Temas Química General 2

7/25/2019 Temas Qumica General 2

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ARTICULACIN QUMICA - MDULO II

Teora

MODULO II

SOLUCIONES

PATRICIA SUSANA MORENO

LETICIA ZUCCARO

2006

Derechos reservados. Ley 112!.

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Teora

UNIVERSIDAD DE BUENOS AIRES

PRO"RAMA DE EDUCACI#N A DISTANCIA U$A %%I

Proyecto de Articulacin con Enseana Media

Curso!

NOCIONES B"SICAS DE #U$MICA

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Teora

Recomendaciones

Comiencen por leer el contenido terico de cada mdulo. re!ten !uma atencin a la!aclaracione!" #a !ea en lo! concepto! o en la re!olucin de pro$lema! tipo. Re!uel%an la!acti%idade! propue!ta! utili&ando lo! conocimiento! 'ue #a po!een # lo! nue%o! ad'uirido! encada mdulo. No !e apre!uren con la! re!pue!ta!" la primera opcin no !iempre e! la correcta" e!%(lido pro$ar # cam$iar )a!ta con%encer!e de 'ue e! el camino adecuado. *uel%an a leer la!e+plicacione! terica! # la $i$lio,raa o %i!iten lo! !itio! /e$ recomendado!" tanta! %ece! comocon!ideren nece!ario para re!ol%er lo! e0ercicio! propue!to!. Con!ulten a !u tutor.

Una %e& 'ue el e0ercicio e!t( re!uelto" cot10enlo con la !olucin 'ue le! proponemo!. Recuerden'ue no hay un nico camino" # le! e!tamo! dando !lo uno de ello!. No !e 2)a,an trampa3acudiendo a la! re!olucione! ante! de terminar. 4!o no lo! a#uda" le! crea la al!a !en!acin de'ue entienden cuando en realidad no e! a!. De$en lle,ar al resultado" en lo po!i$le !in a#udae+terna # lue,o anali&ar" en ca!o de 'ue no coincidan !u! re!ultado! con lo! 'ue no!otra!proponemo!" dnde e!tu%o el error # en 'u1 con!i!ti.

Or,anicen !u tiempo teniendo en cuenta el crono,rama pre!entado. Re!uel%an la!autoe%aluacione!. 5!ta! le! a#udar(n a decidir !i pueden a%an&ar o %ol%er un pa!o atr(! # re%i!aral,una! cue!tione! ante! de pro!e,uir el camino.

Esperamos que este curso les resulte ameno y til y los

ayude a superar la barrera que suele levantarse entre

ustedes y la universidad.

Les deseamos xito en la tarea que van a emprender y

cuenten con nuestro apoyo ante cualquier dificultad.

Patricia Susana Moreno - Leticia Zuccaro

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Teora

Mdulo II: SOLUIO!"S

T"M#RIO

$ % Retomando el Mdulo I&&&Me'clas y sustanciasSistemas homo()neos y hetero()neos

* - Las Soluciones

+e,inicinmo determinar si una sustancia es solu.le/

0 - "lectrolitos y no electrolitos

1 % Ti2os de soluciones

3 % "l 2roceso de disolucin

4 % Solu.ilidad

rio din6micones saturadas y no saturadasidad de (ases en a(ua

c&$ - ",ecto de la 2resin c&* - ",ecto de la tem2eraturad- ur7a de solu.ilidad

8 % Pro2iedades coli(ati7as

+isminucin de la 2resin de 7a2or#umento de la tem2eratura de e.ullicin+isminucin de la tem2eratura de con(elamiento 9o ,usinPresin osmtica

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; - - +iluciones

$? % Para 5ue 2racti5ues solo@a

oncentracinSolu.ilidad+ilucinPro.lemas de soluciones 6para re!ol%er lue,o de %er Unidade! atmica! moleculare!"Mdulo III7

$$ % Para sa.er un 2oco m6s

$* % Solucionario

Sitios recomendados

htt2:@@ima(es&(oo(le&com&ar@im(res/im(urlAhtt2:@@BBB&com2uterhuesca&es@C,[email protected]@dests2$&D2(Eim(re,urlAhtt2:@@BBB&com2uterhuesca&es@C,[email protected]&htmEhA$3?EBA$4;Es'A>Et.nidA!m$FU"GU1n+H*M:Et.nhA;0Et.nBA>0EhlAesEstartA*E2re7A@ima(es0


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$&- R"TOM#!+O "L M+ULO I &&&

$&a&- Me'clas y sustancias

8i o$!er%amo! a nue!tro alrededor %eremo! 'ue e!tamo! rodeado! por di!tinto! materiale!. 4!tamo! tanaco!tum$rado! a con%i%ir con ello! 'ue no le! pre!tamo! dema!iada atencin. ero" al,una %e& no! pre,untamo!9cmo !on a ni%el !u$micro!cpico: 9Cu(le! !on la! partcula! 'ue lo! orman: 9Tienen toda! la! partcula! lami!ma e!tructura: No" por lo ,eneral" no no! preocupamo! por e!o. 4!t(n a)" no! !on ;tile! # lo! u!amo! !incue!tionar dema!iado. 4n ,eneral" lo! materiale! con lo! 'ue con%i%imo! no !on !u!tancia! pura! !ino me&cla! dedi!tinta! !u!tancia! 6record( lo %i!to en el Mdulo I !o$re !u!tancia! # me&cla!7. ara poder entender lo!concepto! 'ue encontrar(! en e!te mdulo # re!ol%er lo! pro$lema! 'ue te proponemo!" ten1! 'ue tener $ienclara la dierencia entre me&cla # !u!tancia.

