calculo de concentración en soluciones

8/4/2019 calculo de concentracin en soluciones

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UNIDAD II

Concepto de tomo y molcula

Atomo: menor porcin de un elemento que interviene en la constitucin de las molculas.

Molcula: menor porcin de materia que conserva las propiedades de la sustancia.

Peso atmico relativo: La masa o peso de los tomos no puede medirse directamente ya que

son muy pequeos. Por esta razn, el peso de los tomos se expresa en funcin de un patrn

de referencia. Se toma como patrn de referencia la 1 de la masa del tomo de carbono

12.

12

Unidad de masa atmica = u.m.a = masa del tomo de 12 C

12

El PA relativo figura en la Tabla Peridica, no tiene unidades.

Por ejemplo: PA relativo del oxgeno= 15.99 redondeando = 16 el tomo de

oxgeno es 16 veces ms pesado que la u.m.a

Redondeo: Na: 22.98 23P: 30.97 31

Mg: 24.3 24

Cl: 35.5 35.5

Cu: 63.5 63.5

Peso atmico absoluto: Es el peso real de un tomo de un elemento. Se puede calcular

porque se logr determinar el peso de la u.m.a.

1 u.m.a. = 1.66 x 10-24

g

Por ejemplo:

PA relativo S = 32 un tomo de S es 32 veces ms pesado que la u.m.a.

PA absuluto S = 32 x 1.66 x 10-24

g = 5.312 x 10-23

g Peso real de un tomo

de S

PA relativo N = 14 un tomo de N es 14 veces ms pesado que la u.m.a.

PA absuluto N = 14 x 1.66 x 10-24

g = 2.324 x 10-23

g Peso real de un tomo

de N


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Atomo gramo: Es el peso atmico relativo expresado en gramos:

Por ejemplo:

1 tomo gramo de S = 32 g

1 tomo gramo de N = 14 g

Cuntos tomos hay en un tomo-gramo?

Supongamos el ejemplo del S

32 x 1.66 x 10-24

g = 5.312 x 10-23

g 1 tomo de S

32 g x = 32 g x 1 tomo

= 6.023x

10-23

tomos

32 x 1.66 x 10-24

g

Como el PA relativo del elemento se simplifica, el resultado hubiera sido el mismo utilizando

cualquier elemento en el clculo.

N0

de Avogadro: 6. 023 x 1023

= 1 mol = N0

de partculas contenidas en un mol.

1 mol de tomos = 6. 023 x 1023

tomos= N0

de tomos contenidos en 1 tomo gramo

de cualquier elemento.

Otro ejemplo

Na PArelativo = 23

PA absoluro = 23 x 1.66 x 10-24

g = peso real de un tomo

Atomo-gramo = 23 g = 1 mol de tomos = 6. 023 x 1023

tomos.

Peso molecular relativo: nmero abstracto ( sin unidades) que expresa cuantas veces ms

pesada la molcula de una sustancia que la unidad de masa atmica u.m.a. = masa del12

C

12

Se calcula sumando los PArelativos de los elementos.

PMrrlativo NaOH = PA Na + PA O + PA H= 23 + 16 + 1 = 40

PMrrlativo H2 O = 2 PA H + PA O = 2 x1 + 16 = 18

Peso molecular absoluto: Peso real de una molcula, se obtiene conociendo el valor de la

u.m.a.

PM absoluto H2 O = 18 x 1.66 x 10-24

g = 2.988 x 10-23

g

PM absoluto N2 = 2 x 14 x 1.66 x 10 24 g = 4.65 x 10-23 g (peso real de una molcula)


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Molcula gramo: Peso molecular relativo, expresado en gramos.

Molcula gramo de N2 = 28 g = 1 mol de molculas = 6.023 x 1023 molculas.

Mol= cantidad de sustancia que contiene el n0

de Avogadro de partculas.

REACCIONES QUMICAS

Se produce una reaccin qumica cuando una o ms sustancias sufren cambios para formar

sustancias diferentes. Se producirn rupturas y formaciones de nuevas uniones. Las

sustancias reaccionantes = reactivos, son aquellos cuyas masas van disminuyendo a medida

que transcurre la reaccin. Los productos de reaccin son aquellos cuyas masas van

aumentando.

A + B C + D

Reactivos Productos

Ecuacin qumica: Frmulas de reactivos y productos separados por una flecha que

simboliza la transformacin.

