coma.Unidades:unidad de masa atmica 1 u = 1,66053873 10 -27 kg (9 cifras significativas)

1 Dalton = 1 Da = 1 u = 1,6605387 10 -27 kg (8 cifras significativas) 1 u = 1,660539 10 -27 kg (7 cifras significativas)

Simplificacin: (7 c. s.)Magnitudes: variables y constantesmasa del electrn me = 9,10938188 10 -31 kg (9 cifras significativas)

me = 9,11 10 -31 kg (3 cifras significativas)Es posible realizar aproximaciones sucesivas hasta el redondeo a entero.


CLCULOS QUMICOSVALORES APROXIMADOS. Son valores expresados con cierto nmero de cifras significativas. Son inexactos pero tiles.0,0004567890 0,000457 0,0004562890 0,000456 (3 c.s.)DATOS DE PROCESO. Son los resultados intermedios de los clculos realizados para obtener los datos de salida.VALORES OPERATIVOS. Son los valores calculados con todas las cifras significativas de los datos de entrada y expresados con todas las cifras del resultado que presente el instrumento de clculo como la calculadora, pero si hay muchas cifras, con al menos 6 cifras significativas. Son usados para otros clculos.VALORES SIGNIFICATIVOS. Son los valores de todos los datos de salida expresados con la exactitud correspondiente al dato de entrada menos exacto, que es indicada explcitamente.


CLCULOS QUMICOSINTERVALO DE MEDIDA. Es el intervalo de una medida en el que su ltima cifra , por lo general, es inexacta. Ej.: Si se debe medir una masa de 5,47365 g (6 c.s.) de una sustancia en una balanza, la medida puede estar entre 5,47364 g y 5,47366 g. De igual manera, para los valores aproximados de 5,47365 g: masa requerida intervalo de medida exactitud

5,4737 g de 5,4736 g a 5,4738 g (5 c,s.)5,474 g de 5,473 g a 5,475 g (4 c,s.)5,47 g de 5,46 g a 5,48 g (3 c,s.)5,5 g de 5,4 g a 5,6 g (2 c,s.)5 g de 4 g a 6 g (1 c,s.)

Los valores redondeados son valores aproximados a enteros, del original.


CLCULOS QUMICOSVALORES EXACTOS. Son valores que tienen innumerables cifras significativas. Ciertos valores enteros son exactos.1 1,000000 1000 1000,000000Los valores exactos sern subrayados, o sus muchas cifras sern indicadas con puntos suspensivos, segn convenga.

Como es de suponer, los datos de entrada que son exactos no determinan la exactitud de los datos de salida, sino ms bien los datos menos exactos.10/12/15 ESPE: Educacin Superior Pblica de Excelencia 43

atmico. Hidrgeno de moles dos contienemolecular Hidrgeno de mol UnNCOMPOSICI DEESQUEMA H mol 2 2H mol 1

Agua. mol 2producen molecular Oxgeno mol 1con molecular Hidrgeno mol 2BALANCEADAQUMICA ECUACIN O22H2O22H

contiene

producen



Indicar los intervalos de medida para medir los siguientes valores:V(solucin NaOH) = 3 mL : de 2 mL a 4 mL (1 c.s.)V(solucin NaOH) = 3,0 mL : de 2,9 mL a 3,1 mL (2 c.s.)V(solucin NaOH) = 3,00 mL : de 2,99 mL a 3,01 mL (3 c.s.)V(solucin NaOH) = 3,000 mL :m(H2O) = 1 kg : debe medirse exactamente, sin error.m(H2O) = 1 kg :m(H2O) = 1,0 kg :m(H2O) = 1,00 kg :m(H2O) = 1,000 kg :Una balanza electrnica puede registrar desde 0,0001 g hasta 12,9999 g. Una

balanza no electrnica tiene el mismo dominio de masa?Indicar el concepto que corresponde a las siguientes definiciones:

CLCULOS QUMICOSMASA. Es la medida de la inercia de la Materia. No todas las formas de Materia tienen masa. Se distingue la Materia msica de la Materia no msica como la luz visible y otros tipos de campo electromagntico.La masa se mide en kg, pero las masas de tomos, molculas, etc. son medidas en unidades qumicas mucho ms pequeas.MASA ATMICA DE UN ELEMENTO. Es el promedio ponderal de las masas atmicas de los distintos istopos del elemento.MASA MOLECULAR. Es la suma de las masas de los elementos que forman una molcula de un compuesto covalente.MASA FORMULAR. Es la suma de las masas de los elementos que forman una unidad formular de un compuesto inico.10/12/15 ESPE: Educacin Superior Pblica de Excelencia 45

CLCULOS QUMICOSLa masa se designa generalmente con m, excepto la Masa Atmica MA, la Masa Molecular MM y la Masa Formular MF.UNIDAD DE MASA ATMICA o DALTON [u]. Unidad de masa que equivale a la doceava parte de la masa del istopo 12C.Esta unidad sirve de estndar para la obtencin de las Masas relativas.MA(H) = 1,008 u MAr(H) = 1,008VALORES REDONDEADOS. Algunos valores operativos son aproximados hasta el entero ms prximo, solo con la finalidad de simplificar los clculos.MA(H) = 1 u MAr(H) = 1Por convencin, los valores redondeados los consideramos exactos.10/12/15 ESPE: Educacin Superior Pblica de Excelencia 46

CLCULOS QUMICOSPara clculos de mayor exactitud es necesario usar datos con ms cifras significativas o realizar medidas ms exactas.Valores con 6 cifras significativas (6 c.s.) de exactitud:Masa Atmica MA(O)=15,9994 u 16 uMasa Atmica relativa MAr (O)=15,9994 16Masa Molecular MM (O2)=31,9988 u 32 uMasa Molecular relativa MMr (O2)=31,9988 32En otras magnitudes M significa Molar, es decir por cada mol.masa molar mM(O)=15,9994 g/mol 16 g/molmasa de un mol mm(O)=15,9994 g 16 gMasa Formular relativa MFr (NaCl)=58,4398 23+35,5=58,510/12/15 ESPE: Educacin Superior Pblica de Excelencia 47

CLCULOS QUMICOSEXACTITUD CONVENCIONAL. Por convencin, algunos valores aproximados o redondeados podemos considerarlos exactos. Es decir, asumimos que ciertos datos de entrada no influyen en la exactitud de los datos de salida. Consideramos exactos:a) Los valores redondeados y aproximados de las masas MAr , MMr , MFr , mm y mM de las sustancias. b) Las presiones en diferentes sistemas de medida.c) Las temperaturas en diferentes escalas. La exactitud de un mismo dato dado en diferentes sistemas, o en diferentes escalas, no puede cambiar: 1 atm = 760 mmHg ?EXPRESIN DE RESULTADOS. Todos los datos de salida sern expresados con su valor operativo, y con su valor significativo seguido de la indicacin de la exactitud en cifras significativas.10/12/15

ESPE: Educacin Superior Pblica de Excelencia 48

CLCULOS QUMICOSANLISIS DE LA EXACTITUD. Es la determinacin de la menor exactitud de los datos de entrada, que es la que corresponde a la exactitud de todos los datos de salida o resultados.La menor exactitud de los datos de entrada es la del dato con el menor Nmero de cifras significativas, sin considerar la de los valores redondeados, las temperaturas y las presiones.Si se necesita un resultado con una exactitud definida, todos los datos de entrada deben tener al menos dicha exactitud, o sea ser medidos y expresados con dicha exactitud. No se indicar la exactitud de todos los datos de entrada, sino solamente una de las menores. Indicaremos en forma general y nica, la exactitud de todos los datos de salida.




Indicar la exactitud de los siguientes valores:Nmeros: = 3,14159265 (9 cifras significativas)NA = 6,0221023 (4 cifras significativas) = 1,6180341% = 1/100 = 0,010,0003500790000 (10 cifras significativas)0,00035008 Magnitudes adimensionales:Fraccin molar: x = 0,075031Coeficiente de electronegatividad o Electronegatividad: ce(F) = 3,98 4,0Magnitudes relativas:Escribir las Masas Atmicas relativas de 9 elementos, con 6 cifras significativas.

