Unidad IV. Soluciones Quimicas 2013

MSc. Parada, Escuela de Quimica. UES

Qu es una solucin?

La solucin es una mezcla homognea formada por dos o mas sustancias que no reaccionan entre si.

Una solucin esta formada por :

Soluto

Solvente


Soluto: Es aquel componente de la solucin que se

encuentra en menor cantidad (fase dispersa) y corresponde a la sustancia que se disuelve.

Solvente: Es aquel componente de la solucin que se encuentra en mayor cantidad (medio dispersante) y corresponde a la sustancia que disuelve al soluto.


Preparacin de una Solucin


Los solutos solubles en agua se clasifican como :

Electrolitos: Si se disocian en iones y sus disoluciones acuosas

conducen la corriente elctrica

No electrolitos: Si no se disocian en iones y sus disoluciones

acuosa no conducen la corriente elctrica.

Clasificacin de los electrolitos:

Electrolitos fuertes

Electrolitos dbiles

Electrolitos fuertes: a) cidos fuertes

b) bases fuertes

c) sales solubles


TIPOS DE SOLUCIONES

Dependiendo de la naturaleza de la fase, las soluciones

pueden ser:

Slidas

Liquidas

Gaseosas


SOLUCIN DISOLVENTE SOLUTO EJEMPLOS

Gaseosa Gas Gas Aire (N2, O2, Heetc)

Lquida Lquido Lquido Alcohol en H2O

Lquida Lquido Gas O2 en H2O, CO2 en H2O

Lquida Lquido Slido NaCl en H2O

Slida Slido Lquido Hg/Ag (amalgama)

Slida Slido Slido Zn/Sn (Latn)

Slida Slido Gas Hidrgeno en Paladio

TIPOS DE DISOLUCIONES

Ejemplo de soluciones.


a) Son mezclas homogneas y su composicin qumica es variable.

b) Las propiedades qumicas de los componentes de una disolucin no se alteran.

c) Las propiedades fsicas de la disolucin son diferentes a las del solvente puro: la

adicin de un soluto a un solvente aumenta su punto de ebullicin, disminuye su

punto de congelacin, y la presin de vapor de ste.

d) La cantidad de soluto y la cantidad de disolvente se encuentran en proporciones

que varan entre ciertos lmites. Normalmente el disolvente se encuentra en mayor

proporcin que el soluto, aunque no siempre es as. Ejemplo una solucin de 50%

etanol y 50% agua.

Caractersticas de las soluciones


e) Sus propiedades fsicas dependen de su concentracin:

Ejemplo:

Una disolucin HCl (cido clorhdrico) 12 mol/L tiene una

Densidad = 1,18 g/cm3

Una disolucin HCl (cido clorhdrico) 6 mol/L tiene una

Densidad = 1,10 g/cm3

f) Sus componentes pueden separarse por cambios de fases,

como la fusin, evaporacin, condensacin, destilacin,

cristalizacin y cromatografa.



g) Tienen ausencia de sedimentacin, es decir al someter una

disolucin a un proceso de centrifugacin las partculas del

soluto no sedimentan debido a que el tamao de las mismas son

inferiores a 10 Angstrom.

h) Son totalmente transparentes, es decir, permiten el paso de la luz.

i) Sus componente no pueden separarse por mtodos fsicos simples como decantacin, filtracin, centrifugacin, etc.



Proceso de disolucin

Las disoluciones se forman cuando las fuerzas de atraccin entre el soluto y el disolvente son de magnitud comparable con la atraccin entre partculas de soluto partculas del solvente.

El proceso de disolucin puede suceder de dos formas:

a) Hidratacin interaccin entre el soluto y molculas de agua.

b) Solvatacin - interaccin entre el soluto y molculas del disolvente.


1. Atracciones

disolvente-disolvente

2. Atracciones

soluto-soluto

3. Atracciones

disolvente-soluto

Habr disolucin slo si 3 es mayor que 1 y que 2

PROCESO DE DISOLUCIN

Fuerzas de atraccin


Hidratacin es el proceso en el cual un in se rodea de

molculas de agua (arregladas de manera especfica para que

exista atraccin).

Solvatacin es el proceso en el cual un in o molcula se rodea

de molculas de solvente (arregladas de manera especfica para

que exista atraccin).

