Disoluciones químicas

Solución: Mezcla íntima entre dos o más sustancias para formar un sistema homogéneo

CLASESMezcla Heterogénea ej.: El granito, se pueden

observar a simple vistaMezcla Homogénea ej.: El agua del Mar, en las

cuales difícilmente puede observar sus componenteCOMPONENTESSolvente: sustancia que se presenta en mayor

cantidad.Soluto: es la sustancia que se presenta en menor

cantidadLas soluciones líquidas son las frecuentes se

clasifican en:Iónicas o electrolíticas: aquellas que conducen la

corrienteNo electrolíticas: malas conductoras de la corriente

SOLUCIÓN

LÍQUIDA,Cuando:

El soluto es un líquido y el disolvente también es un líquido

Ejemplo: alcohol disuelto en agua

El soluto es un sólido y el disolvente es un líquido

Ejemplo: azúcar en agua.

El soluto es un gas y el disolvente es un líquido.

Ejemplo: dióxido de carbono (CO2) disuelto en agua (refresco)

El soluto es un sólido y el El soluto es un sólido y el disolvente también es un disolvente también es un sólido.sólido.

Ejemplo: (Bronce) zinc en cobreEjemplo: (Bronce) zinc en cobre

El soluto es un líquido y el El soluto es un líquido y el disolvente es un sólidodisolvente es un sólido

Ejemplo: amalgama de mercurio Ejemplo: amalgama de mercurio disuelto en plata (se usa en disuelto en plata (se usa en dentadura)dentadura)

El soluto es un gas y el El soluto es un gas y el disolvente es un sólidodisolvente es un sólido

SOLUCIONSOLUCIONSÓLIDA,SÓLIDA,Cuando:Cuando:

SOLUCIONSOLUCIONGASEOSA,GASEOSA,Cuando:Cuando:

El soluto es un sólido y el El soluto es un sólido y el disolvente es un gas.disolvente es un gas.

Ejemplo: vapor de yodo en aireEjemplo: vapor de yodo en aire

El soluto es un líquido y el El soluto es un líquido y el disolvente es un gas.disolvente es un gas.

Ejemplo: agua en aireEjemplo: agua en aire

El soluto es un gas y el El soluto es un gas y el disolvente también es un disolvente también es un gas.gas.

Ejemplo: la solución de oxígeno y Ejemplo: la solución de oxígeno y otros gases en nitrógeno otros gases en nitrógeno

(constituyen el aire)(constituyen el aire)

SOLUTO SOLVENTE o DISOLVENTE

SOLUCION

EJEMPLO

Gas Gas Gas Aire (oxígeno en nitrógeno)

Gas Líquido Líquido Bebidas gaseosas (bióxido de carbono en agua)

Líquido Líquido Líquido Vinagre (ácido acético en agua)

Líquido Sólido Sólido Amalgama dental (mercurio en plata sólida)

Sólido Líquido Líquido Azúcar en agua

Sólido Sólido Sólido Oro (Ag en Au)Acero (Carbono en hierro)

Las soluciones se pueden fraccionar en sus componentes

por métodos tales como:• DESTILACIÓN: fracciona componentes de una

solución a partir de sus diferentes puntos de ebullición . Se calienta la mezcla y se recogen los vapores del componente de menor P.Eb., quedando el de mayor P.Eb.

• CRISTALIZACIÓN: fracciona los componentes dejando evaporar uno de ellos y el otro componente sólido cristaliza.

• CROMATOGRAFÍA: fracciona los componentes por su diferente afinidad a un soporte fijo y otro móvil.

CONCENTRACIÓN DE LAS SOLUCIONES

• Las propiedades de las soluciones dependen de la calidad y de la cantidad de soluto y solvente.

• La concentración de una solución es la relación cuantitativa entre los componentes de la solución

Solubilidad

• Es una propiedad característica del soluto a una determinada temperatura

• Indica la máxima cantidad de soluto que se disuelve en 100 mL de un solvente a una determinada temperatura.