Resolver:Calcular el valor redondeado de la MMr(H2SO4)

CLCULOS QUMICOS

REACCIN QUMICA. Es un proceso termodinmico en el cual una o ms sustancias llamadas reactantes , debido a diversas interacciones electrnicas, cambian su estructura, composicin y propiedades, dando otras sustancias llamadas productos. Reactantes y productos pueden ser elementos o compuestos.LEY DE LA CONSERVACIN DE LA MASA. En las reacciones qumicas ordinarias la masa consumida de los reactantes es igual a la masa obtenida de los productos, o sea, la masa del sistema qumico permanece constante. (Lomonosov, 1745).En las reacciones qumicas nucleares, la masa de los nclidos se transmuta a Energa de otras entidades. La equivalencia entre masa y Energa est dada por la ecuacin E = mc2.10/12/15 ESPE: Educacin Superior Pblica de Excelencia 51

CLCULOS QUMICOSECUACIN QUMICA BALANCEADA. Es la representacin de una reaccin qumica que cumple la ley de la conservacin de la masa. Indica el Nmero de tomos, molculas y/o unidades frmula de reactantes y productos, con sus valores mnimos.Los reactantes son sustancias puras naturales usadas en procesos tecnolgicos. Los reactivos son sustancias puras de laboratorio.REACCIN REVERSIBLE. Es la reaccin qumica en la cual, en ciertas condiciones, los productos de la reaccin vuelven a combinarse y a regenerar los reactantes o los reactivos, en forma espontnea.REACCIN IRREVERSIBLE. Es la reaccin qumica en la cual los productos de la reaccin no vuelven a generar los reactantes.ESQUEMA DE REACCIN. ESQUEMA DE XIDO-REDUCCIN. ESQUEMA DE IONIZACIN. ESQUEMA DE COMPOSICIN.10/12/15 ESPE: Educacin Superior Pblica de Excelencia 52

CLCULOS QUMICOSCANTIDAD DE SUSTANCIA n. Es la expresin del nmero de tomos, molculas o de unidades frmula de una sustancia, en moles.MASA EQUIVALENTE meq. Es la masa de una sustancia que, de diferente manera, directa o indirectamente, remplaza, contiene o se combina con aproximadamente 8,00 g de tomos de Oxgeno o 3,00 g de tomos de Carbono, o 1,008 g de tomos de Hidrgeno.meq(H2O) = 9,00 g 1,00 eqg H2O = Neqg(H2O) eqg es un equivalente-gramoMASA POR EQUIVALENTE-GRAMO meqg. Es la masa de una sustancia por cada equivalente-gramo.meqg(H2O) = 9,00 g/eqg meqg = meq/eqg


aecorrespond

CLCULOS QUMICOSCANTIDAD DE SUSTANCIA ESTEQUIOMTRICA BSICA nQb. Es la cantidad de sustancia de cada reactante y cada producto, dada por o basada en la ecuacin qumica balanceada.MASA ESTEQUIOMTRICA BSICA mQb. Es la masa en gramos de cada reactante y de cada producto correspondiente a la cantidad de sustancia estequiomtrica bsica.Las magnitudes bsicas sirven de base para otros clculos.CANTIDAD DE SUSTANCIA ESTEQUIOMTRICA nQ. Es la cantidad de sustancia de cada reactante y cada producto, proporcional a la cantidad de sustancia estequiomtrica bsica.MASA ESTEQUIOMTRICA mQ. Es la masa de cada reactante y cada producto que es proporcional a la masa estequiomtrica bsica. Es medida en diferentes unidades de masa.


CLCULOS QUMICOSPARTCULA. En Qumica, es un tomo, un in, una molcula, un protn, un electrn, una unidad frmula, etc.

NMERO DE PARTCULAS ESTEQUIOMTRICO BSICO Ntomos Qb Nunidades frmula Qb Nmolculas Qb .NMERO DE PARTCULAS ESTEQUIOMTRICO Nunidades frmula Q Ntomos Q Nmolculas Q .

NMERO DE AVOGADRO. NA = 6,022 10 23 NMERO DE AVOGADRO DE UN MOL. NAm = 6,022 10 23 partculasNMERO DE AVOGADRO MOLAR. NAM= 6,022 10 23 partculas/molCONSTANTE UNIVERSAL DE LOS GASES. R = 8,31 J/(mol K)


CLCULOS QUMICOSCONDICIONES ESTNDAR CE: 1 atm y 0CCONDICIONES NORMALES CN: 1 atm y 25CCONDICIONES DE LABORATORIO CL: 1 atm y 20C

En Condiciones Estndar CE [1 atm; 0C]: *VOLUMEN ESTEQUIOMTRICO BSICO DE GASES VQb CE.

VOLUMEN ESTEQUIOMTRICO DE GASES VQ CE.VOLUMEN DE UN MOL DE CUALQUIER GAS. Vm CE = 22,4136 L

VOLUMEN MOLAR DE CUALQUIER GAS. VM CE = 22,4136 L/mol

* Usaremos corchetes para: a) indicar las unidades en las que se expresar una magnitud, b) Concentraciones molares de Equilibrio, o c) indicar expresiones que se pueden o se deben omitir.


CLCULOS QUMICOSMASA DE UN MOL DE UN ELEMENTO mm. Es la Masa Atmica relativa de un elemento expresada en gramos:mm(elemento) = MAr(elemento) g

mm(O) = MAr(O) g = 16 g m m(K) = MAr(K) g = 39,1 g

MASA DE UN MOL DE UN COMPUESTO COVALENTE mm. Es la Masa Molecular relativa del compuesto expresada en gramos: mm(H2O) = MMr(H2O) g = 18 gmm(compuesto covalente) = MMr(compuesto covalente) g

MASA DE UN MOL DE UN COMPUESTO INICO mm. Es la Masa Formular relativa del compuesto expresada en gramos: mm(KCl) = MFr(KCl) g = 74,6 gmm(compuesto inico) = MFr(compuesto inico) g


CLCULOS QUMICOSMASA MOLAR DE UN ELEMENTO mM. Es la Masa Atmica relativa de un elemento expresada en gramos/mol:mM(elemento) = MAr(elemento) g/mol mM(O) = MAr(O) g/mol = 16 g/mol

MASA MOLAR DE UN COMPUESTO COVALENTE mM. Es la Masa Molecular relativa del compuesto expresada en gramos/mol:mM(H2O) = MMr(H2O) g/mol = 18 g/molmM(compuesto covalente) = MMr(compuesto covalente) g/mol

MASA MOLAR DE UN COMPUESTO INICO mM. Es la Masa Formular relativa del compuesto expresada en gramos/mol: mM(KCl) = MFr(KCl) g/mol = 74,6 g/molmM(compuesto inico) = MFr(compuesto inico) g/mol


CLCULOS QUMICOSRELACIONES ENTRE n, m, Npartculas y VCE.Con base en las definiciones, tenemos las frmulas generales:

Los denominadores de las expresiones anteriores son constantes:La masa molar mM es constante para cada sustancia diferente. mM(H2O) = 18 g/molEl Nmero de Avogadro Molar NAM es constante para cualquier sustancia. NAM = 6,022 10 23 partculas/molEl Volumen Molar en Condiciones Estndar VM CE es constante nicamente para las sustancias gaseosas. VM CE = 22,4 L/mol


CE M

CE

M V

N

m A

Vn

Nnmn partculas

M



Indicar el valor operativo y el valor significativo de los resultados:DATOS DE ENTRADA VCE(O2) = 457,0 L [4 cifras significativas]VM CE(O2) = 22,4 L/mol (3 cifras significativas)DATOS DE SALIDA (3 cifras significativas) [Se indica en forma general y nica.]n(O2)RESOLUCIN n = VCE/VM CE [frmula sin argumentos qumicos] n(O2) = VCE(O2) / VM CE(O2)n(O2) = 457,0 L / (22,4 L/mol) = 20,4018 mol [6 cifras significativas] [valor operativo]n(O2) = 20,4 mol (3 cifras significativas) [valor significativo]

Indicar el concepto que corresponde a las siguientes definiciones:

Resolver:Calcular las magnitudes estequiomtricas de reactantes y productos, si 0,24 g de Etanol C2H5OH reaccionan con Oxgeno gaseoso O2. Usar proporciones primero y luego usar frmulas en donde sea posible.