El proceso de disolucin puede ser de dos formas:

+

Solvente Soluto Solucin


Cuando un slido inico se disuelve en agua, los cationes y

aniones se separan, dando lugar a iones hidratados. Cuando

se disuelve un soluto molecular, las molculas se integran en

la disolucin sin modificacin:

NaCl(s) + H2O Na+(ac) + Cl

-(ac) CH3OH(l)+ H2O CH3OH(ac)

Hidratacin y solvatacin MSc. Parada, Escuela de Quimica. UES

Disolucin de un compuesto Inico

CRISTAL AGUA MSc. Parada, Escuela de Quimica. UES

Disolucin de compuesto Molecular

Los compuestos covalentes no son disociados, son solvatados en solucin.

Ejemplo: C12H22O11 en agua

Agua

Azcar


Clasificacin de disoluciones slido liquido

Disolucin insaturada (no saturada)

Disolucin saturada

Disolucin sobresaturada


Clasificacin de disoluciones slido liquido.

a) Disolucin insaturada (no saturada): disolucin que contiene una concentracin menor de soluto que una solucin saturada a una temperatura determinada, en esta disolucin el soluto y el solvente no estn en equilibrio a esa temperatura; es decir, puede admitir ms soluto hasta alcanzar su grado de saturacin.

Ej.: La solubilidad del NaCl a 25C es de 37,5 g en 100 g de agua, una disolucin que contengan 20 g NaCl en 100 g de agua, es una solucin in saturada

Por su concentracin las disoluciones se pueden clasificar como:


Disolucin saturada

Es la solucin que contiene la mxima cantidad de soluto que se puede disolver en una cantidad dada de disolvente a una temperatura determinada, en esta disolucin hay un equilibrio entre la fase dispersa y el medio dispersante, ya que a esa temperatura el disolvente no es capaz de disolver ms soluto.

Ej.: La solubilidad del NaCl a 25C es de 37,5 g en 100 g de agua, una disolucin que contengan 38 g NaCl en 100 g de agua, es una solucin saturada. Los 0.5 g restantes permanecern en el fondo del vaso sin disolverse.


Disolucin sobresaturada

Solucin que contiene mayor cantidad de soluto que una solucin saturada a una temperatura determinada. Esta solucin representa un tipo de disolucin inestable, ya que tiene ms soluto disuelto del permitido ha esa temperatura. Para preparar este tipo de disolucin se agrega soluto en exceso y se aumenta la temperatura y luego se enfra el sistema lentamente.

Esta disolucin es inestable, por que

al aadir un cristal el soluto, en

exceso precipita; de igual manera

sucede con una disminucin brusca

de temperatura


INSATURADA SATURADA SOBRESATURADA

Ejemplo: Tipos de Disoluciones


d) Soluciones Diluidas: si la cantidad de soluto respecto del solvente es pequea.

Ejemplo: una solucin de 1 g de sal en 100 g de agua.

e) Soluciones Concentradas: si la proporcin de soluto con respecto del solvente es grande.

Ejemplo: una disolucin de 25 g de sal en 100 g de agua.


Expresar el concepto de solubilidad

La solubilidad es una medida de la cantidad mxima de soluto que se disuelve en una cantidad especfica de disolvente a una temperatura determinada (g de soluto / 100 g de agua).

Factores que afectan la solubilidad:

a) Naturaleza del soluto y del solvente

b) Temperatura

c) Presin


a) Naturaleza del soluto y del solvente: Las sustancias inicas y covalentes polares son solubles en otras sustancias polares, las sustancias no polares o apolares son solubles en sustancias no polares. Lo semejante disuelve a lo semejante.

Ejemplo: a) CCl4 en C6H6

b) C2H5OH en H2O

c) NaCl en H2O

Agua Gasolina

+ +

Aceite Aceite MSc. Parada, Escuela de Quimica. UES

b)Temperatura: Al aumentar la temperatura se favorece el movimiento de las molculas y hace que la energa de las partculas del slido sea alta y puedan abandonar la superficie disolvindose.

Para la mayor parte de los slidos disueltos en un lquido al aumentar la temperatura aumenta la solubilidad; por otra parte, la solubilidad de los gases en los lquidos disminuye al aumentar la temperatura


c) Presin: Este factor afecta cuando uno o ms componentes se encuentra en estado gaseoso, la solubilidad de un gas es directamente proporcional a la presin de ese gas sobre la solucin, a mayor presin mayor solubilidad del gas en el lquido.

I II IV Ejemplo:


Tamao de partculas

Temperatura

Grado de agitacin o mezclado

Concentracin

FACTORES QUE AFECTAN LA VELOCIDAD DE

DISOLUCIN


Tamao de partculas

Para que un slido se disuelva en un disolvente, la superficie del slido debe estar en contacto con el disolvente; y los cristales ms pequeos se disuelven con ms rapidez que los grandes (a mayor superficie de contacto mayor solubilidad).