4n una me&cla la! partcula! di!per!a! # la! di!per!ante! no pierden !u identidad # pueden !eparar!e por

m1todo! !ico!.

La! !u!tancia!" en cam$io" de$en !eparar!e por m1todo! 'umico!" !e de$en romper la! unione! ormada!entre lo! (tomo! o ione!.

Utili&aremo! el modelo de partcula! para aclarar e!te punto. Comen&aremo! por la! !u!tancia! # u!aremo!e0emplo! de !u!tancia! moleculare! para 'ue la e+plicacin re!ulte m(! !encilla" pero lo mi!mo !e aplica a la!!u!tancia! inica!. Una %e& 'ue )a#a! cur!ado el Mdulo I*" no tendr(! incon%eniente en aplicar e!to! concepto! a!u!tancia! inica!" pero por a)ora no e! nece!ario comple0i&ar la! e+plicacione!.Una sustanciamolecular" e! decir ormada por mol1cula!" puede e!tar ormada por (tomo! i,uale! o di!tinto!. 4nel primer ca!o" di0imo! en el Mdulo I" la! llamamo! sim2les# en el !e,undo ca!o com2uestas.40emplo! de !u!tancia! !imple! !on el o&ono # el nitr,eno. odemo! repre!entar !u! mol1cula! utili&ando el

modelo de e!era! interpenetrada! de la !i,uiente manerai,ura ? Mol1cula de nitr,eno

N@ >i,ura @ 6ormada por @ (tomo! de nitr,eno7

4n la llamada capa de o&ono )a#" entre otra!" una ,ran cantidad de mol1cula! de o&ono. 4n un tu$o 'ue contienenitr,eno puede )a$er trillone! de mol1cula! de nitr,eno 6el n;mero depende de la! condicione! de pre!in #temperatura7.

40emplo! de !u!tancia! compue!ta! 6o compue!to!7" !on el a,ua # la !acaro!a 6a&;car de me!a7.

Mol1cula! de a,ua@O Mol1cula de !acaro!a

C?@@@O??

>i,ura =>i,ura B

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La! mol1cula! pueden e!tar ormada! por uno! poco! (tomo! 6= en el ca!o del a,ua" @O @ (tomo! de )idr,eno# ? (tomo de o+,eno7 o por muc)o!" como en el ca!o de la !acaro!a 6B" C?@@@O??7 o la mol1cula de ADN.

orcin de mol1cula de ADN

>i,ura

O$!er%( 'ue cada mol1cula" no importa !u tamaEo" !e comporta como un 2pa'uete3" orma un todo" una unidad.4n un %a!o de a,ua pura )a# trillone! de e!o! pa'uete!" de e!a! 2unidade! de a,ua3" toda! con la mi!mae!tructura" 'ue !im$oli&amo! @O. Cada mol1cula de a,ua e! un 2pa'uete3 'ue contiene do! (tomo! de )idr,eno# uno de o+,eno unido! 6de una orma particular 'ue %eremo! en el Mdulo I*7.

uando ha.lamos de cantidades de estas sustancias 5ue 2odemos o.ser7ar a sim2le 7ista o 2esaren una .alan'a estamos ha.lando de un nmero muy (rande de mol)culas del orden de $?*0 esdecir miles de trillones de mol)culas&6roundi&aremo! en e!te tema en el Mdulo III7.

>i,ura F

Repre!entamo! a'u cmo !e %era a ni%el molecular una porcin dea,ua pura de un %a!o.

>i,ura GRepre!entamo! a'u cmo !e %eran a ni%el!u$micro!cpico lo! cam$io! de e!tado en ela,ua pura.

8i !ometemo! la !u!tancia a,ua adi!tinto! cam$io! de e!tado 6record('ue !on cam.ios ,sicos7" por e0emplocalentando un tro&o de )ielo" e!a!

2unidade!3 6o 2pa'uete!37 no modiican!u e!tructura" !lo !e modiica el e!pacioentre ella! # por e!o %emo! a,ua entre! e!tado! de a,re,acin dierente!

>i,ura J*a!o de a,ua con a&;car.

ara 'ue el di$u0o !ea m(! !imple" !e repre!entanla! mol1cula! de a,ua como pelotita! cele!te! # la!

de a&;car como pelotita! ro0a!. Comparen con la >i,ura F 6!i,uiendo e!te criterio tendra !lo pelotita! cele!te!7

A! como podamo! utili&ar el tenedor para !eparar lo! ideo! de di!tinto! colore! podemo! utili&ar m1todo!particulare! para !eparar la! me&cla! de !u!tancia!. 4!to! m1todo! !on !ico!" no modiican la e!tructura de la!!u!tancia! participante!. Dependiendo de la! caracter!tica! de la me&cla e+i!ten dierente! m1todo! 'ue !e

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pueden aplicar< m1todo! de !eparacin de a!e! 6iltracin" decantacin" tami&acin7 # m1todo! de raccionamiento6de!tilacin" cromato,raa7.

P#R# NU" T" NU"+" L#RODurante lo! cam.ios ,sicosno !e modiica la naturale&a 'umica de la! !u!tancia! participante!. 8on e0emplo!"lo! cam$io! de e!tado # la! me&cla!.Durante lo! cam.ios 5umicos!e modiica la e!tructura de la! !u!tancia! inter%iniente!. 8on e0emplo!" la!reaccione! 'umica! como la com$inacin # la de!compo!icin" entre otra!.