ESTEQUIOMETRAEs el clculo de las proporciones cuantitativas entre las magnitudes de reactantes y productos en el transcurso de una reaccin qumica. Con base en la ecuacin qumica balanceada podemos determinar la cantidad de sustancia estequiomtrica bsica de reactantes y productos , y calcular su masa estequiomtrica bsica, con las siguientes expresiones:


M

QQ

M

QbQb

M

mn

mnmn

m

m

m

ESTEQUIOMETRA

Si se conoce una mQ, cualquier masa estequiomtrica se calcula con las masas estequiomtricas bsicas conocidas.De la misma manera se calcula la masa equivalente y la masa por equivalente-gramo de reactantes y productos.En clculos estequiomtricos y, en general, en diferentes ejercicios, ciertos datos de salida pueden pasar a ser los datos de entrada. Las Masas Atmicas, Moleculares, etc., las masas de un mol y las masas molares de las sustancias son datos de entrada, aunque no se den en el enunciado.


)CaCl(m)CaCl()CaCl(

)CaCl(m)CaCl()CaCl(

222

222

M

M

QQ

QbQb

nm

nm

ESTEQUIOMETRAEJERCICIO. Calcular la Masa Formular relativa del Cloruro de Calcio CaCl2, del Carbonato de Sodio Na2CO3, del Carbonato de Calcio CaCO3 y del Cloruro de Sodio NaCl.DATOS DE ENTRADA.

MAr(Ca) = 40 MAr(Cl) = 35,5 [valores redondeados] [v.rd.]MAr(Na) = 23 MAr(C) = 12 MAr(O) = 16DATOS DE SALIDA. [valores redondeados] [v.rd.]MFr(CaCl2) MFr(Na2CO3) MFr(CaCO3) MFr(NaCl)RESOLUCIN.

MFr(CaCl2) = 40 1 + 35,5 2 = 111 [v.rd.]10/12/15 ESPE: Educacin Superior Pblica de Excelencia 63

ESTEQUIOMETRAMFr(Na2CO3) = 23 2 + 12 1 + 16 3 = 106 MFr(CaCO3) = 40 1 + 12 1 + 16 3 = 100 MFr(NaCl) = 23 1 + 35,5 1 = 58,5

EJERCICIO. Calcular la cantidad de sustancia que corresponde a 9,00 g de Agua.DATOS DE ENTRADA

mM(H2O) = 18 g/mol [v.rd.] m(H2O) = 9,00 g (3 c.s.)DATOS DE SALIDA

n(H2O) (3 c.s.)RESOLUCIN

n(H2O) = m(H2O)/mM(H2O) = 9,00 g/(18 g/mol) = 0,500 mol10/12/15 ESPE: Educacin Superior Pblica de Excelencia 64

(3 c.s.)

ESTEQUIOMETRAEJERCICIO. Calcular la cantidad de sustancia que corresponde a 8,00 g de tomos de Oxgeno, y a 8,00 g de molculas O2 de Oxgeno.DATOS DE ENTRADA

mM(O) = 16 g/mol [v.rd.] mM(O2) = 32 g/mol [v.rd.]m(O) = 8,00 g (3 c.s.) m(O2) = 8,00 g [3 c.s.]DATOS DE SALIDA (3 c.s.)

n(O) n(O2)

RESOLUCIN

n(O) = 8,00 g/(16 g/mol) = 0,500 mol (3 c.s.)n(O2) = 8,00 g/(32 g/mol) = 0,250 mol (3 c.s.)10/12/15 ESPE: Educacin Superior Pblica de Excelencia 65

m(O) es masa de tomos de Oxgeno, masa del Elemento Oxgeno.m(O2) es masa de Oxgeno diatmico, masa de Oxgeno gaseoso.m(O3) es masa de Oxgeno triatmico, masa de Ozono.

ESTEQUIOMETRAEJERCICIO. Calcular la masa de un mol y la masa molar del Hidrgeno molecular, del Oxgeno molecular, y del Agua.DATOS DE ENTRADA.

MAr(H) = 1 MAr(O) = 16 [valores redondeados]MMr(H2) = 2 MMr(O2) = 32 MMr(H2O) = 18DATOS DE SALIDA. [valores redondeados]mm(H2) mm(O2) mm(H2O)mM(H2) mM(O2) mM(H2O)RESOLUCIN. [valores redondeados]mm(H2) = 2 g mm(O2) = 32 g mm(H2O) = 18 gmM(H2)=2 g/mol mM(O2)=32 g/mol mM(H2O)=18 g/mol10/12/15 ESPE: Educacin Superior Pblica de Excelencia 66

ESTEQUIOMETRAAplicaciones:


Indicar si la magnitud dada es una variable o una constante:1. El nmero atmico de los tomos de un elemento cualquiera.2. El nmero atmico de un tomo cualquiera.3.Resolver:1. Calcular la masa y la cantidad de sustancia de 3,00 L de Agua, si la densidad del Agua a 4C es 1,000 g/mL. MAr(H) = 1 MAr(O) = 16 2. Calcular los valores que faltan en la siguiente tabla:

g 1 :

g 36mol

g81mol 2 g 32mol

g23mol 1 g 4mol

g2mol 2 :m

molg18

molg32

molg2 :m

mol 2 mol 1 mol 2 : O22H

producen 2O 22H

Q

MQbQb

M

Qb

m

nm

n

ESTEQUIOMETRAEJERCICIO. Al quemar Hidrgeno gaseoso H2 con el Oxgeno gaseoso O2 del aire, se produce Agua H2O. Si MAr(H) = 1 y MAr(O) = 16 Calcular:1. La masa de Oxgeno que se requiere para quemar 2,00 g de Hidrgeno.2. La masa de Hidrgeno que debe quemarse con 8,00 g de Oxgeno.Usar valores redondeados de Masas Atmicas relativas.DATOS DE ENTRADA.

MAr(H) = 1 MAr(O) = 16MMr(H2)=2 MMr(O2)=32 MMr(H2O)=18 mM(H2)=2 g/mol mM(O2)=32 g/mol mM(H2O)=18 g/mol10/12/15 ESPE: Educacin Superior Pblica de Excelencia 68

ESTEQUIOMETRA1. mQ(H2) = 2,00 g 2. mQ(O2) = 8,00 g (3 c.s.)DATOS DE SALIDA. (3 c. s.) 1. m(O2) 2. m(H2) RESOLUCIN TABULADA.

2H2 + O2 2H2O nQb : 2 mol 1 mol 2 mol mM : 2 g/mol 32 g/mol 18 g/mol mQb : 4 g 32 g 36 g 36 g 36 g1. mQ : 2,00 g 16 g 18 g 18 g 18 g2. mQ : 1 g 8,00 g 9 g 9 g 9 g meq : 1,008 g 8,00 g 9,00 g Observar el cumplimiento de la Ley de conservacin de la masa.10/12/15 ESPE: Educacin Superior Pblica de Excelencia 69

Mas

a de

reac

tant

es

Mas

a de

pro

duct

os

ESTEQUIOMETRAEn la resolucin tabulada son presentados valores operativos.PRESENTACIN DE RESULTADOS.

1. mQ(O2) = 16 g [valor operativo] [el obtenido en la calculadora] mQ(O2) = 16,0 g (3 c.s.) [valor significativo] [anlisis de exactitud]2. mQ(H2) = 1 g [valor operativo] [el obtenido en la calculadora]

mQ(H2) = 1,00 g (3 c.s.) [valor significativo] [anlisis de exactitud]Observar que las masas estequiomtricas de O2 y H2 son dadas en dos situaciones diferentes, 1 y 2; y son proporcionales.EJERCICIO. Calcular la masa de Etanol puro C2H5OH que puede combustionarse completamente con 8,00 g de O2 del aire.EJERCICIO. Determinar la masa de Grafito puro C que se quema completamente con 8,00 g de O2 del aire.10/12/15 ESPE: Educacin Superior Pblica de Excelencia 70

ESTEQUIOMETRAEJERCICIO. Calcular la masa de Cloruro de Calcio CaCl2 necesaria para la reaccin completa con 0,6420 g de Carbonato de Sodio Na2CO3.DATOS DE ENTRADA.

mM(CaCl2)=111 g/mol [valor redondeado] [v.rd.] mM(Na2CO3)=106 g/molmM(CaCO3)=100 g/mol mM(NaCl)=58,5 g/mol [valor aproximado] [v.a.]

mQ(CaCO3)=0,6420 g (4 cifras significativas)DATOS DE SALIDA. (4 cifras significativas) mQ(CaCl2)10/12/15 ESPE: Educacin Superior Pblica de Excelencia 71

ESTEQUIOMETRARESOLUCIN TABULADA.

