UNIDADES QUIMICAS Otra forma de expresar las concentraciones es por métodos químicos, estos se diferencian de los métodos FÍSICOS porque toman en cuenta.

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1 UNIDADES QUIMICAS Otra forma de expresar las concentraciones es por métodos químicos, estos se diferencian de los métodos FÍSICOS porque toman en cuenta la composición del soluto y en algunos casos la del disolvente (como en la fracción molar). Entre los métodos químicos más utilizados tenemos: a) la molaridad, b) la molalidad, c) la normalidad, y d) la fracción molar

2 En la solución de problemas por métodos químicos, es bastante común la conversión de una masa dada de soluto o disolvente a número de moles; basta recordar que la conversión se hace mediante la siguiente fórmula: Número de moles = masa del compuesto Masa molar del compuesto EJEMPLO: ¿Cuántos moles hay en 28.7 g de Na 2 SO 4 ? Datos Cálculos Respuesta m= 28.7 grs. Calculo de masa molar del Na2SO4. ∴ en 28,7 g n= ? Na = 2 x 23 = 46 hay 0.202 moles S = 1 x 32 = 32 Formula O = 4 x 16 = 64 = 142 g/mol n= m/Mm 28,7 n= 28,7 g = 0.202 moles 142 g/mol n=m/Mm

3 MOLARIDAD Este método es muy útil para expresar concentraciones cuando se utiliza equipo volumétrico tales como probetas, buretas o pipetas, sólo se necesita pesar cierta cantidad de soluto que corresponda a la concentración deseada y se adiciona suficiente disolvente hasta completar un volumen determinado en un matraz volumétrico aforado. La molaridad de una solución se define como la cantidad de soluto disuelto en moles por litro de solución. Molaridad (M) = Número de moles Litros de soluciòn M= n V

4 EJEMPLO: Calcule la molaridad de una solución que se preparó pesando 28.7 g de Na 2 SO 4 y añadiendo suficiente agua hasta aforar un volumen de 500 ml. Datos Cálculos m=28.7g Cálculo de los litros V= 500 ml Litros= 500 ml/1000 ml=0.5 l Mm=142g/mol n=0.202 moles M= 0.202 moles = 0.404 moles/l M? 0.5 l Respuesta Fórmula ∴ la molaridad de la solución es de M=n/V 0.404 M

5 EJEMPLO ¿Cuántos gramos de Kl hay en 360 ml de una solución 0.550 M?. Datos Fórmulas m=? V=360 ml Número de moles = molaridad x Litros de solución M=0.550 M n= M X V. Masa = Número de moles X masa molar m=n x Mm Cálculos n = 0.550 moles/L X 0.360 L n = 0.198 moles m = 0.198 moles X 166.0 g/mol m= 32.9 gramos de KI Respuesta ∴ hay 32.9 gramos en 360 ml de solución al 0.55 M

6 Molalidad Para preparar soluciones de una determinada molalidad en un disolvente, no se emplea un matraz aforado como en el caso de la molaridad, sino que se puede hacer en un vaso de precipitados y pesando con una balanza analítica, previo peso del vaso vacío para poderle restar el correspondiente valor. La molalidad (m) es el número de moles de soluto por kilogramo de solvente. Molalidad (m) = Número de moles Kilogramos de solvente m= n Kg. solv

7 EJEMPLO: Se agregan 5 gramos de Acido clorhídrico a 35 grs. de agua ¿cuál es la concentración de la solución o la Molalidad?

8  EJERCICIOS 1. Cuál es la molalidad de una disolución preparada al mezclar 4 kg de agua como disolvente con 0,14 mol de ácido clorhídrico (HCl) como soluto? 2.

9 Normalid ad  Normalidad (N): Es el número de equivalentes gramo de soluto contenidos en un litro de solución. N= eq-g solu v Equivalente-gramo es la cantidad de sustancia que reaccionaría con 1,008 gramos de hidrógeno, es decir, con un átomo-gramo de este elemento.

