Disoluciones

Disolución

Es una mezcla homogénea de 2 ó más

Sustancias, cuyos componentes son:

Soluto y Disolvente

Mezcla Homogénea

Los componentes no se distinguen

uno de otro.

Ejemplo: agua de mar, gaseosa,

Aire, aleaciones metálicas, etc.

1. Tipo de disolvente

Disoluciones

Sólidas Líquidas Gaseosas

a. Soluciones sólidas

1. Sólido - sólido: Aleaciones

2. Gas – sólido: Catalizador de H2/Pt

3. Líquido – sólido: Amalgamas

b. Soluciones líquidas

1. Líquido - Líquido : Agua/Etanol 2. Sólido - Líquido : Salmuera Suero fisiológico 3. Gas – Líquido : Soda

c. Soluciones Gaseosas

1. Gas – Gas : Aire

2. Líquido - Gas : Niebla

3. Sólido – Gas : Polvo en el aire

VISION MOLECULAR DEL PROCESO DE DISOLUCION

La facilidad con la que una partícula de solutosustituye a una molécula de disolvente depende dela fuerza relativa de tres tipos de interacciones:

Interacción disolvente - disolventeInteracción soluto - solutoInteracción soluto – disolvente

H disolución = H1 + H2 + H3

¿Qué es la solubilidad?

Es una medida de la cantidad de soluto que se disuelve en cierta cantidad de disolvente a una temperatura determinada.

2. Clasificación de las soluciones de asegún la capacidad de disolución del soluto

DISOLUCIONES

NO SATURADAS SATURADAS SOBRESATURADAS

Ejemplo1. A 0 ºC la solubilidad del NaCl es deA 0 ºC la solubilidad del NaCl es de

37,5 g/100 g H37,5 g/100 g H22O. O. A la Tº dada:A la Tº dada:

Clasifique las siguientes disoluciones:Clasifique las siguientes disoluciones:

a)a) Una disolución que contenga 37,5 g de NaCl en Una disolución que contenga 37,5 g de NaCl en

50 g de agua50 g de agua

b)b) Una disolución que contenga 20 g NaCl en Una disolución que contenga 20 g NaCl en 100 g de agua.100 g de agua.

c)c) Una disolución que contenga 18,75 g NaCl en Una disolución que contenga 18,75 g NaCl en 50 g de agua.50 g de agua.

Factores que afectan la solubilidad

La solubilidad depende en general de:

la temperatura

la naturaleza del soluto y del

disolvente

la presión (En gases).

Factor TemperaturaTabla de solubilidades

( g de soluto en 100 g de agua)

0 º C 20 º C 40 º C 60 º C 80 º C

Cloruro de Potasio 28 34 40 45 51

Sulfato de Cobre (II) 14 21 29 40 55

Nitrato de Potasio 13 32 64 110 169

Gráfico de solubilidad v/s Tº

0

20

40

60

80

100

120

0 20 40 60 80

TºC

solu

bil

idad

(g

de

so

luto

en

100

g

de

agu

a)

Solubilidad KCl

Solubilidad delCuSO4

Solubilidad del KNO3

Algunas excepciones Existen casos en donde un aumento de la Tº

disminuye la solubilidad, por ejemplo la

solubilidad del Ce2(SO4)3 en agua a O ºC es

de 39,5g mientras que a 100 C es de 2,5 g.

Solubilidad del Sulfato de Cerio

0

510

15

2025

30

3540

45

0 100

TºC

So

lub

ilid

ad (

g d

e so

luto

en

10

0 g

de

agu

a )

SolubilidadCe2(SO4)3

Otros ejemplos

Según los datos indicados para el KNO3

1. Si, prepara una disolución acuosa saturada a 80ºC Si, prepara una disolución acuosa saturada a 80ºC ¿Qué esperaría observar si luego la enfría a 0ºC? ¿Qué esperaría observar si luego la enfría a 0ºC?

2.2. Dispone de 25 g de KNODispone de 25 g de KNO33, en un terrón y en una , en un terrón y en una muestra finamente pulverizada ¿Cuál de las dos muestra finamente pulverizada ¿Cuál de las dos muestras se disolverá completamente a 20ºC? ¿Habrá muestras se disolverá completamente a 20ºC? ¿Habrá algún cambio si agita la disolución?algún cambio si agita la disolución?

3. Si, cambia el disolvente ¿Esperarías que los datos 3. Si, cambia el disolvente ¿Esperarías que los datos tabulados fueran similares?tabulados fueran similares?