La reaccin se realiza completamente: CaCl2 + Na2CO3 CaCO3 + 2NaCl nQb : 1 mol 1 mol 1 mol 2 molmM : 111 g/mol 106 g/mol 100 g/mol 58,5 g/molmQb : 111 g 106 g 100 g 117 g mQ : 0,672283 g 0,6420 g 0,605660 g 0,708623 g La resolucin tabulada permite realizar clculos sistemticos.PRESENTACIN DE LOS RESULTADOS.

mQ(CaCl2) = 0,672283 g [valor operativo] mQ(CaCl2) = 0,6723 g (4 c.s.) [valor significativo]10/12/15

ESPE: Educacin Superior Pblica de Excelencia 72

QUMICA IFuente: Imgenes Google.

ESTADO LQUIDO.En muchos procesos tecnolgicos son utilizados algunos lquidos como componentes de fases lquidas.

Una fase es cada una de las partes homogneas a simple vista, fsicamente separables, en un sistema formado por uno o varios componentes.


SISTEMA ABIERTO. Es un conjunto de dos o ms componentes que se interrelacionan, tienen fronteras definidas, y que interactan con su entorno variando tanto su masa y su Energa, como su informacin. SISTEMA CERRADO. Es un sistema en el que no vara su masa. SISTEMA AISLADO. Es un sistema que no vara su masa y su Energa.

ESTADO LQUIDOEs el estado fsico de la Materia msica que est constituida por un sistema de partculas con una atraccin gravitacional similar a su repulsin electrnica, y cuyas Energas cinticas hacen que sus desplazamientos se equiparen a sus tamaos.Generalmente los lquidos estn constituidos de molculas de compuestos covalentes, pero pueden contener iones.Las molculas y otras partculas de los lquidos, que estn en movimiento, chocan permanentemente porque estn mucho ms cercanas entre s, que las molculas de los gases.A cierto nivel de Energa de las partculas, en estado slido la atraccin gravitacional y de las cargas, es mucho mayor que la repulsin electrnica; mientras que en estado gaseoso la atraccin gravitacional entre las molculas es mucho menor que su repulsin.10/12/15 ESPE: Educacin Superior Pblica de Excelencia 74

ESTADO LQUIDOUsaremos convencionalmente los siguientes parmetros:CONDICIONES ESTNDAR: 101,325 kPa (1 atm), 273,15 K ( 0C)CONDICIONES NORMALES: 101,325 kPa (1 atm), 298,15 K ( 25C)CONDICIONES DE LABORATORIO: 101,325 kPa (1 atm), 293,15 K ( 20C)


En condiciones normales CN, el estado fsico natural de algunos materiales es el estado lquido. Cuando se calienta el entorno, por transmisin aumenta la Entalpa del cuerpo o del sistema, porque aumenta su Energa trmica, y su estado fsico puede cambiar .

ESTADO LQUIDOAplicaciones:


ESTADO LQUIDOFuente: Imgenes Google

EL AGUA. Es uno de los materiales que, en ciertos procesos, comnmente lo encontramos en estado lquido.


PROPIEDADES QUMICAS DEL AGUA.1. Reacciona con los metales activos y los no metales, especialmente halgenos.2. Reacciona con xidos bsicos dando hidrxidos.3. Reacciona con los xidos cidos dando cidos oxcidos.4. Acta con las sales formando hidratos.Etc.

CONSULTAR: Proceso de potabilizacin del Agua.

ESTADO LQUIDOFuente: http://www.javeriana.edu.co/Facultades/Ciencias

Agua es el nombre tradicional aplicado al estado lquido del compuesto de Hidrgeno y Oxgeno, H2O. En 1781 el qumico britnico Cavendish sintetiz Agua detonando una mezcla de Hidrgeno H2 y aire. Los resultados de este experimento no fueron interpretados claramente hasta dos aos ms tarde, cuando el qumico francs Lavoisier propuso que el Agua no es un elemento sino un compuesto de Hidrgeno y Oxgeno. En un documento cientfico presentado en 1804, el qumico francs Gay-Lussacy el naturalista alemn Alexander von Humboldt demostraron conjuntamente que el Agua contena dos volmenes de Hidrgeno y uno de Oxgeno, tal como se expresa en la frmula actual H2O.10/12/15 ESPE: Educacin Superior Pblica de Excelencia 78

ESTADO LQUIDOFuente: http://www.javeriana.edu.co/Facultades/Ciencias

La estructura molecular del Agua es un dipolo: su constante dielctrica es muy alta, mayor que para cualquier otro lquido, lo que le confiere la propiedad de disolver cualquier sustancia aunque sea en cantidades pequesimas, por lo que el Agua no es nunca qumicamente pura, llevando siempre diversas sustancias, como gases, sales o grasas, disueltas. El Agua es dbilmente disociable, conteniendo siempre algunos iones de Hidrgeno, dando un pH prximo a 7. La Concentracin de iones en el Agua es muy importante para los organismos. El protoplasma, el sistema bsico de las clulas vivas, consiste en una Solucin de grasas, carbohidratos, protenas, sales y otros compuestos qumicos similares, en Agua.


ESTADO LQUIDOFuente: Fundamentos de Qumica General. Ing. Luis Escobar.

LQUIDOS.Los lquidos presentan las siguientes caractersticas:a) Son fluidos, como los gases, formados generalmente de molculas, es decir casi siempre son compuestos covalentes.b) Los espacios entre sus molculas son similares al tamao de las mismas y de otras partculas constitutivas.c) Las molculas presentan movimientos de traslacin y de vibracin, pero ms restringidos que en los gases.d) Prcticamente no se comprimen; son incompresibles.e) Poseen volmenes fijos, consecuencia de lo anterior.f) Adquieren la forma de los recipiente que los contienen.g) Forman una capa superficial que los separa del entorno.



PROPIEDADES FSICAS DE LOS LQUIDOS.Los lquidos presentan las siguientes propiedades fsicas: 1. Presin de vapor.2. Temperatura o Punto de ebullicin, o de condensacin.3. Temperatura o Punto de fusin, o de solidificacin.4. Tensin superficial.5. Viscosidad.UNIDADES DE PRESIN 1 atm = 1,01325105 Pa (Pascal)

1 atm = 1,01325 b (bar)1 b = 105 Pa = 100 kPa

1 atm = 760 mmHg 1 atm = 760 Torr (Torricelli)10/12/15 ESPE: Educacin Superior Pblica de Excelencia 82

232 smkg

mJ

mN Pa1


PRESIN DE VAPOR DE LOS LQUIDOS.En los lquidos, a medida que se incrementa la temperatura, aumenta el escape de las molculas, o de otras partculas, de la superficie del lquido, establecindose un equilibrio entre el lquido y su vapor, debido a que el Nmero de molculas que se escapan es igual al de las molculas que retornan.

P(vapor del lquido) Pvapor del lquido + Paire


Con aireSin aire

PRESIN DE VAPOR DE LOS LQUIDOS.Fuente: Imgenes Google.

P(vapor del lquido) .


Lquido en equilibrio con su vapor, a cierta temperatura.