Cristal Polvo


Temperatura

En la mayor parte de los casos la velocidad de disolucin de un slido aumenta con la temperatura, por lo que a mayor temperatura mayor velocidad de disolucin.


Grado de agitacin o mezclado

El efecto de la agitacin o mezclado es un proceso cintico. A mayor agitacin de un slido en un lquido mayor ser la velocidad de disolucin


Concentracin :

Cuando el soluto y el disolvente se mezclan por primera vez, la velocidad de disolucin es mxima: A medida que la concentracin de la solucin aumenta y se acerca ms a la saturacin, la velocidad de la disolucin disminuye significativamente.

Qu es concentracin? Es la cantidad de soluto

disuelta en una cantidad determinada de disolvente.


Formas de expresar la concentracin y sus unidades

Existen dos formas de expresar la concentracin de una disolucin:

Unidades fsicas de concentracin (porcentuales %p/p, p/v, v/v y ppm).

Unidades qumicas de concentracin (M, N, m, Osmolaridad).


Unidades fsicas de concentracin

a) Porcentaje peso - peso (% p/p): indica gramos de

soluto por cada 100 gramos de disolucin

Gramos de disolucin = gramos de soluto + gramos de disolvente

Ejercicios

g soluto =%p/p x g solucin

100g solucin =

g soluto

% p/px 100


Ejercicios

1. Calcule el porcentaje en masa de CaCl2 presente en una disolucin que contiene 16.5 g de CaCl2 en 456 g de solucin. 2. Cuntos gramos de disolvente se requieren para preparar una disolucin de 20 % de CuSO4 por masa que contenga 80 g de soluto? 3. Cul es el %p/p de una solucin de KOH que se prepara adicionando 2 g de KOH a 20 g de agua? 4. Cul es la masa de KNO3 presente en 300 g de disolucin acuosa al 10 % p/p? 5. Cul es la masa de agua requerida para preparar una disolucin al 10 % p/p de KMnO4 que tenga 2 g de KMnO4?


= 120 de HCl

= 100 mL de disolucin

1.5 g solucin

x 1 mL de disolucin

80 g de HCl

x 100 g de disolucin

Cuantos gr de HCl hay en 100mL de una disolucin de

HCl al 80% peso/peso y una densidad = 1.5 g /mL?


Porcentaje volumen - volumen (% v/v): se refiere al volumen de soluto por cada 100 mL de disolucin.

Ejemplos:

1. Cul es % v / v de una disolucin que contiene 1 mL de

cido en 40 mL de solucin?

2. Cuantos mL de etanol habra que emplear para preparar 500

mL de solucin al 60% v/v de alcohol?


Encuentre los mL de soluto presentes en 220 mL de solucin al 5% v/v.

%v/v =

mLde soluto

mL solucinx 100

Despejando : mL soluto mL soluto =%v/v x mL solucin

100

mLsoluto = 5 % x 220 mL

100 11mL =


Porcentaje peso - volumen (% p/v): indica el nmero de gramos de soluto que hay en cada 100 mL de disolucin.

Ejemplos:

1. Cul es el % p/v de dextrosa en una disolucin que contiene 10 g de soluto

en 80 mL de disolucin?

2. Encuentre los gramos de soluto presentes en 150 mL de una solucin al 2.4% p/v de NaI.

%p/v = g de soluto

mL solucinx 100

= 12.5 % p/v


3. Encuentre los mL de solucin presentes en 20g de KCl al

7.5%p/v.

g soluto =%p/v x mL solucin

100

2.4 % x 15 0 mL

100 3.6 g =

g soluto =

Despejar: g soluto:


Partes por milln ( ppm ) Las concentraciones de disoluciones muy diluidas se

expresan a menudo en partes por milln (ppm) o incluso en partes por billn (ppb). Estas unidades se emplean con frecuencia para expresar niveles extremadamente bajos de sustancias txicas.

Una concentracin de 1 ppm significa que est presente 1 parte (en cualquier unidad) en un milln de partes (en la misma unidad). Por ejemplo, segn la unidad seleccionada, 1ppm podra ser 1gramo en 1 milln de gramos, 1 gota en 1 milln de gotas, o 1mL en 1 milln de mililitros.

solucinKg

solutomgppm

solucinL

solutomgppm

1g = 1000 mg = 1x106 g

1g = 1x10-3 mg = 1x10-6 g


Se puede convertir ppm a ppb empleando la relacin. 1ppm = 1000 000 ppb

Para soluciones acuosas:

1ppm = 1 miligramo/litro (mg/L) = 1microgramo/mL(g/mL)

Ejemplo:

1. En Estados Unidos, el lmite federal de plomo en el agua de alcantarilla es

0.015 ppm. Exprese esta concentracin en: a) mg/L y b) ppb

Solucin:

a) La relacin 1 ppm = 1 mg/L proporciona el factor de conversin idneo.