$&.&- Sistemas homo()neos y hetero()neos

Lue,o de e!ta di!tincin entre !u!tancia! # me&cla!" 'ue e! mu# importante para 'ue pueda! comprender el re!tode lo! contenido!" %amo! al tema 'ue no! ocupar( en e!te mdulo.Como %imo! en el Mdulo I" un !i!tema material puede" en una primera apro+imacin" cla!iicar!e en )omo,1neo oen )etero,1neoi,ura ?K >i,ura ??

4n am$o! e0emplo!no e! po!i$ledi!tin,uir a!e!.La! propiedade! inten!i%a! no %arandentro del !i!tema.

Me&cla de a,ua # alco)ol. La! moneda! e!t(n a$ricada! conaleacione! de metale!.

>i,ura ?@ >i,ura ?=4n la! >i,ura! ?@ # ?=" e! po!i$ledi!tin,uir di!tinta! a!e! a !imple %i!ta.La! propiedade! de cada a!e !ondierente!.

8i!tema )etero,1neo ormado por a,ua #aceite. 8i!tema

)etero,1neo ormado por tro&o! dedierente! metale! 6aluminio" plomo" cinc7

8i o$!er%(! la cla!iicacin de me&cla! )etero,1nea! 'ue te dimo! en el cuadro de 8i!tema! Materiale! en elMdulo I" %er(! 'ue podemo! cla!iicarla! !e,;n el tamaEo de la! partcula! di!per!a!. A!" e+i!ten me&cla! 'ue a

!imple %i!ta parecen )omo,1nea! pero 'ue %i!ta! al micro!copio" no lo !on. or e0emplo" la lec)e !i miramo! una,ota de lec)e en un micro!copio %eremo! 6entre otra! co!a!7 ,otita! de ,ra!a lotando en un l'uido.

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>i,ura ?B

Otra! me&cla! permiten 'ue perci$amo! la! partcula! di!per!a! ;nicamente u!ando un ultramicro!copio. 4!to!!i!tema! reci$en el nom$re de coloides. or e0emplo< la cer%e&a

>i,ura ?

*&- L#S SOLUIO!"S

*&a&- +e,inicin

La! me&cla! 'ue no! %an a ocupar en e!te mdulo !on a'uella! 'ue no permiten 'ue di!tin,amo! la! partcula!di!per!a! ni !i'uiera utili&ando un ultramicro!copio. 8e dice 'ue la me&cla !e produce a 2ni%el molecular3. 4!ta!me&cla! reci$en el nom$re particular de disolucioneso !implemente soluciones.

Por 5u) nos ocu2aremos es2ecialmente de las soluciones/or'ue la ma#ora de la! reaccione! 'umica! no !e producen entre !lido!" l'uido! o ,a!e!" !ino entre ione! #mol1cula! di!uelto! en a,ua o en otro! !ol%ente!. or e0emplo" toda! la! reaccione! meta$lica! de nue!tro cuerpo!e dan en un medio acuo!o.

La! soluciones!on !i!tema! )omo,1neo! racciona$le!" e! decir" !e pueden !eparar !u! componente! por medio!!ico! como #a di0imo!" por e0emplo" mediante la de!tilacin o la cromato,raa.

Una !olucin e!t( ormada por uno o m(! !oluto! di!uelto! en un !ol%ente.4+i!ten do! criterio! para deinir cu(l de lo! componente! e! el !oluto # cu(l e! el !ol%entei,ura ?H40emplo!de compue!to! !olu$le!

4l dicromato de pota!io en a,uada !olucione! de color naran0a. 4l !ulato de co$re 6II7

en a,ua da !olucione! decolor cele!te.

8i o$!er%(! en el cuadro ?" lo! )aluro! 6cloruro!" $romuro!" #oduro!7 !on !olu$le!" pero lo! de plata" mercurio #

plomo !on e+cepcione! a e!ta re,la.

>i,ura ?J40emplo! de compue!to! in!olu$le!

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4l ioduro de plomo 6II7" $I@" e! uncompue!to in!olu$le de color amarillo.

4l ioduro de mercurio 6II7" ,I@" e! uncompue!to in!olu$le de color ro0i&o.

4l cloruro de plata" A,Cl" e! un compue!toin!olu$le de color $lanco.


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Tam$i1n )a# cromato! in!olu$le!" como por e0emplo" luoruro de )idr,eno C=O" metanol6alco)ol t+ico" componente del alco)ol

de 'uemar7ClOB" (cido perclrico NO@" (cido nitro!o C=C@O" etanol6alco)ol de la! $e$ida!7

@8OB" (cido !ul;rico6uno de lo! re!pon!a$le! de la llu%ia(cida7

N=" amonaco6componente de artculo! de limpie&a7

CF?@OF" ,luco!a64l m(! conocido de lo! car$o)idrato!. Ladeiciencia en !u meta$oli!mo producedia$ete!7

NaO" )idr+ido de !odio6!oda c(u!tica7

@O" a,ua4l a,ua pura e! un electrolitoe+tremadamente d1$il.

C?@@@O??" !acaro!a6a&;car com;n7

Pa6O7@" )idr+ido de $ario

Compue!to! inico!

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4l cromato de plomo 6II7" $CrOB"'uee! de color amarillo.

4l cromato de plata" A,@CrOB"'ue e! de colormarrn ro0i&o.