La Presin ejercida por el vapor en equilibrio con el lquido a una determinada temperatura, en un recipiente cerrado, se llama la Presin de vapor del lquido.La Presin de vapor es un valor caracterstico para cada lquido a una temperatura definida.Es una propiedad extensiva, independiente de la cantidad del lquido y constituye una medida de la tendencia del lquido a evaporarse. Los lquidos de mayor Presin de vapor se evaporan con mayor facilidad. A continuacin se muestran Presiones de vapor en mmHg, o sus similares en Torr, de varios lquidos a diferentes temperaturas:


ESTADO LQUIDO

Como conclusin se puede establecer que:

Presin de vapor = f(Energa cintica)

Dado que: Energa cintica = f(Temperatura)

Consecuentemente: Presin de vapor = f(Temperatura)


Pv [Torr]tc [C] Agua Etanol ter

020406080

100

4,617,454,9

148,9354,9760,0

12,744,5

133,7350,2812,9

1697,5

184,4432,8921,1

1725,03022,84953,3

ESTADO LQUIDOTEMPERATURA O PUNTO DE EBULLICIN DE LOS LQUIDOS. La temperatura de ebullicin de un lquido se relaciona con su Presin de vapor y con la Presin de su entorno. Cuando la Presin de vapor del lquido es igual a la Presin de su entorno, el lquido hierve. La temperatura del lquido a la cual su Presin del vapor es igual a la Presin atmosfrica del entorno, se llama temperatura o punto de ebullicin.


ESTADO LQUIDOLa temperatura o punto de ebullicin depende de la Presin del entorno. Para el Agua tenemos los siguientes datos:

TEMPERATURA DE EBULLICIN NORMAL DE UN LQUIDO. Es la temperatura a la cual la Presin de vapor del lquido es igual a 1 atmsfera o 760 Torr, o aproximadamente 101325 Pa.


P [Torr]atmosfrica

tb [C]H2O

4,6 017,4

148,9354,9540760

20608092

100

Presin atmosfrica [Torr]

Punt

o de

ebu

llici

n H

2O [

C]

ESTADO LQUIDO

Cada lquido tiene su temperatura de ebullicin normal, que es constante para determinado lquido. En la tabla tenemos datos del punto de ebullicin normal de algunas sustancias:

P(entorno) = 1 atm


Sustancia tb [C]Agua

Alcohol EtlicoHierroCobre

AluminioPlomo

Mercurio

10078,42750260024001750357

ESTADO LQUIDO

TENSIN SUPERFICIAL:Todo lquido opone resistencia a cualquier Fuerza que tienda a expandir su superficie. Por esta razn una masa lquida tiende a adoptar la forma esfrica, puesto que una superficie esfrica tiene, en comparacin con el Volumen que encierra, una rea menor que cualquier otra forma geomtrica.


ESTADO LQUIDOLa tensin superficial es la atraccin de las molculas de la superficie de un lquido hacia su interior, lo que disminuye el rea de la superficie al mnimo. Este fenmeno se debe a que dentro del lquido cada molcula es atrada por el resto de las molculas en todos los sentidos, pero en la superficie son atradas, en resultado, hacia abajo, o hacia el centro de gravedad de la masa lquida, formando stas una especie de membrana superficial templada.


ESTADO LQUIDOCuanto mayor sea la Fuerza de atraccin entre las molculas, mayor es la tensin superficial.La tensin superficial se define como la Fuerza que acta a lo largo de una Longitud de 1 cm en el plano de superficie que se opone a la expansin; se expresa en [dinas/cm] y se simboliza como .

A continuacin son presentados datos de la tensin superficial de algunas sustancias a 20C:


LF

AW

xLxF

reatrabajo

expandida

realizado

ESTADO LQUIDO


Sustancia [dinas/cm]Aceite de Oliva

Aguacido Actico

AcetonaBencenoGlicerinaHexano

terMercurio

32,0072,7527,263,70

28,8563,4018,4017,00

465,00

ESTADO LQUIDOEn la siguiente tabla se muestran valores de tensin superficial para el Agua a diferentes temperaturas:

Calcular la tensin superficial del Agua (H2O) a 100C.


tc [C] [dinas/cm]0

1020304050

75,6474,2272,7571,1869,5667,91

105010

22,7491,6722,74 C

t

ESTADO LQUIDOAplicaciones:Indicar el concepto al que corresponde la siguiente definicin:Sistema en el que, al interactuar con su entorno, se produce transferencia de masa, transmisin de Energa e intercambio de informacin.


ESTADO LQUIDOVISCOSIDAD.Las fuerzas de atraccin que mantienen las molculas de los lquidos a distancias nfimas, dando a la masa lquida cohesin suficiente, determinan que stos al fluir sobre el rea de una superficie produzcan friccin. La viscosidad es la resistencia que el lquido opone a su flujo o a sus deformaciones tangenciales, y es debida a las fuerzas de cohesin moleculares. Esta viscosidad absoluta o dinmica se representa por la letra griega . La viscosidad cinemtica es la relacin de la viscosidad absoluta con la densidad del lquido: = / dA continuacin se muestran algunos datos de viscosidad .


ESTADO LQUIDO

La viscosidad depende de la temperatura y de la Presin. Disminuye con el aumento de la temperatura y aumenta con el aumento de la Presin.En el Sistema Internacional de unidades SI, la unidad de la viscosidad es el Pascal segundo que corresponde a N s/m o kg/(ms). La unidad CGS para la viscosidad es el Poise [P] que es equivalente a g/(cm s).


Sustancia viscosidad [kg/m s]Agua

GlicerinaBenceno

Aceite

0,001051,3923

0,0006730,391 232 sm

kgmJ

mN Pa1

SOLUCIONESUna SOLUCIN es una mezcla homognea de una sustancia disuelta llamada SOLUTO y de un medio que est en mayor cantidad, y se encuentra por lo general en el mismo estado de la solucin resultante, llamado SOLVENTE. En la siguiente tabla se muestran algunos ejemplos de soluciones:


SOLUTO SOLVENTE SOLUCIN EJEMPLOGasGas

LquidoSlido

GasLquidoSlido

GasLquidoLquidoLquidoSlidoSlidoSlido

GaseosaLquidaLquidaLquidaSlidaSlidaSlida

AireOxgeno en AguaEtanol en Agua

Sacarosa en AguaHidrgeno en Paladio

Mercurio en PlataPlata en Oro

SOLUCIONESUna Solucin es una mezcla homognea a nivel molecular o inico de dos o ms materiales, que no reaccionan entre s, y se encuentran en una proporcin que vara en ciertos lmites.Esquemas de formacin de una Solucin:


O2

NaOH / H O2

Hsolvente NaOH soluto

NaOH Solucin O2

Hsolvente NaOH soluto

/

forman

forman

forman

forman

solventesolutosolventesoluto

Solucinsolventesoluto

SOLUCIONESCon base en un esquema de formacin de Solucin podemos escribir igualdades de masa y de cantidad de sustancia en la Solucin. Los Volmenes de soluto y solvente no se suman.


Solucinla ensustancia de Igualdad

Solucinla en de Igualdad

:

NaOH) (Solucin O)2

(H (NaOH)

NaOH) (Solucin O)2

(H (NaOH)

:esimplement NaOH) (Solucin O)2

H(solvente NaOH) (soluto

NaOH) (Solucin O)2

H(solvente NaOH) (soluto

NaOH) (Solucin

e cantidad d

masa

CSolucinin de la Concentrac

nnn

mmm

nnn

mmm

SOLUCIONESPOLARIDAD. Es la propiedad de las molculas o las estructuras inicas que presentan separacin de cargas elctricas por una disposicin asimtrica de sus electrones. Esta propiedad est ntimamente relacionada con otras propiedades como son la solubilidad, el punto o temperatura de fusin, la temperatura de ebullicin, las fuerzas intermoleculares, etc.SOLUBILIDAD. Es la mxima cantidad de soluto que se puede disolver en una cantidad determinada de solvente en ciertas condiciones. La solubilidad del soluto depende de su polaridad y la del solvente, de la temperatura y la presin del sistema, es decir, de la tendencia de la Solucin a alcanzar el mayor valor de entropa.


SOLUCIONESLas sustancias polares se disuelven en solventes polares.Las sustancias no polares se disuelven en solventes no polares.Las sustancias polares generalmente son inicas, inorgnicas.Las sustancias no polares en general son molculas covalentes, orgnicas.El Agua presenta polaridad en sus molculas y es el solvente de ms uso. Las sustancias con menor solubilidad son las que presentan menor reactividad qumica. Al proceso de interaccin entre las molculas del solvente y las partculas del soluto para formar agregados se le denomina solvatacin y si el solvente es Agua, hidratacin. Ej.: CrCl3 6H 2O


SOLUCIONESAplicaciones:


SOLUCIONES

CLASIFICACIN DE LAS SOLUCIONES.Las soluciones se clasifican considerando algunos aspectos.Segn el estado fsico: SlidasLquidasGaseosasSegn el nmero de componentes: BinariasTernariasCuaternarias, etc.