Se multiplica la cantidad conocida (0.015 ppm) por el factor de conversin

1 mg/L

1 ppm= 0.015 mg/L0.015 ppm x


b) La conversin a ppb se puede hacer empleando la relacin 1 ppm = 1000

000 ppb

2 Una muestra de disolucin acuosa de 500 mL tiene 4 mg de fluoruro (F).

Cuntas ppm de fluoruro hay en la muestra?

3. Calcule las partes por milln de soluto de cada una de las siguientes

disoluciones:

a) 100 mg de Na+ en 800 mL.

b) 2 mg de Al+3 en 2 litros.

c) 200 g de NaCl en 300 mL.

d) 4 x 103 g de Au en 800 mL.

1 ppm0.015 ppm x 1 x 10

6 ppb= 15000 ppb


Unidades Qumicas de concentracin

Molaridad (M)

Normalidad (N)

molalidad (m)

Osmolaridad (Osm)


Molaridad ( M ) Es el nmero de moles de soluto contenido en un

litro de disolucin.

Una solucin 3 molar ( 3 M ) es aquella que contiene tres moles de soluto por litro de disolucin.

M =Moles de soluto

Litro de disolucin n =g soluto

masa molar del soluto

M =n

v

n = numero de moles

V = volumen en litros (L)

M =g de soluto

V x masa molar del soluto


Mtodo de preparacin de soluciones

1. Pesar la cantidad de soluto

2. Agregar a un frasco volumtrico

3. Aforar con agua


1. Calcule la molaridad de una disolucin que se prepar disolviendo 23.4 g de sulfato de sodio Na2SO4 en suficiente agua para formar 125 mL de disolucin.

2. Calcule la molaridad de una disolucin preparada disolviendo 5.0 g de glucosa,

C6H12 O6, en suficiente agua para formar 100 mL de disolucin.

3. Cuntos gramos de Na2SO4 se requieren para preparar 0.35 L de Na2SO4 0.50 M?

4. Partiendo de sacarosa slida, C12H22O11, describa cmo preparara 125 mL de disolucin de sacarosa 0.15 M.

5. Cuntos gramos de Na2SO4 hay en 250 mL de Na2SO4 0.20 M?

6. Cuntos mililitros de disolucin de Na2SO4 0.50 M se requieren para suministrar 0.038 moles de esta sal? 7. Cuntos gramos de AgNO3 , se necesitan para preparar 100 cm

3 de disolucin 1 M?

Problemas


a) Cuantos gramos de disolucin de cido ntrico concentrado debe utilizarse para preparar 250 ml 2.0 M de HNO3 . El cido ntrico concentrado tiene 70% en peso.

b) Si la densidad de la disolucin de HNO3 concentrado es 1.42 g/ml. Que volumen debe emplearse?

Relacin de densidad y % p/p con Molaridad

Solucin:

gHNO3 = 250 mL HNO3 x ( 2moles HNO3 ) x (63 g HNO3) x 100 g disolHNO3

1000 mL HNO3 1 mol HNO3

g HNO3 = 45 g HNO3

a)

b) ml HNO3 = 45.0 g HNO3 x 1 mL HNO3 = 31.7 ml HNO3

1.42 g HNO3

70 g HNO3


Normalidad (N) Es el nmero de equivalentes gramo de soluto

contenidos en un litro de disolucin.

N =# deEq-g soluto

Litro de disolucin

Cmo encontrar los pesos equivalente, para sales, cidos y bases?

Peso Eq. cidos =Masa molar

Nmero de hidrgenos

Peso Eq. bases =Masa molar

Nmero de grupos OH-MSc. Parada, Escuela de Quimica. UES

Ejercicios

Calcular los pesos equivalentes presentes en las siguientes sustancias.

a) AlCl3 b) K3 PO4 c) H2 SO4 d) NaOH e) HCl f)Al(OH)3

Encuentre el numero de equivalentes g, presentes en las siguientes soluciones:

a) 250 mL de una solucin de Na2H PO4 1.6 N b) 1.5 Litros de una solucin H2CO3 0.4 N

Cuantos gramos de KOH se necesitan para prepara 500 mL de una solucin 0.7 N

Qu volumen de solucin 0.2 N se puede preparar con 9 g de Ba(OH)2

Calcular la normalidad de una solucin que se obtiene al disolver 15 g de Ca SO4 hasta completar 2500 mL de solucin