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1&- TIPOS +" SOLUIO!"S

Como #a di0imo! ante!" la! !olucione! tienen" como toda! la! me&cla!" una compo!icin %aria$le.8e,;n el e!tado !ico de lo! componente! !e pueden di!tin,uir %aria! cla!e! de !olucione!. La! m(! comune! !oni,ura @K

4no'ue molecular del proce!ode di!olucin conce$ido en =etapa!.8e !eparan la! mol1cula! del!ol%ente 6?7 # del !oluto 6@7.

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De!pu1! !e me&clan la! mol1cula!del !ol%ente # del !oluto 6=7.

P#R# NU" T" NU"+" L#RO

ara 'ue el proce!o de di!olucin !ea a%ora$le o e+ot1rmico" la atraccin !oluto-!ol%ente de$e !erma#or 'ue la atraccin !oluto-!oluto # 'ue la atraccin !ol%ente-!ol%ente.

8i la atraccin entre mol1cula! de !oluto # de !ol%ente e! m(! d1$il 'ue la 'ue !e da entre mol1cula!de !oluto entre ! # de !ol%ente entre !" el proce!o de di!olucin !er( endot1rmico 6re'uerir(con!umir ener,a" ,eneralmente en orma de calor7.

4l proce!o de di!olucin" como otro! proce!o! !ico! o 'umico!" e!t( re,ido por do! actore!" uno e! el ener,1tico'ue aca$amo! de enunciar # el otro" !e reiere a la tendencia )acia el de!orden propia de todo! lo! proce!o!naturale!. 4n e!tado puro" el !oluto # el !ol%ente po!een cierto ,rado de orden 'ue !e caracteri&a por ladi!po!icin m(! o meno! re,ular de !u! partcula! en el e!pacio. Sran parte de e!te orden !e pierde cuando el!oluto !e di!uel%e en el !ol%ente. or lo tanto" el proce!o de di!olucin %a acompaEado por un aumento en elde!orden # e!to e! lo 'ue a%orece la di!olucin de una !u!tancia" a;n cuando !ea un proce!o endot1rmico6ener,1ticamente de!a%ora$le7.

ara acilitar la compren!in de e!te proce!o u!aremo! una analo,a. ero e! nece!ario aclarar 'ue la! partcula!'ue orman la! !olucione! no po!een la capacidad de decidir 'ue po!eemo! lo! !ere! )umano!. La e+plicacin depor 'u1 do! !u!tancia! !e me&clan di!ta muc)o de tener 'ue %er con deci!ione! %oluntaria! o !entimiento!. Node$1! atri$uirle! a la! partcula! propiedade! 'ue !on particulare! de lo! )om$re! # mu0ere!. ec)a e!ta

aclaracin" %a el ca!o?

>i,ura @?

18i $ien el e0emplo di!ta muc)o de parecer!e a la realidad de lo! !i!tema! 'ue e!tamo! e!tudiando" 1!te !e inclu#e !lo a lo! ine! de acilitar

la compren!in del proce!o de di!olucin por parte de lo! alumno!. De$e aclarar!e 'ue !on m(! la! dierencia! entre lo! e0emplo! 'ue la!!imilitude!. ero como una primera apro+imacin mu# e!'uem(tica de la idea $(!ica 'ue de$en ad'uirir lo! alumno!" e! ;til. 4l docente de$e)acer e+plcito 'ue lo! !i!tema! materiale! !on inanimado! # carecen de toda! la! actitude! # %oluntade! propia! de lo! !ere! )umano!" la!cuale! no !e )an pue!to de maniie!to en e!te ca!o e+ proe!o" tratando de 'ue !lo act;en lo! intere!e! en com;n # no otro! actore! 'ue !onimportante! para la! empata! per!onale!.

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4n un aula" tenemo! do! ,rupo! de ami,o!" lo! deCarla # lo! de Ana. La ,ente de cada ,rupo tieneco!a! en com;n 'ue )ace 'ue !e !ientan $ien

0unto! # !e )a#an de!arrollado !entimiento! de!impata # ami!tad entre ello!. A)ora" para untra$a0o de la e!cuela" 'ueremo! 'ue lo! do! ,rupo!!e me&clen # NO contemplamo! la po!i$ilidad de'ue la proe!ora lo! o$li,ue entonce!" de$emo!)acer e+plcita! a'uella! co!a! 'ue !on importante!

e intere!ante! para lo! miem$ro! de lo! do! ,rupo!.De e!ta manera" !e ,enerar(n 2uer&a!3 deatraccin entre ello! 'ue )ar(n 'ue !e orme un!olo ,rupo. 8i no e! a!" cada ,rupo mantendr( !uindi%idualidad # no tendremo! la me&cla e!perada.


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*ol%iendo a nue!tro tema" !e de$e e!ta$lecer contacto entre la! partcula! de !oluto # de !ol%ente de manera 'ueact;en la! uer&a! de atraccin entre ella!. 8i 1!ta! 6uer&a! de atraccin entre la! partcula! de !oluto # de!ol%ente7 pre%alecen !o$re la! 'ue act;an entre partcula! del mi!mo material 6!oluto-!oluto o !ol%ente-!ol%ente7"tendremo! una di!olucin.4!to lo podemo! %er m(! claramente en un e0emplo cotidiano. Cuando a,re,amo! un poco de a&;car al ca1a,itamo! 6re%ol%emo!7 para 'ue !e di!uel%a m(! r(pido. 8i no lo )ici1ramo!" el proce!o de di!olucin !era m(!lento" pero !e producira i,ual. Aun'ue lo )a,amo! incon!cientemente" e!to !ir%e para a%orecer el contacto entrela! partcula! de !oluto # de !ol%ente.Cuando la !u!tancia 'ue ponemo! en a,ua e! un com2uesto inico" como por e0emplo cloruro de !odio" NaCl" la!al com;n de me!a" lo 'ue !ucede e! 'ue cada partcula del cri!tal e! !eparada # rodeada por mol1cula! de a,ua.La! mol1cula! de a,ua tienen do! &ona! con den!idade! de car,a di!tinta!< una po!iti%a !o$re lo! (tomo! de)idr,eno # otra ne,ati%a !o$re el (tomo de o+,eno. or e!to" la! mol1cula! de a,ua !e orientan alrededor de lo!ione! del cri!tal de manera 'ue lo! polo! opue!to! 'ueden enrentado! 6car,a! de di!tinto !i,no !e atraen # delmi!mo !i,no !e repelen7.