Cada frmula est precedida por un coeficiente estequiomtrico, para balancear la cantidad

de tomos de cada elemento a ambos lados de la ecuacin.

Por ejemplo: 2 Na + 2 H2 O 2 Na OH + H2 Cuando se realiza el

balanceo nunca se deben modificar las frmulas de los reactivos y productos.

Clasificacin de las reacciones qumicas

A) Sin transferencia electrnica (no cambia el nmero de oxidacin de ninguno delos elementos participantes)

B) Con transferencia electrnica ( hay cambios en los nmeros de oxidacin, sedenominan reacciones redox o de xido-reduccin)

Ejemplos:

2 Mgo

+ O2o

2 Mg+2

O-2

Con transferencia

de

electrones. (C/T)


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Reaccin redox

Na+1

O-2

H+1

+ H+1

Cl-1

Na+1

Cl-1

+ H2+1

O-2

Reaccin sin

transferencia

Reaccin de neutralizacin electrnica (S/T)

Reacciones de xido-reduccin

4 Nao + O2o 2 Na+12 O

-2

Hemirreaccion de oxidacin

Nao

Na+

+ 1 e- pierde electrones; aumenta su nmero de

oxidacin; se oxida.

Hemirreaccin de reduccin

O2o

+ 4 e-

2 O-2

gana electrones; disminuye su nmero de

oxidacin; se reduce.

Agente oxidante: es la especie que se reduce, ya que al ganar electrones produce la

oxidacin de la otra especie, en nuestro ejemplo el agente oxidante es el oxgeno

porque produce la oxidacin del sodio.

Agente reductor: es la especie que se oxida, ya que al perder electrones produce la

reduccin de la otra especie, en nuestro ejemplo el agente reductor es el sodio porque

produce la reduccin del oxgeno.

SOLUCIONES

Definicin: Una solucin es un sistema homogneo, formado por dos o ms sustancias

puras miscibles, que no reaccionan entre s. Se caracterizan por tener composicin

variable (Por ejemplo agua y sal en diferentes proporciones) y por ser fraccionables por

mtodos fsicos (destilacin).


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Componentes: a) Soluto: componente que se halla en menor proporcin.

b) Solvente: componente que se halla en mayor proporcin, tiene el

mismo estado

de agregacin que la solucin.

Concentracin: Proporcin de soluto respecto a la cantidad de solucin.

Solucin : a) Concentrada: alta cantidad de soluto con respecto a la cantidad de

solvente

b) Diluida: poca cantidad de soluto con respecto a la cantidad de solvente

c) Saturada: no admite mayor cantidad de soluto.

Unidades fsicas de expresin de la concentracin:

% P/P = g de soluto en 100 g de solucin. Por ejemplo: una solucin 2 % P/P de KCl,

significa que en 100 g de solucin hay 2 g de KCl y 98 g de agua.

% P/V= g de soluto en 100 ml de solucin. Por ejemplo: una solucin 10 % P/V de

AgNO3, significa que en 100 ml de solucin hay 10 g de nitrato de plata.

% V/V= ml de soluto en 100 ml de solucin. Por ejemplo: una solucin 20 % V/V de

alcohol en agua, significa que en 100 ml de solucin hay 20 ml de alcohol y 80 ml de

agua.(se utiliza para solutos lquidos)

Interconversin P/P P/V Se necesita otro dato que es la densidad () de la

solucin

= masa

volumen


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Por ejemplo: Calcular la concentracin P/V de una solucin 3 % P/P cuya densidad es

1.2 g/ml

3 % P / P 100 g de solucin 3 g de soluto

como = masa volumen = masavolumen

entonces 100 g de solucin equivalen a un volumen de 100 g = 83.33 ml

1.2 g/ml

100 g de solucin = 83.33 ml 3 g de soluto

Simplificando:

100 ml = 100 ml x 3 g = 3 % P/ P x

1.2 g/ml=

100 g 3.6 %

P/V

1.2 g/ml

% P / V = % P / P x Unidades Qumicas de expresin de la concentracin:

Molaridad (M) : Nmero de moles de soluto en 1000 ml (1 litro) de solucin.

M = n0 de moles Pero el n0 de moles = masa de soluto

V (litros) PM

M = masa de soluto / PM

V ( litros)

Por ejemplo: Cul es la molaridad de una solucin de NaOH, si se prepar disolviendo 20 g

de soluto en 250 ml de solucin?