Relacin entre M y N

La normalidad se puede relacionar con la molaridad por la siguiente ecuacin:

Para cidos, N = M x # H+

Para bases, N = M x # OH-,

Para sales, N = M x valencia del metal

N = (moles /L) x (Eq/mol) = Eq / L

N = (g/M.Molar)/ L) x (Eq /mol) = Eq/L

N= M

# H+

M = N

# OH-

M = N

valencia

, para cidos

, para bases

, para sales

Unidades de: H+, OH- y Valencia = Equiv/mol

La molaridad se puede relacionar con la normalidad por la siguiente ecuacin:


Ejercicios

Calcular la normalidad o molaridad segn sea el caso para las siguientes soluciones.

a) 2 L de una solucin 0.25 M de H2SO4

b) 750 mL de una solucin 2M de Al (OH)3

c) 2 L de una solucin 0.5 N de K2S

d) 1.5 N de Ca3 (PO4)2


Molalidad (m): Se define como: Es el nmero de moles de soluto contenidos en

un kilogramo de solvente.

m =n

Kg solventem =Moles de soluto

Kg de solvente

n =g soluto

masa molar del soluto


Ejemplo 1. Calcule la molalidad de las disoluciones siguientes:

a) 13.0 g de benceno, C6H6, disuelto en 17.0 g de tetracloruro de carbono CCl4; b) 5.85 g de NaCl disuelto en 0.240 L de agua.

2. Cuntos gramos de Al2(SO4)3 se necesitan para preparar una solucin 0.016 m en 87.62 g de agua. 3. Se prepara una disolucin con 1.69 g de NaCl en 869 g de H2O. Cul es la concentracin molal?

4. Cuntos gramos de AgNO3, se necesitan para preparar 300 cm3 de disolucin 1 m?



La dilucin es el procedimiento que se sigue para preparar una

disolucin menos concentrada a partir de una ms concentrada.

Diluciones

Preparacin de disoluciones por dilucin

Una solucin de concentracin conocida se puede diluir con agua, para preparar una solucin que tenga la concentracin deseada, cuando sta es menor que la de la solucin original.

Ejemplo:

2 M

0.5 M 2.0 M

Este mtodo puede hacer uso de cualquier unidad de volumen (mL y Litro) y de cualquier unidad de concentracin para los clculos que impliquen diluciones, pero no se debe cambiar de unidades durante los clculos.

Durante el proceso de dilucin los moles de soluto permanecen constantes, por lo tanto, podemos decir que:

moles iniciales = Cinicial x Vinicial

moles finales = Cfinal x Vfinal


Debido a que los moles iniciales y finales son iguales,

podemos escribir la ecuacin general para diluciones:

Cinicial x Vinicial = Cfinal x Vfinal

Ecuacin de dilucin: V1C1 = V2C2

V1C1 = volumen y concentracin inicial de la disolucin

V2C2 = volumen y concentracin final de la disolucin


M = 2 M M = 1.5 M M = 0.5 M

Ecuacin de dilucin: inicial inicial final finalV M = V M

V1 y V2 = mL o L

C1 y C2 = Concentracin: %, N, M

DILUCIN


V1C1 = V2C2

Ejemplo:

Preparar 250 mL 0.10 M deCuSO4, partiendo de una solucin de CuSO4 1.0M

V1 = (0.1M)(250ml)

1.0M

V1 = 25ml

V1 = C2V2

C1

MSc. Parada, Escuela de Quimica. UES 1.0 M 0.1 M 1.0 M

Qu volumen de HNO3 3 M se necesita para preparar 1.5 L de una disolucin

0.9 M.

Una muestra de 200mL de H2SO4 13 M se diluy con agua hasta un volumen

final de 500 mL. Cual es la concentracin molar de la solucin resultante?

A qu volumen deber diluirse 150 mL de una disolucin 2.5 M para obtener

una disolucin 0.12 M.

Ejercicios:


1. Describa como preparara 500 mL de una solucin 0.25 M

de KOH

2. Describa como preparara 250 mL de una solucin al 5 N

cido sulfrico

3. Como preparara una solucin al 7% p/v de permanganato

de potasio (KMnO4). Calcule la Molaridad que tiene esta

solucin.


3. Preparar 100 mL de solucin acuosa al 1.2 % p/v de sulfato de cobre II pentahidratado (CuSO4.5H2O)

4. Calcular la molaridad de la solucin anterior

a) Usando la frmula para realizar diluciones, calcular y medir el volumen necesario para preparar 100 mL de CuSO4.5H2O 0.016 M.

b) Calcular la normalidad de la solucin que prepar en b) y a partir de ella preparar 100 mL de solucin de CuSO4.5H2O 0.0010N.