SOLUCIONES

Segn el solvente: Soluciones acuosas. El soluto es el Agua. Soluciones no acuosas.Cuando no se especifica el solvente, se sobrentiende que el solvente es el Agua.Segn el soluto: Inicas. El soluto generalmente es una sustancia inorgnica.Moleculares. El soluto es una sustancia orgnica.Segn el tamao de las partculas (iones, molculas) disueltas:En las Soluciones verdaderas el tamao es menor a 0,001 m.Hay Soluciones con diferente tamao de partculas.


SOLUCIONES

Segn el soluto y solvente:Empricas: Diluidas, Muy diluidas Concentradas Saturadas SobresaturadasValoradas: Porcentuales Normales Molares Molales10/12/15 ESPE: Educacin Superior Pblica de Excelencia 107

Llamaremos disolvente a la sustancia, generalmente un lquido, que puede disolver a otra sustancia, en general un slido poco soluble, pero no necesariamente para formar una Solucin.

Esquemas de solucin. Ejemplos:soluto + solvente Solucin diludaNaCl + H2O Solucin NaCl purosolutos + solventes solutos/solventesI2 + Br2 + CCl4 I2 ,Br2/CCl4

SOLUCIONESDISOLUCIN. Es el proceso del paso de partculas de la fase del soluto a la fase del solvente o de la Solucin. Algunos autores llaman disoluciones a las Soluciones, que son materiales o mezclas homogneas.DILUCIN. Es el proceso de disminucin de la Concentracin de una Solucin, generalmente por adicin de solvente. Ejemplo:

Solucin saturada + solvente Solucin diluida


SOLUCIONESAplicaciones:


SOLUCIONES

CONCENTRACIN DE LAS SOLUCIONES. Es la cantidad del soluto contenida en una determinada cantidad de solvente o de Solucin.


)()()(

)()()(

solventecantidadsolutocantidadSolucininConcentrac

solventedecantidadsolutodecantidadSolucindeinConcentrac

SolucincantidadsolutocantidadSolucininConcentrac

SolucindecantidadsolutodecantidadSolucindeinConcentrac

CONCENTRACIN DE LAS SOLUCIONES

La cantidad de soluto puede expresarse en masa, Volumen, cantidad de sustancia Nmero de equivalentes-gramo; y la cantidad de solvente o Solucin en masa o Volumen. soluto + solvente Solucin m(soluto) m(solvente) m(Solucin) Son aditivas.

C(Solucin) V(soluto) V(Solucin)

C(Solucin) n(soluto) n(solvente) n(Solucin) Son aditivas. x(soluto)Neqg(soluto) C(Solucin)


CONCENTRACIN DE LAS SOLUCIONESPara toda Solucin se debe tomar en cuenta que:


)()()(

SolucinVSolucinmSolucind

SolucinladeVolumenSolucinlademasaSolucinladedensidad

)()()( SolucinwsolventewsolutowSolucindepesosolventedepesosolutodepeso

)()()( SolucinmsolventemsolutomSolucindemasasolventedemasasolutodemasa

CONCENTRACIN DE LAS SOLUCIONESCon relacin a los Volmenes se debe tomar en cuenta que, generalmente, los Volmenes de soluto y solvente sumados no dan el Volumen de la Solucin, es decir no son aditivos.


)( )()( :lquidosy slidos Solutos

)( )()(

)( )(

)( )(

producen

producen

contiene

contiene

contiene

contiene

SolucinVolumensolventeVolumensolutoVolumen

SolucinVolumensolventeVolumensolutoVolumen

SolucindeVolumensolventedeVolumensolutodeVolumen

solventeVolumenSolucinVolumen

solventedeVolumenSolucindeVolumen

solutoVolumenSolucinVolumen

solutodeVolumenSolucindeVolumen

CONCENTRACIN DE LAS SOLUCIONESFORMAS PARA EXPRESAR LA CONCENTRACIN.Las unidades para expresar la Concentracin son clasificadas y denominadas como fsicas y qumicas .UNIDADES FSICAS DE CONCENTRACIN DE SOLUCIONES.Las unidades fsicas de Concentracin no dependen de la naturaleza qumica de soluto y solvente, pues se relacionan nicamente con sus masas o sus Volmenes.Cuando se emplean unidades fsicas, las concentraciones de las Soluciones se suelen expresar de la siguientes formas:a) Porcentaje en masa, es decir Porcentaje masa/masa.b) Porcentaje en Volumen, o Porcentaje Volumen/Volumen.c) Porcentaje masa/Volumen.10/12/15 ESPE: Educacin Superior Pblica de Excelencia 114

CONCENTRACIN DE LAS SOLUCIONESPORCENTAJE EN MASA Cpc m/m.Expresa las unidades de masa de soluto en 100 unidades de masa de su Solucin. Es el Tanto por ciento en masa.Aunque es incorrecto, se le denomina Porcentaje en peso.


)( )( )(

/ 1 )(

/ / 100%)( )(:teconsiguienPor

)(

)()( define se 1100100100% :que Puesto

: AIN EN MASCONCENTRAC

%100)(

)()(

/significa

/ a equivale

/

/

//

/

/

/ expresar se

SolucinCSolucinCSolucinC

muno mTanto por SolucinCmciento mTanto por mmSolucinCSolucinC

SolucinmsolutomSolucinC

CSolucinm

solutomSolucinCPESOen%

mmmmpummpc

mmpu

mmmmpc

mm

mm

mmpc

CONCENTRACIN DE LAS SOLUCIONESEvitaremos la simbolizacin % en peso para la Concentracin porque en los lenguajes de programacin no se usa smbolos especiales, tales como %, en nombres de variables. Adems el smbolo % es un valor numrico: 1% = 1/100 = 0,01.Una Concentracin de una Solucin al 15,0% m/m de NaCl o 15,0% en masa , significa que hay 15,0 g de NaCl en 100 g de Solucin, es decir: 15,0 g de NaCl y 85,0 g de solvente. Cpc m/m(Solucin NaCl) = 15,0% m/m aqu m/m se puede omitir.Cpc m/m(Solucin NaCl) = 15,0% Si se omite m/m se entender: Cpc m/m.Cpu m/m(Solucin NaCl) = 0,150(*) Tanto por uno en masa. Cm/m(Solucin NaCl) = 15,0 g NaCl / 100 g Solucin NaCl


NaClSolucin g 100NaCl g 15,0 significa 0,150 a equivale %0,15)NaClSolucin (/ mmpcC

CONCENTRACIN DE LAS SOLUCIONESCuando no se especifica Porcentaje en masa o cuando en un valor se omite m/m se entender que el Porcentaje es en masa. Pero en los nombres de variables es obligatorio indicar que es Porcentaje en masa: Cpc m/m o Cm/m.Una Solucin al 78% H2SO4 se entender 78% m/m H2SO4.


es.equivalentson semejante tipode valoresLos NOTA. Solucin. la de lacon entenecesariam relacionar se / in Concentrac La

4SO2HSolucin g 1004SO2H g 78 significa 0,78 a equivale %78)4SO2HSolucin (/

4SO2HSolucin g 1004SO2H g 78)4SO2HSolucin (/

./ 78,0)4SO2HSolucin (/

/ %78)4SO2HSolucin (/

:entender se %78)4SO2HSolucin (/

(*)

(*)

(*)

masammunoTanto por

mmpcC

mmC

masamasaunoTanto por omasaenunoTanto por mmpuC

mmmmpcCmmpcC

CONCENTRACIN DE LAS SOLUCIONESAplicaciones:


CONCENTRACIN DE LAS SOLUCIONESMASA DEL SOLUTO. Cuando usamos unidades fsicas de Concentracin de una Solucin, para calcular la masa del soluto, del solvente o de la Solucin, no son necesarias las frmulas qumicas, ni son usadas las frmulas:


