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Disoluciones y Propiedades Coligativas. ¿ Qué ocurre cuando aumenta la concentración de gases tóxicos como CO, CO 2 Y SO 2 en el aire? ¿qué tipo de.

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1 Disoluciones y Propiedades Coligativas

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3 ¿ Qué ocurre cuando aumenta la concentración de gases tóxicos como CO, CO 2 Y SO 2 en el aire? ¿qué tipo de mezcla es el smog?

4 L A CONCENTRACIÓN DE UNA DISOLUCIÓN ACUOSA Se estudiará la composición de las disoluciones desde un punto de vista cuantitativo. Ya que en forma cualitativa, se dice que la disolución es concentrada cuando contiene una gran cantidad de soluto en relación con la del disolvente, por el contrario es diluida si la cantidad de soluto es pequeña.

5 Para expresar la composición de una disolución, se utiliza el concepto de concentración de una disolución. Concentración : es la cantidad de soluto disuelto en una cantidad unitaria de disolvente o de disolución. Concentración Molar o Molaridad ( C) M = molaridad : cantidad de soluto ( mol) volumen de disolución ( L)

6 M OLARIDAD (M) Cantidad de moles de soluto que existen en un litro de solución.

7 Ejercicios Ejercicios

8 D ENSIDAD La densidad absoluta o masa específica de una sustancia es la masa de la unidad de volumen de esa sustancia. Se mide en g/cm 3

9 D ENSIDAD Un cubo de hielo flota en el agua porque su densidad es MENOR que la del agua. Un clavo se hunde en el agua porque su densidad es MAYOR que la del agua. El cloroformo (líquido) queda debajo del agua, porque su densidad es MAYOR que la del agua.

10 E XPRESIONES EN SOLUCIONES Porcentaje masa–masa (% m/m) o (% p/p) Es la masa de soluto que está contenida en 100 g de solución.

11 E XPRESIONES EN SOLUCIONES Porcentaje masa/ masa (% m/m) 12 g café+ 188 g agua =Solución 6% m/m

12 E XPRESIONES EN SOLUCIONES Porcentaje masa/volumen (% m/v) o % p/v Es la masa de soluto que se encuentra en 100 ml de solución.

13 E XPRESIONES EN SOLUCIONES Porcentaje Volumen-Volumen (% v/v) 20 ml Ac. acético+ 80 ml agua =Solución 20% V/V

14 E Una solución acuosa de vinagre (CH 3 COOH) 0,4 % p/v tiene: A) 0,4 gramos de vinagre en 1000 ml de solución. B) 0,4 gramos de vinagre en 1000 ml de solvente. C) 0,4 moles de vinagre en 100 ml de solución. D) 0,4 moles de vinagre en 100 ml de solvente. E) 0,4 gramos de vinagre en 100 ml de solución.

15 A Calcule % p/v si se dispone de 250 ml de una solución que contiene 15 g de HCN A) 6,0 % p/v B) 0,6 % p/v C) 60 % p/v D) 66 % p/v E) 0,06 % p/v

16 M OLALIDAD ( M ) Es la cantidad de moles de soluto que están disueltos en 1000 g (1 kg) de solvente.

17 C ONCENTRACIONES PEQUEÑAS Sustancia muy diluida en otra, es común emplear las relaciones partes por millón (ppm), partes por "billón" (ppb). El millón equivale a 10 6, el billón estadounidense, a Las partes por millón, se refiere a las partes de soluto en un millón de solución. Comúnmente se utiliza los miligramos de soluto por kilogramo de disolución. 1kg= mg.

18 P ARTES POR MILLÓN ( P. P. M.) Concentración usada para soluciones extremadamente diluidas. Corresponde a los miligramos de soluto disueltos en 1000 ml o 1 litro de solución ppm = 1500 mg / litro

19 F RACCIÓN M OLAR (X N ) La fracción molar o fracción en moles de soluto en una solución, es el cuociente entre la cantidad de moles del soluto y la cantidad total de moles en la solución (soluto + solvente). Moles soluto + moles solvente = moles solución X 1 : fracción molar soluto X 2 : fracción molar solvente n 1 : cantidad de moles del soluto n 2 : cantidad de moles del solvente

20 Ejemplo: Se tienen 2 moles de NaCl y 6 moles de H 2 O. ¿Cuál es la fracción molar del soluto? Moles soluto: 2 Moles solvente: 6 Moles solución: 8 Fracción molar soluto:

21 Preparación de disoluciones acuosas

22 D ILUCIÓN DE DISOLUCIONES Principio en que se basa: todo el soluto contenido en la disolución inicial más concentrada se encuentra en la disolución diluida final Representación de la dilución de una disolución