PM Na OH = 40 n0

de moles = masa de soluto = 20 g =

0.5 moles

PM 40 g/mol

250 ml 0.5 moles

1000 ml x = 1000 x 0.5 = 2 M

250

Utilizando la frmula : M = masa de soluto / PM = 20 g / 40 g/mol = 2 mol / l

= 2 M

V ( litros) 0.25 l


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M = no

de moles = no

de milimoles donde el milimol es la milsima

parte del mol

V(l) V (ml)

Milimolaridad (mM) : Nmero de milimoles de soluto en 1000 ml (1 litro) de solucin.

Por ejemplo una solucin 0.05 M = 50 mM, contiene 0.05 moles = 50 milimoles de soluto

por litro.

Normalidad (N) : Nmero de equivalentes de soluto en 1000 ml (1 litro) de solucin.

N = n0

de equivalentes Pero el n0

de equivalentes = masa de soluto

V (litros) PE

Donde PE = peso equivalente del soluto

N = masa de soluto / PE

V ( litros)

Clculo de Peso Equivalente

Peso equivalente de los cidos = PM

no

de H+

Por ejemplo HCl PE = PM

1

H2SO4 PE = PM

2

H3 PO4 PE = PM

3

Peso equivalente de las bases = PMno de OH-

Por ejemplo NaOH PE = PM

1

Ca (OH)2 PE = PM

2

Al (OH)3 PE = PM

3

Peso equivalente de las sales = PM


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no

de cargas + o

Por ejemplo Na Cl Na+

+ Cl-

PE = PM

1

Mg SO4 Mg+2

+ SO4=

PE = PM2

Al Cl 3 Al+3

+ 3 Cl-

PE = PM

3

Al 2 (SO4)3 2 Al+3

+ 3 SO4=

PE = PM

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En general PE = PM Donde n = no

de H+

, OH-, o cargas (+) o (-)

n

N = masa de soluto / PE = masa = masa x nV ( litros) V ( litros) . PM/n V ( litros) . PM

N= M x n esta expresin permite realizar la interconversin M N

N= no

de equivalentes = no

de miliequivalentes = nomeq

V (litros) V ( mililitros) V (ml)

Dilucin Es la operacin que consiste en agregar solvente a una solucin de modo de

obtener una solucin de menor concentracin (solucin diluida). La cantidad de soluto no se

modifica.

Por ejemplo: Supongamos que disponemos de 50 ml de una solucin 1 M de Na OH

(Solucin inicial =i) y le agregamos 50 ml de agua. La solucin final = f obtenida tendr un

volumen de 100 ml. Cul es su concentracin?

Solucin inicial = i solucin final = f

Solucin concentrada solucin diluida

+ 50 ml H2O

Vi = 50 ml Vf= 100ml

Ci= 1 M Cf= ?


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Como la cantidad de soluto no se modifica:

( cantidad de soluto) i = ( cantidad de soluto) f

Ci . V i = Cf . Vf

1 M x 50 ml = Cf x 100 ml Cf= 1 M x 50 ml = 0.5 M

100 ml

Ojo! Utilizar las mismas unidades para ambas soluciones

Titulacin de cidos y bases

Recordemos las reacciones de neutralizacin:

HCl + Na OH Na Cl + H2 O

1 mol cido + 1 mol base

1 equivalente cido + 1 equivalente de base

H2 SO4 + 2 Na OH Na2 SO4 + 2 H2O

1 mol cido + 2 moles base

2 equiv. cido + 2 equiv. de base

A partir de una solucin de un cido de concentracin conocida, se podr determinar la

concentracin de una solucin de una base, si se determina qu volumen de cido se requiere

para neutralizar totalmente un volumen determinado de la solucin de base. La inversa

tambin es vlida, se podr determinar la concentracin de una solucin de un cido si se

dispone de una solucin de una base de concentracin conocida.

En los ejemplos indicados se observa que en las reacciones de neutralizacin no siempre se

cumple que

el no

de moles de cido sea igual al no

de moles de base ya que depender de los coeficientes

estequiomtricos de la reaccin, en cambio siempre se cumple que el no de equivalentes de

cido coincide con el de base.

no

de equivalentes de cido = no

de equivalentes de base

Como N = no de equivalentes = no de meq

V (litros) V (ml)

no

de equivalentes = N x V (l)

no

de meq = N x V (ml)


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no

de equivalentes de cido = no

de equivalentes de base

Ncido x Vcido = N base x Vbase

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