CONCENTRACIÓN EN UNIDADES QUÍMICAS

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

X moL → 1L o 1000 mL solución

M = mol de soluto

V (L) solución

Ejemplo

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

M = 7,2 moles KCl 7 L

M = 1,02 moL/L

7,2 moL → 7 L X moL → 1L

X= 1,02 moL

Solución 1 Solución 2

Analizando

• Como n = m (g)

MM (g/moL)

M = mol de soluto Reemplazando se tiene que

V (L) solución

M = m(g)

MM(g/moL) x V (L) solución

Ejemplo

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

M = masa (g)

PM * V (L)

M = 73 (g ) = 4 M

36,5 (g/mol) * 0,5 (L)

Molaridad en función del porcentaje masa en masa:

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

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

Masa molar soluto

Ejemplo

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

M = 20 x 0,9 x 10

40

M = 4,5 moL/L

En una solución, el medio dispersante, se llama SOLVENTE y es el componente que está mayor proporción. El medio disperso, se llama SOLUTO y son las sustancias disueltas y que están en menor proporciónAmbos componentes se relacionan en base a la igualdad:

SOLUCIÓN = SOLUTO + SOLVENTE

La igualdad anterior es siempre válida para la masa: MASA SOLUCIÓN = MASA SOLUTO + MASA SOLVENTE

Por ejemplo: Por ejemplo 20 g de limón mezclados con 250 g de agua forman 270 g de limonada

= +

SOLUCIÓN = SOLUTO + SOLVENTE 270 g 20 g 250 g

Sin embargo esto no se cumple siempre para los volúmenes. Esta relación de volúmenes sólo se da en las soluciones ideales.

SOLUCIÓN IDEAL: es aquella que al ser preparada no altera su volumen.

Concentración en Unidades Físicas

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

Xg soluto → 100g solución

Ejemplo

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

soluto + solvente → solución

20g 70g 90g

20g azúcar → 90g solución

Xg azúcar → 100g solución

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

90

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

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

Xg soluto → 100mL solución

Ejemplo

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

30g NaCl → 80 mL solución

Xg NaCl → 100mL solución

X = 30 * 100 = 37,5 %p/v

80

Porcentaje en volumen (% v/v)

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

X mL soluto → 100mL solución

Ejemplo

• Calcular la concentración en volumen de una solución alcohólica, que contiene 15 mL de alcohol disueltos en 65 mL de solución.

15 mL alcohol → 65 mL solución

X mL alcohol → 100mL solución

X = 15 * 100 = 23 %v/v

65

Concentración común (g/L)

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

Xg soluto → 1 L o 1000 mL solución

Ejemplo

• Una solución de KCl contiene 10g de sal en 80 mL de solución. Calcular su concentración en gramos por litro.

10g KCl → 80 mL solución

Xg KCl → 1000 mL solución

X = 10 * 1000 = 125 g/L

80

Partes por millón (ppm)

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

Nota 1g = 1000 mg

X mg soluto → 1000 mL solución

Ejemplo

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

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

1 g → 1000 mg

0,85 g → X mg

X = 850 mg

Teniendo los miligramos calculados, es posible realizar la regla de tres:

850 mg KNO3 → 670 mL solución

X mg KNO3 → 1000 mL solución

X = 1268,65 ppm

Mezclas

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

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

Características de las Mezclas• Las mezclas están

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

Clasificación de las mezclas

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

Mezclas homogéneas

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

Mezclas heterogéneas

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

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

Mezclas heterogéneas

• Emulsiones: Conformada por 2 fases líquidas inmiscibles. Ejemplo: agua y aceite, leche, mayonesa.

• Suspensiones: Conformada por una fase sólida insoluble en la fase dispersante líquida, por lo cual tiene un aspecto opaco. Ejemplo: Arcilla, tinta china (negro de humo y agua), pinturas al agua, cemento.

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