23 Siempre se cumple que Dilución de disoluciones Disolución concentrada (i) Disolución diluída (f)

24 Preparación de una disolución de K 2 Cr 2 O 4 0,0100M por dilución de una disolución de K 2 Cr 2 O 4 0,250M 10,0 mL de disolución concentrada K 2 Cr 2 O 4 0,250M 250 mL de disolución diluida K 2 Cr 2 O 4 0,0100M ni = nf Mi x Vi = Mf x Vf 0,250M x 10,0x10 -3 L = 0,0100 M x 0,250 L 2,5x10 -3 moles = 2,5x10 -3 moles

25 Ejercicio: Una muestra de 25,0 mL de HCl(ac) se diluye hasta 500,0 mL. Si la concentración de la disolución diluida resulta ser de 0,085 M, ¿cuál era la concentración de la disolución original? Se disponía de una disolución concentrada 1,70 M, de esta se tomó un volumen de 25,0 mL y se colocó en otro matraz y se le agregó agua (disolvente) hasta que se completó un volumen de 500,0 mL, de esta forma se obtuvo una nueva disolución que tiene una concentración 0,085 M, es decir, hay 0,085 moles de HCl por cada Litro de disolución, por tanto en 500 mL hay la mitad de los moles (0,0425n)

26 CIENCIA PASO A PASO PÁGINAS CIENCIA PASO A PASO PÁGINAS

27 S OLUBILIDAD Y SUS F ACTORES

28 Es la cantidad de soluto que a una determinada temperatura se disuelve en una cantidad de solvente dada. Corresponde a la concentración de una solución saturada

29 Por ejemplo la azúcar tiene una solubilidad de 20,4 gramos / 100 gramos de agua a 20º C Esto quiere decir que se disuelven 20,4 gramos de azúcar como máximo en 100 gramos de agua a 20ºC.

30 C LASIFICACIÓN DE LAS SOLUCIONES SEGÚN GRADO DE SATURACIÓN Solución saturada: son aquellas que presentan una cantidad de soluto disuelta igual a la solubilidad Solución insaturada: son aquellas que presentan una cantidad de soluto menor que su solubilidad Solución sobresaturada: son aquellos que presentan una cantidad de soluto disuelta mayor que la solubilidad. Estas soluciones son inestables y solo pueden existir en condiciones especiales.

31 E JERCICIOS Considere los siguientes datos de solubilidad para la sal KCl en función de la temperatura ( en gramos de soluto / 100 gramos de agua) 20º C40ºC80ºC Al respecto Califique las siguientes soluciones como: saturadas, insaturadas. 1)39 gramos de KCl disueltos en 100 gramos de agua a 40ºC………………………… 2)36 gramos de KCl disueltos en 100 gramos de agua a 50ºC………………………… saturadas insaturada

32 S OLUBILIDAD DE LÍQUIDOS Líquidos miscibles : son aquellos que se disuelven en cualquier proporción ( solubilidad infinita) es decir no hay limite de saturación. Ejemplo: alcohol y agua.

33 Líquidos inmiscibles: son aquellos que no se disuelven unos en otros ( solubilidad prácticamente nula). Ejemplo: aceite y agua.

34 Líquidos parcialmente miscibles : son aquellos en que cada uno se disuelve en otro hasta cierto grado, produciendo dos soluciones saturadas. Ejemplo: éter etílico y agua.

35 F ACTORES DE LA SOLUBILIDAD

36 E FECTO DE LA TEMPERATURA : Sólido- líquido « la solubilidad en el agua de las sustancias solidas aumenta con el incremento de la temperatura».

37 Líquido- gas « la solubilidad disminuye al incrementarse la temperatura, ya que el gas escapara de la disolución» ( en general la solubilidad de los gases es bastante baja y debe expresarse en ppm).

38 E FECTO DE LA PRESIÓN Solo afecta a sustancias gaseosas. La solubilidad de un gas sobre cualquier disolvente, aumenta al incrementar la presión del gas, sobre el disolvente, siempre que se mantenga constante la temperatura Al destapar la botella el gas escapa de la solución formando burbujas ( espuma). Al bajar la presión del gas, la solubilidad disminuye.