>i,ura @@Di!olucin de un cri!tal de !al.

"l mecanismo 2or el cual una disolucin es 2osi.le 7ara se(n el soluto y el sol7ente# puede !er$a!tante comple0o" por lo 'ue por a)ora" !lo no! 'uedaremo! con la idea ,eneral )a!ta a'u e+pue!ta.

P#R# NU" T" NU"+" L#RO

La! me&cla! !on !i!tema! cu#a com2osicin es 7aria.le. !oe! po!i$le e!cri$ir una rmula para repre!entar una me&cla. Lo! componente! de una me&cla nopierden o cam$ian !u! caracter!tica! particulare! al me&clar!e #

pueden !eparar!e uno! de otro! por m1todo! !ico!. La! me&cla! pueden !er )etero,1nea! u )omo,1nea!.

Una !olucin e! un !i!tema )omo,1neo !u! propiedade! inten!i%a! !e mantienen con!tante! en todo el!i!tema.

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Catin 6Na7rodeado demol1cula! dea,ua

Anin 6Cl-7 rodeado demol1cula! de a,ua

Mol1cula de a,ua

Cri!tal de cloruro de!odio 6NaCl7" !alcom;n


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Teora

4! mu# importante 'ue no conunda! lo! concepto! %i!to!. ara a#udarte" recordemo! cmo !e repre!entaran lo!di!tinto! !i!tema! %i!to! a ni%el !u$micro!cpicoi,ura @=

omo,1nea etero,1nea 8u!t. 8imple 8u!t. Compue!ta

M4VCLA8 8U8TANCIA8

4&- SOLUFILI+#+Todo! )emo! a,re,ado a&;car a un ca1 o t1. 9odemo! a,re,ar a&;car indeinidamente: No" por !upue!to. Lle,aun momento" por m(! 'ue a,itemo! con una cuc)ara" en el 'ue comien&a a acumular!e en el ondo de la ta&a.Lle,ado e!te punto" cuando tenemo! una !olucin !aturada # e+ce!o de !oluto en el ondo" !e e!ta$lece une'uili$rio din(mico.

>i,ura @B

4&a&- "5uili.rio din6mico

9Qu1 entendemo! por e5uili.rio din6mico: Aun'ue pareciera 'ue #a no !e di!uel%e !oluto" lo 'ue en realidadpa!a e! 'ue la %elocidad de di!olucin e! i,ual a la %elocidad de precipitacin. or cada partcula de !oluto 'uede0a el l'uido para ormar parte del precipitado en el ondo" otra 'ue e!ta$a en el precipitado pa!a a ormar partede la !olucin. De e!ta manera" !i pudi1!emo! !acar oto! a ni%el molecular" !iempre %eramo! la mi!ma cantidadde partcula! de !oluto tanto di!uelta! como en el re!iduo !lido.

>i,ura @

? @ =17

Solucinsaturadadeazcar

Excesodeazcar

enelfondo


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Teora

?. Al colocar un !oluto en a,ua comien&a a di!ol%er!e2 La %elocidad de di!olucin e! ma#or 'ue la de precipitacin 6o$!er%( el tamaEo de la! lec)a!7

=. 8e lle,a a un e'uili$rio din(mico< la! %elocidade! de di!olucin # precipitacin !on i,uale!De$emo! aclarar 'ue e!to! !i!tema! tienen una particularidadi,ura @F

? @ = B

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Teora

La! !olucione! de lo! %a!o! ?" @ # = !e cla!iican como no saturadas# la! de lo! %a!o! B # como saturadas.

Dentro de la! !olucione! no !aturada!" podemo! decir 'ue la del %a!o = e! m(! concentrada 'ue la del %a!o @ 'ue la del %a!o ? e! m(! diluida 'ue la del %a!o @. 4!to !e )ace e%idente con un !oluto 'ue coloree la !olucin" #a'ue cuanto m(! inten!o !ea el color de la !olucin" ma#or !er( !u concentracin 6i,ual 'ue cuando preparamo!

0u,o" o t1 o ca1" e! m(! 2uerte3 cuanto m(! inten!o e! el color7. ero no podemo! e!ta$lecer e!te tipo derelacin entre la! !olucione! de lo! %a!o! B # #a 'ue am$a! tienen la mi!ma concentracin. 4n am$a! !e )adi!uelto la m(+ima cantidad de !oluto 'ue !e puede di!ol%er en e!e !ol%ente 6# en e!a cantidad de !ol%ente7 a e!atemperatura. 8i !a$emo! cu(l e! el !oluto # el !ol%ente # medimo! la temperatura" podemo! e!ta$lecer con unmnimo error 6'ue !iempre e+i!te en el tra$a0o e+perimental7 la concentracin de e!a !olucin en particular$u!cando e!o! dato! en ta$la! o cur%a! de !olu$ilidad. ero no podemo! )acer lo mi!mo para la! !olucione! en ?"@ = en la! 'ue la cantidad de !oluto di!uelto %a %ariando con el tiempo" )a!ta alcan&ar el e'uili$rio. Una %e&alcan&ado el e'uili$rio" la concentracin de la !olucin no %ara" a meno! 'ue !e modii'ue al,una %aria$le" comopor e0emplo la temperatura.8iempre 'ue ten,amo! un !i!tema )etero,1neo" como en lo! ca!o! B # " # no )a#a di!minucin de la cantidad de!oluto en el ondo 6o aumento en la inten!idad del color de la !olucin7 con el tiempo" podemo! airmar 'ue la