Propiedades coligativas

Una propiedad coligativa es aquella que est directamente relacionada con el nmero de partculas de soluto no voltil disuelto en el solvente.

En gran medida, las propiedades coligativas son independientes de la naturaleza del soluto, del tamao de la partcula o de la masa molar, nicamente dependen de la concentracin de las partculas de soluto disueltas.


Propiedades coligativas

Descenso de la presin de vapor del disolvente.

Elevacin ebulloscpica o aumento en el punto

de ebullicin.

Descenso crioscpico o disminucin en el punto

de congelacin.

Presin osmtica.


Descenso de la presin de vapor del disolvente

Es la presin parcial que ejerce un vapor sobre un lquido, cuando el vapor est en equilibrio con el lquido. P = F/A

La presin de vapor de un disolvente disminuye cuando se le aade un soluto no voltil, este efecto es el resultado de dos factores:

a) La disminucin del nmero de molculas del

disolvente en la superficie libre.

b) La aparicin de fuerzas atractivas entre las

molculas del soluto y las molculas del

disolvente, dificultando su paso a vapor.

Solvente Solucin

Aumento del punto de ebullicin.

Tb = Kb m.

Tb es el aumento del punto de ebullicin

Tb :T - Tb

donde T es la temperatura de ebullicin de la solucin

Tb temperatura de ebullicin del disolvente puro.

Kb :constante ebulloscpica .

Su valor cuando el solvente es agua es 0,52C kg/mol

m:es la molalidad. (mol / kg solvente).

Temperatura de ebullicin, es la temperatura a la cual la presin

de vapor de un lquido igual a la presin atmosfrica.

Aumento del punto de ebullicin (P.E)

ToC = 100oC ToC = 100.52oC

Solvente Solucin

1mol NaCl 1 mol Na+ + 1mol Cl-

2 moles de partculas

La constante ebulloscpica (Ke) es caracterstica de cada disolvente (no depende de la naturaleza del soluto).

Esto significa que una disolucin 1 molal de cualquier soluto no voltil en agua manifiesta una elevacin ebulloscpica de 0,52 C.


Solvente Ke (C/m) Agua (H2O) 0,52 Benceno (C6H6) 2,53

CCl4 5,02 Etanol (C2H5OH) 1,22 Cloroformo (CHCl3) 3,63

Consecuencia de la disminucin de la presin de vapor

la temperatura de ebullicin de la disolucin es mayor

que la del disolvente puro.


Relacin de la presin de vapor y la temperatura de ebullicin

Descenso crioscopico o disminucin en el punto de congelacin

La temperatura de congelacin, es la temperatura a la cual la presin de vapor del lquido coincide con la presin de vapor del slido, es decir, el lquido se convierte en slido.


Tc = Kc m Kc = constante crioscpica del

disolvente

Tc al descenso crioscpico .

m : concentracin molal

Tc es el descenso crioscpico : Tc = Tc - T donde T es la

temperatura de congelacin de la solucin y Tc la

temperatura de congelacin del disolvente puro.

Kc la constante crioscpica del disolvente. Para el agua,

este valor es -1,86 C/mol/Kg. Esto significa que las

disoluciones molales (m =1) de cualquier soluto en agua

congela a -1,86 C.


Solvente Kc (C/m)

Agua (H2O) 1,86

Benceno (C6H6) 5,12

Etanol (C2H5OH) 1,99

cido actico (CH3COOH) 3,90

Naftaleno (C10H8) 6,90 MSc. Parada, Escuela de Quimica. UES

Relacin de la presin de vapor y la temperatura de congelacin

smosis y presin osmtica

Osmosis: Es el paso del solvente a travs de una membrana

semipermeable, desde una solucin de menor concentracin de

soluto hacia otro de mayor concentracin de soluto.


Menor concentracin Mayor concentracin

Membrana semipermeable Agua Azcar

Solucin diluida Solucin concentrada


Las membranas se clasifican en cuatro grupos

Permeables: permiten el paso del disolvente y de solutos coloidales y verdaderos.

Impermeables: no son atravesadas ni por solutos ni por el disolvente

Semipermeables: no permiten el paso de solutos, pero s del agua

dialticas: son permeables al agua y a solutos verdaderos, pero no a los solutos coloidales



Tipos de Membranas

MSc. Parada, Escuela de Quimica. UES Equilibrio

La Presin smotica (), es la presin necesaria para detener la smosis.