)()()(

)()()(

)()()(

1%100 %100)(

)()(

:qumica naturalezasu importar sin soluto,cualquier Para

/

/

/

/

SolucinmSolucinCsolutom

SolucinmSolucinCsolutom

SolucinmSolucinCsolutomSolucinm

solutomSolucinC

mm

mmpu

mmpc

mmpc

M

CE

AM V

N

mVn

Nnmn partculas

M

CONCENTRACIN DE LAS SOLUCIONESMASA DE LA SOLUCIN.


ivo]significat[valor c.s.) (3 kg 00,3750,0

kg 25,2)( :esimplement O

operativo][valor Solucin kg 3soluto kg 25,2 %0,75soluto kg 25,2)(

)()()(

)()()(

:s tenemo%100)(

)()( que Sabiendo

kg 25,2)( siy 750,0100

10,75%0,75)( Si

Solucin kg 100soluto kg 75,0

//

/

/

Solucinm

Solucinm

SolucinCsolutomSolucinm

SolucinCsolutomSolucinm

SolucinmsolutomSolucinC

solutomSolucinC

mmmmpc

mmpc

mmpc


Ej.: Qu volumen de cido Ntrico diluido, de densidad 1,11 g/cm3 y al 19% en masa, contiene 10,0 g de cido Ntrico. DATOS DE ENTRADA

MAr(H)=1 MAr(N)=14 MAr(O)=16 [valores redondeados]d(Solucin diluida HNO3)=1,11 g/cm3 [3 cifras significativas]Cpc m/m(Solucin diluida HNO3)=19% m/m (2 cifras significativas)m(HNO3 puro) = m(HNO3)= 10,0 g [3 cifras significativas]DATOS DE SALIDA

V(Solucin diluida HNO3) (2 cifras significativas)RESOLUCIN

MMr(HNO3) = 1 1 + 14 1 + 16 3 = 63 Este valor no se utiliza.10/12/15 ESPE: Educacin Superior Pblica de Excelencia 121

CONCENTRACIN DE LAS SOLUCIONESEn general, al usar unidades fsicas no importa la composicin qumica del soluto, o del solvente.


ivo]significat[valor ivas)significat cifras (2 cm 47)3HNO diluidaSolucin (

operativo][valor cm 4159,47

cm

g 1,11

g 6316,52)3HNO diluidaSolucin (

)3HNO diluidaSolucin ()3HNO diluidaSolucin ()3HNO diluidaSolucin (

g 6316,520,19

g 10,0

100119

g 10,019%

g 0,10)3HNO diluidaSolucin (

)diluidaSolucin (soluto g 10,0

Solucin g 100soluto g 19 :Tambin

)(

)()(

1%100 %100)(

)()(

3

3

3

V

V

Vm

d

m

mSolucinm/mpcCsolutomSolucinm

SolucinmsolutomSolucinm/mpcC

CONCENTRACIN DE LAS SOLUCIONESPORCENTAJE EN VOLUMEN Cpc V/V.Expresa las unidades de Volumen de soluto en 100 unidades de Volumen de su Solucin:


)( )( )(

/ %100)()(:teconsiguienPor

)(

)()( definimos 1100100100% :que Puesto

:VOLUMEN IN EN CONCENTRAC

/ %100)(

)()(

// /

//

/

/

/

significaa equivale

expresar se


VVSolucinCSolucinC

SolucinVsolutoVSolucinC

C

VVSolucinV

solutoVSolucinCVOLUMENen%

VVVVpuVVpc

VVVVpc

VV

VV

VVpc

CONCENTRACIN DE LAS SOLUCIONESPor ej., una Solucin al 10% en Volumen de H2SO4, significa que hay 10 volmenes de H2SO4 en 100 volmenes de Solucin o, en forma aproximada, significa 10 volmenes de H2SO4 y unos 90 volmenes de solvente. Es obligatorio indicar y escribir V/V.


es.equivalent son semejante tipode valoresLos tes.significan sonsimilar naturaleza de valores LosNota.

. el con entenecesariamrelaciona se / :inConcentrac La SO HSolucin mL 100

SO HmL 10 10,0 / 10%)SO H(Solucin

:clculos los EnSO HSolucin mL 100

SO HmL 10)SO H(Solucin :que tieneSe

/ %100SO HSolucin mL 100

SO HmL 10 / 10%)SO H(Solucin

/ %100)SO H(Solucin)SO H(Solucin

(*)

/

/

/

//

42

42 significa a equivale42

42

4242

42

4242

4242

(*)

n la SoluciVolumen deVVunoTanto por

VVC

C

VVVVC

VVCC

VVpc

VV

VVpc

VVVVpc

AplicacionesEjercicio.La Concentracin de las soluciones de Etanol C2H5OH , suele ser medida en grados Gay Lussac GL, que equivale a % V/V.As, una Concentracin de 94,8GL, significa Concentracin al 94,8% V/V de C2H5OH. a) Calcular el Volumen de Solucin concentrada al 94.8% V/V de C2H5OH para preparar 100 mL de una Solucin diluida al 76.8% V/V de C2H5OH.b) Calcular el Volumen de Solucin concentrada al 96.0% V/V de C2H5OH para preparar 100 mL de una Solucin diluida al 76.8% V/V de C2H5OH.


AplicacionesSOLUCIN


con. Sol. mL 80con. Sol. mL0,96

1008,76

con. Sol. mL 100OHHC mL 0,96OHHC mL 8,76)con. Sol.( b)

OHHC mL 8,76OHHC mL 8000,76

dil. Sol. mL 100dil. Sol. mL 100OHHC mL 8,76con. Sol. mL 0127,81

con. Sol. mL 100OHHC mL 8,94

:nVerificaci

con. Sol. mL 0127,81con. Sol. mL8,94

1008,76

con. Sol. mL 100OHHC mL 8,94OHHC mL 8,76)con. Sol.(

con. Sol. mL 100OHHC mL 8,94

dil. Sol. mL 100dil. Sol. mL 100OHHC mL 8,76

)con. Sol.( a)

52

521

5252

5252

52

521

52

52

11

2212211

V

V

VCVCVVCVC

Aplicaciones

Ejercicio.Considerando que no son aditivos los Volmenes de soluto y solvente lquidos, calcular el valor aproximado a 20C de la densidad de una Solucin al 76,8% V/V de Etanol, si:La densidad del Etanol a 20C es 0,791 g/mL.http://www.ehu.eus/rperez/Fisicabio/docs/densidad_visco.pdf

La densidad del Agua a 20C es 0,9983 g/mL.http://www.vaxasoftware.com/doc_edu/qui/denh2o.pdfDATOS DE ENTRADA


AplicacionesRESOLUCIN.


ivas)significat cifras (3 mLg839,0)C20 OH;HC Solucin(

mLg839094,0

mL 100g/mL 9983,0mL 23,2 g/mL 791,0 mL 8,76)C20 OH;HC Solucin(

mL 100g/mL 9983,0mL 76,8)-(100 g/mL 791,0 mL 8,76

OH)HC (Solucin)OH()OHHC()C20 OH;HC Solucin(

%100OH HC Solucin mL 100

OHHC mL 8,76/ %8,76)C20 OH;HC Solucin(

52

52

52

25252

52

5252

d

d

Vmmd

VVC

CONCENTRACIN DE LAS SOLUCIONESPORCENTAJE MASA/VOLUMEN Cpc m/V.Expresa el nmero de unidades de masa de soluto por cada 100 unidades de Volumen de su Solucin.