10 EJEMPLO Una solución contiene 0,74 g de Ca(OH) 2 por cada 500 ml. Calcula su normalidad. Datos m=0,74 g PE Ca(OH) 2 = 37 g/equiv N= ? Formulas N= nº equiv ; nº equiv = m V PE Cálculos Nº equiv = 0,74 g = 0,02 equiv N= 0,02 equiv = 0,04 equiv/L 37 g/equiv 0,5 L Respuesta ∴ la 〚〛es de 0.04 Normal

11 Fracción Molar X soluto = n soluto n soluto + n solvente Donde: X soluto : fracción molar de soluto n soluto : número de moles de soluto medido en [ mol ] n solvente : número de moles de solvente medido en [ mol ] X solvente = n solvente n soluto + n solvente Donde: X solvente : fracción molar de solvente n soluto : número de moles de soluto medido en [ mol ] n solvente : número de moles de solvente medido en [ mol ] X soluto + X solvente = 1 Donde: X soluto : fracción molar de soluto X solvente : fracción molar de solvente FRACCION MOLAR: expresa la cantidad de moles de cada componentes en relación a la totalidad de los moles de la disolución.

12 EJEMPLO Una solución está formada por 324 g de H 2 O y 120 g de CH 3 COOH. Calcula la fracción molar de cada uno. Datos m solu= 120 g CH 3 COOH. m solv= 324 g H 2 O X solu= ? X solv= ? Formulas X= n solu o n solv n totales n= m/Mm Cálculos Mm H 2 O 18 g / mol Mm CH 3 COOH = 60 g/mol n solu= 120 g = 2 moles n solv = 324 g = 18 moles 60 g/mol 18 g/mol

13 X solu = 2 = 0.1 moles 2 + 18 X solv = 18 = 0.9 moles 2 + 18 Respuesta ∴ la fracciòn molar es: Fracción molar del soluto 0.1 mol Fracción molar del solvente 0.9 mol Fracción molar de la solución 1 mol

14 EJERCICIOS PROPUESTOS 1.Calcular la molaridad de cada una de las soluciones siguientes:  1,50 g de KBr en 1,60 L de solución  2,78 g de Ca(N0 3 ) 2 en 150 ml de solución  2,50 g de Co (NO 3 ) 2 en 80 ml de solución 2.Calcule la cantidad en gramos de soluto que se necesita para preparar las siguientes soluciones acuosas:  500 ml de solución de NaBr0,110 M  250 ml de solución de CaS0,140 M  720 mI de solución de Na 2 SO 4 0,155 M 3.El amoniaco acuoso concentrado comercial tiene 29 % de NH3 en peso y tiene una densidad de 0,90 g/ml. ¿Cuál es la molaridad de esta solución?. 4.Una solución de ácido sulfúrico que contiene 571,6 g de H2 S04 por litro de solución tiene una densidad de 1,329 g/ml. Calcular: a)el porcentaje en peso y b)la molaridad del ácido sulfúrico en solución.

15 5. Cuántos gramos de CuSO 4. 5 H 2 O (M = 250) se requieren para preparar 150 mL de disolución de CuSO 4 (M= 160) 0,24 Molar? 6. ¿Qué masa de soluto se necesita para producir?: a.- 2,50 litros de disolución 1,20 M de NaOH. b.- 50 mL de disolución 0,01 M de AgNO 3 c.- 400 mL de disolución 1 M de hidróxido de zinc (Zn(OH) 2 ). 7. Se prepara una solución que contiene 69 g. de ión Sodio (PE=23 g/equiv) en 3000 cc¿Cuál es la normalidad de la solución? 8.- Determinar los g. de cromo (PE= 26 g/equiv) que hay que disolver para obtener 500 cc. De solución al 0,25 N. 9. Una solución de litio (PE= 7 g/equiv) se encuentra al 15%p-v. ¿Cuál es la Normalidad? 10. 25 g de eter etilico (C 2 H 5 OC 2 H 5 ) se han mezclado con 1 g de ácido esteárico C 17 H 35 COOH. ¿Cuál es la fracción molar de cada componente y de la solución? 11. 50 moles de agua han disuelto 2 moles de soluto. ¿Cuál es la fracción molar de cada componente y de la solución? 12. Una solución de agua (H 2 O) disuelta en alcohol (C 2 H 5 OH) esta al 20%p-p. ¿Cuál es la fracción molar de cada componente y de la solución?