Presin osmtica ().

smosis


Pv = n R T

P = n R T

v

n/v = M

P =

= M R T

PRESIN OSMTICA

= M . R . T Donde:

: Presin Osmtica (atmsfera).

M: Molaridad de la disolucin (mol/L).

R: Constante de los gases (0.082 L . atm/mol . oK).

T: Temperatura absoluta (Kelvin). oK = 273 + oC


EJEMPLO

Determina la presin osmtica de una disolucin de sacarosa 0,10 mol/L en contacto con agua pura, a 20C.

20 + 273 = 293oK

= 0,10 (mol/L) . 0,082 (L.atm/mol.K) . 293 K

= M . R . T

= 2,4 atm


EJEMPLO

Cul es la concentracin molar de una disolucin que mostr una presin osmtica de 520 mmHg a 25C?

= M . R . T

X = 0,00684 atmsfera

Sabiendo

que:

760 mmHg =

5,20 mmHg

1 atmsfera X atmsfera

25 + 273 = 298 oK

Solucin:


EJEMPLO

Cul es la concentracin molar de una disolucin que mostr una presin osmtica de 520 mmHg a 25C?

= M . R . T

M

=

R . T

M

= 0.68atm

0,082(L.atm/mol.K). 298 K

M = 0.028 mol/litro

Solucin:

Despejar M


Cul es la presin osmtica de una disolucin que contiene 0,05 mol/L de glicerina a 25C?

25 + 273 = 298 oK

= 0,05 (mol/L) . 0,082 (L.atm/mol.K) . 298 oK

= M . R . T

= 1,22 atm

EJERCICIO


Cul es la presin osmtica de una disolucin acuosa de urea ((NH2)2CO) 1,36 M a 22C?

22 + 273 = 295 oK

= 1,36 (mol/L) . 0,082 (L.atm/mol.K) . 295 K

= M . R . T

= 32,898 atm

EJERCICIO


Cul es la concentracin molar de una disolucin que mostr una presin osmtica de 55,87 mmHg a 25C?

X= 0,0735 atmsfera

Sabiendo

que:

760 mmHg =

55,87 mmHg

1 atmsfera X atmsfera

25 + 273 = 298 K

EJERCICIO


= M . R . T

M

=

R . T

M

= 0,0735 atm

0,082(L.atm/mol.K). 298 K

M = 0,003 mol/litro

EJERCICIO

Cul es la concentracin molar de una disolucin que mostr una presin osmtica de 55,87 mmHg a 25C?


Encuentre la presin osmtica de una solucin de glucosa que

contiene 12 gr. de la sustancia en 500 ml de solucin a una

temperatura de 298K.

Masa molecular de la glucosa = (MM): 180 g/mol

Clculo de la molaridad:

Ejercicio:


Clculo de la presin osmtica

= C x R x T

= 0,13 g/mol x 0,082 L. atm x 298K ok- mol

= 3,176 atm



Ejercicio Ejercicio

Cul es la presin osmtica de una disolucin 0.7 M de NaCl a 20oC.

Una disolucin contiene 75 g de protena por litro, ejerce una presin osmtica de 25 mmHg a 25oC. Cul es la masa molar de la protena.

Una solucin desconocida tiene una presin osmtica de 2.9 atm a 25oC. Encuentre la molaridad de esa solucin?


Ejercicio

Cul es la presin osmtica de una disolucin 0.7 M de NaCl a 20oC.

Una disolucin contiene 75 g de protena por litro, ejerce una presin osmtica de 25 mmHg a 25oC. Cul es la masa molar de la protena.

Una solucin desconocida tiene una presin osmtica de 2.9 atm a 25oC. Encuentre la molaridad de esa solucin?

Soluciones isotnicas, son aqullas que manifiestan la misma concentracin o igual presin osmtica que la disolucin de referencia.

Soluciones hipotnicas, son aqullas que manifiestan menor concentracin o menor presin osmtica que la disolucin de referencia.

Soluciones hipertnicas, son aqullas que manifiestan mayor concentracin o mayor presin osmtica que la disolucin de referencia.


Tonicidad de una solucin

Si comparamos la presin osmtica de dos disoluciones

podemos definir tres tipos de disoluciones:

Efecto de las soluciones sobre el glbulo rojo

Crenacin

Equilibrio

Hemolisis

Plasmlisis:

Otra clula

0.6 M 0.6 M 0.6 M

0.9 M 0.6 M 0.2 M

Efecto de las soluciones sobre el glbulo rojo



Medio hipertnico Medio isotnico Medio hipotnico

Osmolaridad (Osm)

La osmolaridad, se define como la cantidad de partculas osmticamente activas de soluto disueltas en un litro de solucin.