!olucin 'ue !e o$!er%a !o$re el re!iduo !lido del ondo e!t( !aturada.8i tenemo! un !i!tema )omo,1neo" e! decir 'ue no )a# e+ce!o de !oluto en el ondo" !lo podemo! compro$ar'ue la !olucin e!t( !aturada a,re,ando una pe'ueE!ima cantidad de !oluto # %iendo !i !e di!uel%e 6con lo cual!era no saturada7 o !i no !e di!uel%e # precipita en el ondo 6#a e!tara !aturada" por'ue no admite m(! !olutoen !olucin7. La otra manera e! preparar la !olucin con lo! dato! de la! ta$la! de !olu$ilidad # di!ol%ere+actamente la cantidad de !oluto nece!aria para la !aturacin. ero ,eneralmente en el la$oratorio !e a,re,a une+ce!o de !oluto" !e de0a repo!ar el !i!tema # lue,o !e lo iltra para !eparar el e+ce!o de !oluto de la !olucin" conlo cual no! a!e,uramo! de 'ue la !olucin e! realmente !aturada. 4n otro! ca!o!" !e preiere de0ar un e+ce!o de!oluto en el ondo para a!e,urar 'ue !e mantendr( el ni%el de !aturacin # !e utili&a la !olucin e+tra#endo!iempre el l'uido con cuidado de no tocar el ondo donde !e encuentra el !lido.

P#R# NU" T" NU"+" L#RO8e denomina solu.ilidada la concentracin de la !olucin !aturadaa una pre!in # temperatura dada.

La !olu$ilidad !e e+pre!a ,eneralmente" en , de !olutoX?KK, de !ol%ente , de !olutoX?KK ml de !ol%ente. La !olu$ilidad %ara con la temperatura # la pre!in. La !olu$ilidad de lo! !lido! en lo! l'uido! e! !iempre limitada # depende de la naturale&a del !ol%ente" de

la del !oluto" de la temperatura # mu# poco de la pre!in. La pre!in tiene una ,ran importancia cuando !e con!ideran !olu$ilidade! de ,a!e!. La !olu$ilidad de lo! ,a!e! aumenta al di!minuir la temperatura. La !olu$ilidad de lo! ,a!e! aumenta al aumentar la pre!in.

La !olu$ilidad e! una medida de la cantidad de !oluto 'ue !e di!ol%er( en cierto !ol%ente a una temperaturae!pecica. 4l dic)o 2lo !eme0ante di!uel%e a lo !eme0ante3 e! de ,ran a#uda para predecir la !olu$ilidad de una!u!tancia en un determinado !ol%ente. 4!ta e+pre!in !i,niica 'ue do! !u!tancia! cu#a! uer&a! intermoleculare!!ean del mi!mo tipo # ma,nitud" !on !olu$le! entre !.

T 4!te tema !e %er( con m(! detalle en el Mdulo I* al anali&ar la! propiedade! de lo! compue!to! or,(nico! einor,(nico!.

4&c&- Solu.ilidad de (ases en a(ua

4&c&$&- ",ecto de la 2resin

La pre!in e+terna" en la pr(ctica" no inlu#e !o$re la !olu$ilidad de !lido! # l'uido!" pero ! lo )ace de maneraimportante en la !olu$ilidad de lo! ,a!e!. La relacin cuantitati%a entre la !olu$ilidad de un ,a! # la pre!in e!t(

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Teora

dada por la Le# de enr# 'ue e!ta$lece 'ue la !olu$ilidad de un ,a! en un l'uido e! proporcional a la pre!in del,a! !o$re la di!olucin. 68lo aplicaremo! la le# conceptualmente" no matem(ticamente" pero e+i!te una manerade cuantiicar la !olu$ilidad en uncin de la pre!in # 1!te )a !ido un aporte mu# importante7.

La Le# de enr# !e puede entender cualitati%amente en uncin de la teora cin1tico-molecular. La cantidad de ,a!'ue !e di!ol%er( en un !ol%ente depende de la recuencia de c)o'ue de la! mol1cula! del ,a! con la !upericie dell'uido # de 'ue 'ueden atrapada! en la a!e l'uida. 8upon,amo! 'ue !e tiene un recipiente con un ,a! ene'uili$rio din(mico con una !olucin. 4n cada in!tante" el n;mero de mol1cula! de ,a! 'ue entran en la !olucin e!i,ual al n;mero de mol1cula! di!uelta! 'ue pa!an a la a!e ,a!eo!a 6>i,ura @G a7. 8i la pre!in parcial6recordemo! 'ue !e llama pre!in parcial de un ,a! en una me&cla ,a!eo!a" a la pre!in 'ue e0ercen la! mol1cula!de dic)o ,a! !o$re la! parede! del recipiente con!iderando 'ue ocupa todo el %olumen di!poni$le" como !ie!tu%iera !olo7 del ,a! e! ma#or 6>i,ura @G $7" !e di!uel%en m(! mol1cula! en el l'uido por'ue )a# m(!mol1cula! c)ocando contra la !upericie de 1!te. 4l proce!o contin;a )a!ta 'ue la concentracin de la di!olucin e!de nue%o tal 'ue el n;mero de mol1cula! por !e,undo 'ue !alen de la di!olucin e! i,ual al n;mero de mol1cula!'ue entran a ella. De$ido al aumento de la concentracin de mol1cula! tanto en la a!e ,a!eo!a como en la!olucin" e!te n;mero e! ma#or en la >i,ura @G $ 'ue en la >i,ura @G a" donde la pre!in parcial e! menor.