16 Desarrollo 1) A) Datos: m=1,50 g. V=1,60 L Mm=119 C á lculos: M=0,0126 = 0,0079 moles/L. 1,60 Respuesta: La molaridad de la soluci ó n es de 0.0079 moles/L. Moles= m/Mm moles= 1,5/119 moles= 0,0126

17 B) Datos: a=2,78 g. V=150 ml = 0,15 L. Mm= 164 M=n n=gr. v Mm n= 2,78 164 n= 0,017 C á lculos: M=n v M= 0,017 0,15 M= 0,113 Respuestas: La molaridad de la soluci ó n es 0,113

18 C) Datos: a=2,5g V=80 ml = 0,08 L Mm= 183 C á lculos: M=moles n=m/Mm v n=2,5/183 n= 0,014 Co = 59 N=14 O3=48 Respuesta: La molaridad de la soluci ó n es 0,17 moles/L. M=0,014/0,08 M= 0,17 moles/l.

19 2) A) Datos: a=m ? V=500ml =0,5 L M=0,110 Mm=103 C á lculos: M=n v n=M x V n=0,110x0,5 n=0,055 moles Moles = a/Mm a= n x Mm a=0,055x103 a= 5,665 g Respuesta: Se necesita 5,665 g para preparar la soluci ó n de NaBr

20 B) Datos: a= m= ? V=250ml = 0,25 L M=0,140 Mm=72 Moles= a/Mm a=Mm x n a= 0,035x72 a=2,52 g C á lculos: M=n v n=M x v n= 0,140x0,25 n= 0,035 moles Respuesta: Se necesita 2,52 gramos para preparar la soluci ó n de CaS

21 C) Datos: a=m=? V=720 ml = 0,72 L M=0,155 Mm=142 C á lculos: M=n v n=M x v n= 0,72 x 0,155 n= 0,1116 moles Moles: a/Mm a= n x Mm a= 0,1116 x 142 a= 15,8472 g Respuesta: Se necesita 15,8472 gramos para preparar la soluci ó n Na 2 SO4

22 3) Datos: % p/p = 29 % d= 0,9 g/ml M=? Mm=17 C á lculos: % p/p= gr. de soluto x100 d=masa gr. de soluci ó n vol.. 29 = x (0,90 x 1000) x= 29 x 900 = 261 gramos soluto 100 Moles= 261 17 Moles = 15,35 M= 15,35 = 15,35 moles/L 1 Respuesta: La molaridad de la soluci ó n de amon í aco es 15,35 moles/L

23 4) Datos: a=m= 571,6 g v= 1 L. D=1,329 gr/ml % p/p=? M=? Mm=98 C á lculos: %p/p= gr. soluto x100 d x v = 571,6 x100 (1,329 x 1000) = 43 % Moles= a Mm moles= 571,6 g 98 g/mol moles= 5,83 M=n v M= 5,83 Moles 1L M=5,83 moles/L Respuesta: El % en p/p es 43 % y la molaridad del á cido sulf ú rico en soluci ó n es5,83 moles/L.

24 5) Datos: a=? V=150 ml = 0,15 L. Mm CuSO4x5H2O = 250 Mm CuSo4 =160 C á lculos: M=n v n=m x v n= 0,24 x 0,15 n=0,036 Moles= gr. Mm gr.= n x Mm gr.= 0,036 x 160 gr.= 5,76 160 5,76 250 x x= 5,76 x 250 160 X= 1440 160 x= 9 gr. Respuesta: Se necesitan 9 gramos de CuSO4 x 5H2O para preparar la soluci ó n.