El Osmol se define como un mol de cualquier combinacin de partculas ionizables.

1 osmol es la cantidad de sustancia que contiene 1 mol de particulas

Osm = M x No de partculas ionizables

Unidades: Osm =Osmoles

Litros (L)

Unidades de particulas: =Osmol

Mol

M = Molaridad


Ejercicios:

Encuentre el nmero de partculas que se producen al disolver en agua 1 mol de las siguientes sustancias.

a) NaOHH2O

b) Ca(OH)2

c) H3PO4

d) C6H11O6

e) HCl

f) Al2(SO4)3

g) CH3CH2OH

H2O

H2O

H2O

H2O

H2O

H2O

No. de partculas

Na+ + OH-

Ca+2 + 2OH-

3H+ + PO4-3

C6 H12 O6

H+ + Cl-

2Al+3 + 3SO4-2

CH3 CH2 OH



Ejercicio

Encuentre la osmolaridad de una solucin de 0.5 M de

Ba(OH)2

Encuentre la osmolaridad de una solucin de 0.3 N de

Na3PO4

Encuentre la osmolaridad de una solucin de 0.83 %p/v de

NaCl

Soluciones Verdaderas Son sistemas homogneos formados por 2 o ms

componentes, donde la cantidad del o los componentes dispersos puede variar entre ciertos lmites en forma continua.

Poseen las siguientes propiedades: ausencia de sedimentacin o separacin y homogeneidad. La fase dispersa toma el nombre de soluto y sus partculas no pueden observarse a simple vista, al microscopio ni al ultramicroscopio. El soluto no puede separarse por filtracin, solamente por destilacin o cristalizacin.



Solucin verdadera

Qu es un coloide?

Coloide: es un tipo especial de dispersin cuyas partculas no se asientan al reposar, permanecen en suspensin. El tamao de las partculas que posee es intermedio entre las soluciones verdaderas y las suspensiones.

Para clasificar una sustancia como coloidal, las dimensiones de las partculas del soluto estn comprendidas entre 10 y 100 nm, mientras que las molculas en solucin estn entre 0.1 y 10 nm.


Partes de un coloide


La fase dispersa o partculas dispersas: esta fase corresponde al soluto en las disoluciones, y est constituida por molculas sencillas o macromolculas como el almidn. Pueden actuar como partculas independientes o agruparse para formar estructuras mayores y bien organizadas.

La fase de la dispersin o medio dispersante: es la sustancia en la cual las partculas coloidales estn distribuidas. Esta fase corresponde al solvente en las soluciones. La leche es un coloide: la grasa constituye las partculas dispersas y el agua es el medio dispersante.

Los coloides estn compuestos de dos partes:


COLOIDE

Suspensiones

Son mezclas heterogneas formadas por un slido en polvo o pequeas partculas no solubles (fase dispersa) que se dispersan en un medio lquido (fase dispersante o dispersora).

Las suspensiones se diferencian de los coloides, principalmente en el tamao de las partculas de la fase dispersa. Las partculas en las suspensiones son visibles a nivel macroscpico y de los coloides a nivel microscpico. Adems al reposar las fases de una suspensin se separan, mientras que las de un coloide no lo hacen. La suspensin es filtrable, mientras que el coloide no es filtrable.



SUSPENSIN


Diferencias entre soluciones, coloides y suspensiones

Solucin Coloide Suspensin Tamao de las partculas: 0.1nm

Tamao de las partculas 10 y 100 nm

Mayores de 100nm

Una fase presente Dos fases presente Dos fases presente

Homognea En el lmite Heterognea

No se separa al reposar

No se separa al reposar

Se separa al reposar

Transparente Intermedia No transparente

Emulsiones Es un sistema constituido por dos lquidos inmiscibles

en los que el soluto se encuentra disperso en pequeas gotas, entre 0.1 y 10 m distribuidas en la fase continua y dispersante; son inestables y se les permite reposar por algn tiempo, las molculas de la fase dispersa (soluto) tienden a asociarse para construir una capa que puede precipitar o migrar a la superficie, segn la diferencia de densidades entre las dos fases. La produccin de emulsiones estables requiere de necesariamente de agentes emulsionantes que reduzcan la tensin superficial entre ambas fases.



Emulsiones

Los que se enamoran de la prctica sin la teora son como

los pilotos sin timn ni brjula, que nunca podrn saber a

dnde van. Leonardo Da Vinci

Unidad IV. Soluciones Quimicas 2013

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