Solubilidad/100g H2O 0 º C 20 º C 40 º C 60 º C 80 º C

Nitrato de Potasio 13g 32g 64g 110g 169g

Efecto de la temperatura

Generalmente un aumento de la

temperatura facilita el proceso de

disolución de un soluto.

Efecto factor naturaleza soluto y soluto

Situación problema¿Por qué una mancha de aceite o una

de I2, no son eliminadas con agua, pero si,

con CCl4?

El agua es un disolvente molecular

polar, por lo tanto tiene la capacidad

para disociar sustancias de similar

naturaleza como son las iónicas y

moleculares polares como el HCl ó

NH3.

Ejemplo

Se dispone de la siguiente lista de solutos y disolventes .¿En que casos al agregar el soluto en el disolvente existirá disolución? Justifique.

Soluto Disolvente

KCl CCl4Agua

Metanol

CH3OH

CCl4Agua

I2 CCl4Agua

Naturaleza de soluto y disolvente

En general se puede afirmar que:

“Lo semejante disuelve a semejante”

Efecto factor presión

Este es un factor que tiene

efecto apreciable en la solubilidad

de gases.

Efecto de la presión

Experimentalmente

se ha determinado

que la solubilidad

del gas es

directamente

proporcional a las

presiones aplicadas.

Factores que aceleran el proceso de disolución

Grado de división .

Mientras más dividido este el soluto mayor es el área de contacto con el disolvente.

Agitación.

Se favorece el contacto del soluto y el disolvente

Unidades de concentración

a) Porcentaje en masa (% m/m)

b) Molaridad (M)

c) Normalidad (N)

d) Partes por millón (ppm)

a) Porcentaje en masa: % m/m ó % p/p .

Es la cantidad en gramos de soluto disuelto en 100 g de disolución.

% m/m = masa de soluto (g) x 100 masa de la disolución (g)

b) Molaridad (M)

Es el número de moles de soluto disueltos

en cada litro de disolución.

M = moles de soluto .

Volumen en litro de solución

Normalidad

Equivalentes en un litro de solución

N = eq eq = m

1,0 L Peq

Peq = MM

f

Pesos en equivalente de algunos ácidos, bases y sales

Acidos Bases

HCl = 36.46 g = 36,46 g 1 1

NaOH = 40,00 g = 40,00 g 1 1

H2SO4 = 98,00 g = 49,00 g 2 2

Ba(OH)2 = 171,36 g = 85,68 g2 2

Sales

AgNO3 = 169,9 g = 169,9 g 1 1

Na2CO3 = 106,00 g = 53,00 g 2 2

Na2SO4 = 142,06 g = 71,03 g 2 2

Fe2(SO4)3 =399,9g =66,65g 6 6

Na3PO4 =164,10 g =54,70 g 3 3

Ba(NO3)2=261,4g= 130,7g2 2

NaCl = 58,44 g = 58,44 g 1 1

SO4= = 96,06 g = 48,03 g

2 2

Aplicación: cálculo de concentraciones

1. Una disolución contiene 8,5 g de NaNO3 por cada 500 g de disolución. Calcule:

a) el % m/m e interprete este valor obtenido. b) la masa de soluto contenida en 100 g de

disolución. c) la masa de soluto contenida en 100 g de

disolvente.

2. Ejemplo

a) Calcule el porcentaje m / m de una solución formada por 30,0 g de soluto y 170 g de solvente.

b) ¿Cuál es la masa de la solución?

3. EjemploSe mezclan 5,00 g de ácido Clorhídrico (HCl),

(M.M = 36,5 g/mol) con 35,00g de agua,

formándose una disolución cuya densidad a 20

ºC es de 1,060 g/cm3. Calcule:

a) El tanto por ciento en masa.

b) La concentración en gramos por litro

c) La Molaridad. Interpreta el valor obtenido

d) ¿Qué volumen de ésta disolución contiene

3,89 g de HCl?¿Cuál es la masa de agua?

4. Ejemplo

a)¿Cuál será la masa de un soluto en 200 ml de una disolución de concentración 12,0 g/L ?

b)¿Cuál es la concentración molar de ésta disolución?

Dato: M.M soluto= 56,7 g/mol

5. Ejemplo

a) ¿Cuántos gramos de NiCl2 se

necesitan para preparar 250 mL de

una Solución 0.3 M? ¿Cómo procedes

experimentalmente para preparar esta

disolución? (M.M = 129,7 g/mol)

b) ¿Cuántos mL de esta disolución

Contienen 1,3 x 10 -3 moles de NiCl2?