25 6) A) Datos: v=2,5 M=1,20 Mm=40 a=? Moles=gr. Mm gr= n x Mm gr= 3 x 40 gr = 120 gramos. C á lculos: M=n v n= m x v n= 1,20 x 2,5 n= 3 moles Respuesta: Se necesitan 120 gramos de NaOH para preparar 2,5 L. De disoluci ó n 1,20 M.

26 B) Datos: v=50 ml = 0,05 L. M= 0,01 Mm= 170 a=? C á lculos: M=n v n= m x v n= 0,01 x 0,05 n= 0,0005 Moles= gr. Mm gr. = n x Mm gr.= 0,0005 x 170 gr.= 0,085 gramos. Respuesta: Se necesitan 0,085 gramos de AgNO3 para preparar 0,05 litros de disoluci ó n 0,01 M.

27 C) Datos: v= 400 ml = 0,4 L. M=1 Mm= 99,39 a=? C á lculos: M= n v n= m x v n= 1 x 0,4 n= 0,4 moles Moles= gr Mm gr= n x Mm gr= 0,4 x 99,39 gr = 39,76 gr.. Respuesta: Se necesita 36,76 gramos de Zn(OH)2 para preparar 0,4 l. De disoluci ó n 1 M.

28 7) Datos: a= 69 g. PE=23 gr/equiv. V=3000 cc = 3 L. N=? C á lculos: N= n° equiv. v N= 3 3 N= 1 N° equiv.= a PE n° equiv.= 69 23 n° equiv. = 3 Respuesta: La Normalidad (N) de la soluci ó n es 1 normal.

29 8) Datos: a=? PE= 26 gr/equiv. V= 500 ml = 0,5 L. N=0,25 C á lculos: N=n° equiv. V n° equiv= N x V n° equiv= 0,25 x 0,5 n° equiv=0,125 N° equiv.=a PE a= n° equiv x PE a=0,125 x 26 a=3,25 gr. Respuesta: Se necesita pesar 3,25 gramos de cromo para preparar una soluci ó n 0,25 N.

30 9) Datos: PE= 7 gr./equiv. % p-v= 15 % N=? N° equiv.= a PE n° equiv.=15 7 n° equiv.=2,14 C á lculos: N=n° equiv. V N=2,14 1 N=2,14 %p-v= gr.soluto ml soluto gr.soluto=15 x 100 100 gr.soluto= 15 Respuesta: La Normalidad (N) de una soluci ó n de litio al 15 % de p-v es de 2,14

31 10) Datos: a solu= 1 gr ( Mm=284) a solv= 25 gr (Mm=74) x solu=? x solv=? C á lculos: n= a Mm n= 1 284 n= 0,00035211 n= 25 74 n= 0,3378378 n= 0,0035211 0,3413589 n= 0,0103149 n= 0,3378378 0,3413589 n= 0,989685 Respuesta: - Fracci ó n molar de soluto 0,1 mol - Fracci ó n molar del solvente 0,9 mol - Fracci ó n molar de la soluci ó n 1 mol

32 11) Datos: moles de soluto= 50 moles de solvente= 2 a soluto=? a solvente=? C á lculos: a soluto= 50 (50+2) a soluto=50 52 a soluto= 0,9615384 a solv= 2 (50+2) a sol= 2 52 a solv= 0,0384615 Respuesta: Fracci ó n molar de soluto 0,9615384 Fracci ó n molar de solvente 0,0384615 Fracci ó n molar de la soluci ó n es 1

33 12) Datos: Mm H2O= 18 Mm C2H5oH = 46 % p-p= 20% C á lculos: %p/p=gr.soluto x100 gr.soluci ó n gr soluto= p/p x gr soluci ó n 100 gr soluto=20 x 100 100 gr soluto= 20 gr. x soluto= n° soluto n°solu+n°solv = 20 20+80 X soluto= 20 = 0,2 100 x solv.=80 = 0,8 100 Respuesta: La fracci ó n molar de soluto 0,2 La fracci ó n molar de solv. 0,8 La fracci ó n molar de la soluci ó n es 1