>i,ura @G

Interpretacin molecular de lale# de enr#i,ura @H 6a7 6$7

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+esta2ando (aseosasQ

Un claro e0emplo de e!to'ue aca$amo! de %er e! laeer%e!cencia 'ue !eproduce al a$rir una ,a!eo!a.

Ante! de tapar la $otella conla $e$ida" !e !omete a pre!in con una me&clade aire # CO@ !aturada con %apor de a,ua.De$ido a la alta pre!in parcial del CO@en lame&cla ,a!eo!a" la cantidad de e!te ,a! 'ue !e

di!uel%e en el rere!co e! muc)o ma#or 'ue la'ue !e di!ol%era en condicione! atmo!1rica!normale!. Cuando !e de!tapa la $otella"e!capan lo! ,a!e! )a!ta 'ue la pre!in en la$otella !e i,uala a la pre!in atmo!1rica" # lacantidad de CO@'ue permanece en la $e$idae!t( determinada !olamente por la pre!inparcial atmo!1rica normal del CO@" 'ue e!K"KKK= atm. 4l e+ce!o de CO@di!uelto !ale dela !olucin # e!to cau!a la eer%e!cencia.

!uestro ami(o el O=(enoQ

4l o+,eno di!uelto en el a,ua !upone unaimportante limitacin para lo! or,ani!mo! 'ue%i%en en e!te medio. Mientra! en un litro deaire )a# @KJ ml de o+,eno" en el a,ua"promedio" la cantidad 'ue !e lle,a a di!ol%ere! @ %ece! menor.

La !olu$ilidad de un ,a! en a,ua di!minu#emuc)o con la di!minucin de 2resin. 4n unla,o !ituado a KK m de altura" por e0emplo"con una pre!in atmo!1rica" por tanto" de K"atm!era!" el o+,eno 'ue !e puede di!ol%ere! muc)o meno! 'ue !i e!tu%iera a ni%el delmar.

Otro pro$lema importante e! 'ue la di,usindel o+,eno en el a,ua e! mu# lenta. Latur$ulencia de la! a,ua!" al a,itarla! #me&clarla!" acelera el proce!o de diu!in mile!de %ece! # e! por e!o undamental para la%ida. De a) la poca po!i$ilidad de %ida decierto! or,ani!mo! en a,ua! e!tancada!.


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Teora

Una %e& 'ue el a,ua lle,a a la temperatura de e$ullicin 6>i,ura @H $7 !e puede apreciar 'ue la! $ur$u0a! !on dema#or tamaEo # !e encuentran en todo el l'uido. 4!ta! nue%a! $ur$u0a! !on de %apor de a,ua # no de aire 6'ue

#a ue de!alo0ado del l'uido a medida 'ue aumenta$a la temperatura7.4!to mi!mo ocurre al de0ar un %a!o de ,a!eo!a uera de la )eladera. 9or 'u1 no! ,u!ta m(! la ,a!eo!a cuandoe!t( ra 'ue cuando e!t( a temperatura am$iente: or'ue la !en!acin 2picante3 de la! $ur$u0a! de CO @!o$renue!tra len,ua e! ma#or cuando e!t( ra 'ue cuando e!t( caliente. e!to !e de$e al )ec)o de 'ue )a# m(! CO@di!uelto cuando menor e! la temperatura de la ,a!eo!a 6no podemo! ol%idar 'ue al aumento de temperatura" !e!uma la di!minucin de la pre!in al !acarla del en%a!e" am$o! contri$u#en a 'ue la !olu$ilidad del CO@!eamenor7.

SRY>ICO @4n el ,r(ico !e o$!er%a como di!minu#e la

!olu$ilidad del CO@en a,ua dulce a medida'ue aumenta la temperatura.

4n la! !i,uiente! ta$la! !e indican al,uno! %alore! de !olu$ilidad de ,a!e! en a,ua" medido! a ? atm.

TAPLA ? TAPLA @

A%UA DULCE K [C ?@ [C @B [C

Nitr,eno @= ?H ?

O+,eno BG = @G

Di+ido de car$ono ?G? ???H GH@

A%UA DE MAR K [C ?@ [C @B [C

Nitr,eno ?B ?? J

O+,eno =H @H @@

Di+ido de car$ono ?B=H JBG FGG

SRY>ICO =4n el ,r(ico !e puede o$!er%ar 'ue lapendiente de la cur%a para el o+,eno e! m(!pronunciada 'ue para el nitr,eno. 4!to indica'ue la cantidad de o+,eno di!uelto en a,uadulce di!minu#e m(! r(pidamente 'ue la denitr,eno al aumentar la temperatura.