6. Ejemplo

a) ¿Cuál es la N y la M de una solución de H2SO4 al 13,0% en masa, cuya densidad de la solución es 1,090 g/mL?

b) A qué volumen deben diluirse 100 mL de de ácido para preparar una solución 1,50 N?

7. Ejemplo

Una solución contiene 3,30 g de Na2CO3*10H2O en cada 15 mL de solución.

a) Determine la M y la N.

b) Con cuántos mL de HAc 3,10 N reaccionarán 25,0 mL del carbonato de sodio de acuerdo a la ecuación: 2H+ + CO3

= H2O + CO2

c) Con cuántos mL de H2SO4 3,10 N reaccionarán 25,0 mL de carbonato?

Preparación de la disolución de NiCl2

Procedimiento para la preparación de una disolución

6. Ejemplo

Determinar la Molaridad, de una disolución

de ácido sulfúrico, H2SO4, cuya densidad

es 1,800 g/ml y 98,0% m/m.

¿Cuántos mL de esta disolución

contienen 3,2 g de H2SO4?

¿Qué se infiere al observar las siguientes disoluciones?

Disoluciones de KMnO4

Diluciones

Cuando se agrega más solvente a

una solución concentrada, disminuye

la concentración de la solución, pero

el número de moles del solutopermanece constante.

Cálculos de dilución:

nc = nd

M c × V c = M d × V d

Donde:

M c : molaridad de la solución inicial

V c : volumen de la solución inicial

M d : molaridad de la solución final

V d : volumen de la solución final

7. Ejemplo

Indique:

¿Cómo prepararía experimentalmente 250

mL de ácido sulfúrico 2,0 M a partir de una

disolución de ácido sulfúrico 18,0 M?          

8. Problema A 600 ml de una disolución 0,60 M de KCl (M.M = 74,5 g/mol) se le agregó solvente hasta completar 900 ml de la nueva disolución. a) Calcular la molaridad de la disolución final.b) Sí, se usan 25,7 mL de la disolución final ¿Cuál es la masa de KCl contenida en ese volumen?

Electrolitos y no electrolitos

En general las sustancias químicas

se clasifican según si conducen o

no la corriente eléctrica en : Electrolitos fuertes Electrolitos débiles y No electrolitos.

Electrolito fuerte Electrolito débil

Disoluciones acuosas de electrolitos

Al disolver en agua: cloruro de sodio, NaCl cloruro de magnesio, MgCl2

ácido clorhídrico, HCl hidróxido de sodio, NaOH y otros

hidróxidos ácido acético, CH3COOH, amoniaco, NH3 etc.

Electrolitos Fuertes:

Se disocian totalmente Conducen muy bien la electricidad, debido

a la gran cantidad de iones que dejan en solución.

Ejs. Compuestos iónicos: sales, hidróxidos

Compuestos moleculares: ácidos

Electrolitos fuertes

NaCl Na+ (ac) + Cl- (ac)

MgCl2 Mg2+ (ac) + 2 Cl-

(ac)

HCl + H2O H3O+ (ac) + Cl-

(ac)

NaOH Na+ (ac) + (OH)- (ac)

Ba(OH)2 Ba+2 (ac) + 2(OH)-

(ac)

Electrolitos Débiles:

Se disocian parcialmente Conducen un pequeño flujo de corriente,

debido a la pequeña cantidad de iones que dejan en solución

Ejs. ácidos y bases débiles

Electrolitos débiles

El ácido acético:

CH3COOH + H2O CH3COO- + H3O+

HAc + H2O Ac - + H3O+

El Amoniaco :

NH3 + H2O NH4+ + OH -

No electrolitos:

No conducen la electricidad, debido a que sus soluciones no dejan iones en solución.

Ejs. Etanol, C2H5OH, azúcar, C12H22O11

Cálculos relacionados con disoluciones de electrolitos

1. ¿Cuál es la concentración de los iones Ca+2 y NO3

-1, en 1,0 L de una disolución 0,35 M de Ca(NO3)2?

2. ¿Cuál es la concentración de una solución que resulta de mezclar 100 mL de KCl 0,50 M y 120 mL de una solución 0,20 M de KCl?

3.¿Cuál es la concentración de iones Na+ Cl-, Ca+2 y NO3

-1 de una solución que resulta de mezclar 100 mL de Ca(NO3)2 1,5 M , 200 mL de una solución de NaCl 0,50 M y 50 mL de CaCl2 2,0 M?