)( )( )(

/ %100)()(:teconsiguienPor

)(

)()( define se 1100100100% que Puesto

:OLUMEN IN MASA/VCONCENTRAC

/ %100)(

)()(

// /

//

/

/

/

significaa equivale

expresar se


VmSolucinCSolucinC

SolucinVsolutomSolucinC

C

VmSolucinV

solutomSolucinCVOLUMEN

PESOen%

VmVmpuVmpc

VmVmpc

Vm

Vm

Vmpc

CONCENTRACIN DE LAS SOLUCIONES12% m/V significa que hay 12 g de soluto en 100 mL de Solucin:


.con entenecesariam relaciona se / in Concentrac La

Solucin mL 100soluto g 12 significa 12,0 a equivale / %12)Solucin(

:escribir puede se clculos losEn

. 12,0)Solucin(

Solucin mL 100soluto g 12)Solucin( :que tieneSe

/ %100Solucin mL 100soluto g 12/ %12)Solucin(

/ %100)Solucin()Solucin(

(*)

(*)

(*)

n la SoluciVolumen deVmunoTanto por

Vmpc m/VC

olumenuno masa/VTanto por pu m/VC

m/VC

VmVmpc m/VC

Vmm/VCpc m/VC

CONCENTRACIN DE LAS SOLUCIONESEn diferentes clculos, el Volumen de referencia puede ser 1, 100 o 1000 mL de Solucin.35 g/L indica que hay 35 g de soluto en 1000 mL de Solucin:


. elcon relaciona se unidad Esta

Solucin mL 100soluto g 3,5 significa 035,0 a equivale / %5,3)Solucin(

:clculos losEn

/ 035,0 significa Solucin mL 1

soluto g 0,035Lg35)Solucin(

/ / %5,3 significa Solucin mL 100soluto g 3,5

Lg35)Solucin(

/ / 35 significa Solucin mL 1000

soluto g 35Lg35)Solucin(

(*)

(*)

(*)

n la SoluciVolumen de

Vmpc m/VC

VmunoTanto por m/VC

VmcientoTanto por Vmm/VC

VmmilTanto por Vmm/VC


Ej.: Calcular cuntos gramos de Cloruro Crmico Hexahidratado CrCl3 6H 2O se necesitan para preparar 1,000 L de Solucin que contenga 20,0 mg de Cr3+ por cm3 de Solucin. DATOS DE ENTRADA

MAr(Cr) = 52 MAr(Cl) = 35,5 [valores redondeados]MAr(H) = 1 MAr(O) = 16 [valores redondeados]Cm/V(Solucin Cr3+) = 20,0 mg/cm3 (3 cifras significativas)V(Solucin Cr3+) = 1,000 L = 1000 cm3 [4 cifras significativas]NOTA. Interesa conocer el contenido de Cr3+ en CrCl3 6H 2O.DATOS DE SALIDA

m(CrCl3 6H 2O) (3 cifras significativas)10/12/15 ESPE: Educacin Superior Pblica de Excelencia 132

CONCENTRACIN DE LAS SOLUCIONESRESOLUCIN

MFr(CrCl3 6H 2O) = 52 + 35,5 3 + 6 (1 2 + 16) = 266,5

m(CrCl3 6H 2O)=102,5 g [valor operativo]m(CrCl3 6H 2O)=103 g (3 cifras significativas) [valor significativo]10/12/15 ESPE: Educacin Superior Pblica de Excelencia 133

3

3

23

23

3

333

33

33

//

Cr g 20

Cr g 52O)6H(CrCl

O6HCrCl g 5,266

)(Cr(Cr)

operativo][Valor Cr g 20Cr mg 000.20)(Cr

Solucin cm 1000Solucin cm 1

Cr mg 0,20)(Cr

)()()( )(

)()(

m

mm

m

m

SolucinVSolucinCsolutomSolucinV

solutomSolucinC VmVm


Ej.: Cuntos cm3 de una Solucin que contiene 40,0 g de Cloruro de Calcio por litro de Solucin son necesarios para la reaccin con 0,6420 g de Carbonato de Sodio puro. DATOS DE ENTRADAMAr(Ca)=40 MAr(Cl)=35,5 [valores redondeados]MAr(Na)=23 MAr(C)=12 MAr(O)=16 [valores redondeados]Cm/V (Solucin CaCl2)=40,0 g/L (3 cifras significativas)m(Na2CO3)=0,6420 g [4 cifras significativas]DATOS DE SALIDA

V(Solucin CaCl2) (3 cifras significativas)RESOLUCIN a) Usando proporciones:


CONCENTRACIN DE LAS SOLUCIONESMFr(CaCl2)=40+35,5 2 = 111 M Fr(Na2CO3)=23 2+12+16 3=106 MFr(CaCO3)=40+12+16 3=100 M Fr(NaCl)=23+35,5=58,5 CaCl2 + Na2CO3 CaCO3 + 2NaClnQb : 1 mol 1 mol 1 mol 2 moles

mQb : 111 g 106 g 100 g 2 58,5 g 111 g 106 g 100 g 117 g 217 g 217 gmQ : 0,672283 g 0,6420 gEn la Solucin:


Ley de conservacin de masa Reactantes Productos

ivo]significat[valor ivassignificat cifras (3cm 8,16)2CaCl(Solucin

operativo][valor cm 8071,16)2CaCl(Solucin

cm 8071,162CaCl g 672283,02CaCl g 0,40

2CaClSolucin cm 1000)2CaCl(Solucin

) 3

3

33

V

V

V


RESOLUCIN

b) Podemos indicar explcitamente las proporciones:


ivo]significat[Valor ivas)significat cifras (3 cm 8,16)2CaCl(Solucin

operativo][Valor cm 8071,16)2CaCl(Solucin

2CaCl g 0,402CaCl g 672283,0

2CaClSolucin cm 1000)2CaCl(Solucin

2CaCl g 672283,0 2CaCl g 0,40

)2CaCl(Solucin 2CaClSolucin cm 1000

2CaCl g 672283,03CO2Na g 106

3CO2Na g 0,64202CaCl g 111)2CaCl(

3CO2Na g 0,64203CO2Na g 106

)2CaCl(2CaCl g 111

3

3

3

3

V

V

V

V

m

m

Q

Q


UNIDADES QUMICAS DE CONCENTRACIN DE SOLUCIONES.La Concentracin de las Soluciones se expresa de diferentes maneras, con sus correspondientes unidades qumicas:MOLARIDAD CONCENTRACIN MOLAR, M CM.


Diferenciar la Molaridad M de la Solucin y las Masas MA, MM y MF variables en frmulas.Diferenciar las unidades de la Concentracin M de Molar y las Masas MA, etc. como constantes.

molg/mol

g )(m

)()(

masa Molar )(

:donde En

Molar ML

mol L)(

)()()(

Litrossustancia

solutosolutomsoluton

o del solutsolutodelmasasoluton

SolucinVsolutonSolucinCSolucinM

SolucindeenVolumensolutodedecantidadSolucinladeMolaridad

M

M


Por ejemplo, una Solucin 2,00 M de cido Sulfrico H2SO4, significa que en un litro de Solucin hay 2,00 mol de cido Sulfrico. Si un mol de H2SO4 tiene una masa de 98,0 g, en un litro de Solucin hay 2,00 mol 98,0 g/mol = 196 g H 2SO4.


0,196 )4SO2HSolucin (/ / 19,6% )4SO2HSolucin (/

0,196 4SO2HSolucin mL 100

4SO2H g 19,6 / 19,6% 100%4SO2HSolucin mL 100

4SO2H g 19,6

100%4SO2HSolucin mL 100

4SO2H g 19,6 4SO2HSolucin mL 100

4SO2H g 19,64SO2HSolucin mL 1



4SO2H g 1964SO2HSolucin mL 1000

4SO2H g 196

4SO2HSolucin L 14SO2H g 196

4SO2HSolucin L 14SO2H g 196

4SO2HSolucin L 14SO2H mol 2,00 00,2)4SO2HSolucin ( M

VmCVmVmpcC

aequivaleVmaequivale

aequivale

aequivaleaequivale

aequivalesignificaMC

Aplicaciones:a) Considerar un Volumen de referencia de 100 mL, y calcular las Concentraciones porcentuales y sus equivalentes, con su significado, de una Solucin 2,00 M de cido Sulfrico H2SO4.


CONCENTRACIN DE LAS SOLUCIONESMOLALIDAD CONCENTRACIN MOLAL, m Cm:

Si tenemos una Solucin 2,00 m de Cloruro de Potasio KCl, significa que hay 2,00 mol de Cloruro de Potasio por cada kilogramo de solvente Agua H2O.10/12/15 ESPE: Educacin Superior Pblica de Excelencia 140

Diferenciar la molalidad m de la Solucin y la masa m de soluto y solvente.Diferenciar mM , las unidades de Concentracin m de molal y la de distancia m de metro.

molg/mol

g )(m

)()(

Molar masa )(

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