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Los 2eces y la contaminacin t)rmicaLa di!minucin de la !olu$ilidad del o+,eno molecular en a,uacaliente tiene una relacin directa con la contaminacint)rmica" e! decir" el aumento de la temperatura del am$iente6en particular lo! acu(tico!7 )a!ta temperatura! 'ue re!ultandaEina! para lo! !ere! 'ue lo )a$itan.Lo! ecolo,i!ta! e!t(n mu# preocupado! por el eecto de lacontaminacin t1rmica en la %ida acu(tica" principalmente lacau!ada por la! indu!tria! al utili&ar como reri,erante! la!a,ua! de la,o! # de ro! # de%ol%erla! a !u lec)o natural con%ario! ,rado! m(! de temperatura 'ue la )a$itual. Lo! pece!"al i,ual 'ue otro! animale! de !an,re ra" tienen muc)a ma#or

diicultad 'ue lo! )umano! para adaptar!e a la! r(pida!luctuacione! de la temperatura del medio. Un aumento en latemperatura del a,ua acelera !u meta$oli!mo" 'ue,eneralmente !e duplica cada ?K [C de aumento. Laaceleracin del meta$oli!mo aumenta la nece!idad de o+,enode lo! pece! al mi!mo tiempo 'ue di!minu#e el !umini!tro deo+,eno" de$ido a !u menor !olu$ilidad en a,ua caliente.

SOLUBILIDAD DE %ASES EN A%UA DULCE

0

10

20

!0&0

'0

0 (C 12 (C 2& (C

&EMPERA&URAS

SOLUBILIDAD'(l)l*

N)*r+,e-o

O./,e-o

0

'00

1000

1'00

2000

0 (C 12 (C 2& (C

&EMPERA&URA

SOL

UBILIDAD

'(l)l*

SOLUBILIDAD DE CO+EN A%UA DULCE


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Teora

4&d&- ur7as de solu.ilidad

Lo! dato! de !olu$ilidad para cada !u!tancia 6para un !ol%ente particular7 !e encuentran en ta$la!. Tam$i1npueden o$tener!e e!to! dato! de ,r(ico! denominado! cur%a! de !olu$ilidad. La! cur%a! de !olu$ilidadrepre!entan la %ariacin de la !olu$ilidad de un !oluto con la temperatura de la !olucin.

*eamo! un e0emplo< en la !i,uiente ta$la !e mue!tran lo! %alore! de !olu$ilidad en a,ua para di!tinta! !ale!.

TAPLA B

Temperatura 8OLUPILIDAD 6,X?KK , a,ua7

6[C7 ClO= NBCl NaCl Na@8OBK ="B @J"B ="G @K G"B =G"@ =F ?J"BBK ?B BK"F =F"F BH"HFK @B" BJ"? =G"= B"=HK =H" BH"@ =H"B B="G?KK G G"? =J"H B@"

SRY>ICO B

odemo! o$!er%ar en el ,r(ico 'ue la !olu$ilidad de una !u!tancia en un !ol%ente 6en e!te ca!o" a,ua7 puedeaumentar" disminuiro mantenerse casi constantecon el aumento de la temperatura.

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SOLUBILIDAD DE SALES EN A%UA

0

10

20

!0

&0

'0

60

0 20 &0 60 0 100

&EMPERA&URA ',C*

S

OLUBILIDAD

'-sal).//-

a-ua*

CIO!

N&CI

NaCI

Na2SO

&


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Teora

Seneralmente" la di!olucin de un !lido en un l'uido %a acompaEada por una %ariacin !i,niicati%a detemperatura" manie!tacin del a! llamado calor de disolucin. Ca!i !iempre !e trata de un enriamiento" 'ue e!tanto m(! nota$le cuanto ma#or e! el aumento de !olu$ilidad en uncin de la temperatura 6cur%a de !olu$ilidadcon pendiente pronunciada7.Lo! punto! de la! cur%a! repre!entan lo! %alore! m(+imo! de !oluto 'ue puede di!ol%er!e a cada temperatura. 4!decir" no! dan la concentracin 6en ,ramo! de !tX?KK , de !%7 de la !olucin !aturada para cada temperatura.Con ,r(ico! de e!te tipo podemo! !a$er la cantidad m(+ima de un !oluto particular 'ue podemo! di!ol%er en un!ol%ente" a di!tinta! temperatura!.

*eamo! e!to aplic(ndolo en un e0emplo concretoi,ura =B

La cantidad de !ol%ente aumenta #la cantidad de !oluto !e mantienecon!tante.

recipiente ? recipiente @ Relacin !olutoX!ol%ente XG X?K

De$1! tener en cuenta 'ue la di!minucin de la concentracin !e de$e 6en e!te ca!o7 al a,re,ado de !ol%ente"pero la cantidad de soluto 2ermanece constante.

Tam$i1n podemo! modiicar la concentracin de una !olucin a,re,ando !oluto" entonce! la )aramo! m(!concentrada

>i,ura =Aumenta la cantidad de !oluto # la de!ol%ente !e mantiene con!tante.

recipiente ? recipiente @ Relacin !olutoX!ol%ente XH GXH

o 'uitando !oluto" con lo cual la !olucin o$tenida !era meno! concentrada 'ue la ori,inal.

>i,ura =FDi!minu#e la cantidad de !oluto # lade !ol%ente !e mantiene con!tante.

recipiente ? recipiente @ Relacin !olutoX!ol%ente XH =XH

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Teora

4! mu# importante 'ue pueda! di!tin,uir entre di!ol%er un !oluto # diluir una !olucin. ara 'ue pueda!comprender me0or lo 'ue )emo! e+plicado en e!te mdulo %eremo! a continuacin al,uno! e0emplo! de pro$lema!re!uelto!.

Temas Química General 2

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