39 N ATURALEZA DEL SOLUTO Y DEL DISOLVENTE En general las sustancias iónicas son solubles en solventes polares. Las sustancias polares son solubles en solventes polares Las sustancias no polares son solubles en disolventes no polares. Es decir « lo semejante disuelve a lo semejante»

40 EJERCICIO 12 A 25 º C SE DISUELVE COMO MÁXIMO 180 G DE NITRATO DE SODIO EN 200 G DE AGUA. ( A ) ¿Q UÉ SIGNIFICA QUE ESTA DISOLUCIÓN ESTÉ SATURADA ? ( B ) ¿C UÁL ES LA SOLUBILIDAD DEL NITRATO DE SODIO EN AGUA A ESA TEMPERATURA ? ( C ) S I SE DISUELVE 50 G DE NITRATO DE SODIO EN 100 G DE AGUA A 25 º C, ¿ SE OBTIENE UNA DISOLUCIÓN SATURADA ? R AZONA LA RESPUESTA. # Contesta al apartado (a). Significa que dicha disolución no admite más soluto: se ha disuelto la máxima masa posible. # Contesta al apartado (b). Si 200 g de agua se disuelve como máximo 180 g de nitrato de sodio, en 100 g de agua se disolverá la mitad de soluto; por lo tanto, la solubilidad es 90 g de nitrato / 100 g de agua. # Contesta al apartado (c). No se obtiene una disolución saturada, ya que los 100 g de disolvente admiten hasta 90 g de nitrato de sodio y sólo se ha disuelto 50 g de dicho nitrato.

41 EJERCICIO 13 A PARTIR DE LAS CURVAS DE SOLUBILIDAD MOSTRADAS EN EL GRÁFICO, DETERMINA : ( A ) ¿C UÁL ES LA SOLUBILIDAD DEL NITRATO DE POTASIO A 25 º C? ( B ) ¿A QUÉ TEMPERATURA LA SOLUBILIDAD DEL NITRATO DE POTASIO ES DE 80 G /100 G DE AGUA ? ( C ) ¿Q UÉ MASA DE NITRATO DE POTASIO DEBE DISOLVERSE EN 150 G DE AGUA PARA OBTENER UNA DISOLUCIÓN SATURADA A 25 º C? # Contesta al apartado (a) 36 g/100 g agua # Contesta al apartado (b) 50 ºC # Contesta al apartado (c) ; Como la solubilidad del nitrato de potasio es de 36 g/100 g agua, para deducir la masa de nitrato que se disolverá en 150 g aplicamos la siguiente proporción:

42 EJERCICIO 14 ( A ) L EE EN LA GRÁFICA LAS SOLUBILIDADES DEL SULFATO DE COBRE, DEL CLORURO DE SODIO Y DEL NITRATO DE POTASIO A 20 º C. ( B ) ¿C UÁLES SON LAS SOLUBILIDADES DE ESTAS SALES A 60 º C? ( C ) ¿Q UÉ DIFERENCIAS OBSERVAS EN LA VARIACIÓN DE LA SOLUBILIDAD CON LA TEMPERATURA DE ESTAS TRES SALES ? # Contesta al apartado (a) # Contesta al apartado (b) # Contesta al apartado (c) solubilidad20 ºC60 ºC Nitrato de potasio 30 g/100 g agua105 g/100 g agua Sulfato de cobre 20 g/100 g agua45 g/100 g agua Cloruro de sodio 38 g/100 g agua39 g/100 g agua Vemos que la variación de la solubilidad con la temperatura es muy grande para el nitrato de potasio, moderada en el caso del sulfato de cobre y muy pequeña para el cloruro de sodio.

43 EJERCICIO 16 ¿C UÁNTOS GRAMOS DE CLORURO DE SODIO HAN DE DISOLVERSE EN 1500 G DE AGUA A 30 º C PARA OBTENER UNA DISOLUCIÓN SATURADA ? # Determina, a partir de la curva de solubilidad del cloruro de sodio, su solubilidad a 30 ºC. 38 g/100 g agua # Calcula la masa de cloruro de sodio que se disolverá. Como la solubilidad del cloruro de sodio es de 38 g/100 g agua, para deducir la masa de cloruro que se disolverá en 1500 g aplicamos la siguiente proporción:

44 LAS PROPIEDADES DE LAS DISOLUCIONES PROPIEDADES CONSTITUTIVAS PROPIEDADES COLIGATIVAS

45 Son aquellas propiedades que dependen directamente del numero de partículas de soluto en la solución y no de la naturaleza de las partículas de soluto.

46 Clasificación Descenso en la presión de vapor. Aumento del punto de ebullición. Disminución del punto de congelación. Presión Osmótica.

47 P RESIÓN DE VAPOR. Es una medida del número de moléculas que escapan de la superficie de un liquido por unidad de área. Según esto hay líquidos volátiles, como la acetona y el alcohol, que tienen presión de vapor alta, es decir, pasan con facilidad de liquido a gas, y líquidos no volátiles con una presión de vapor baja.

48 I- D ESCENSO EN LA P RESIÓN DE V APOR Una propiedad característica de los líquidos es su tendencia a evaporarse. Este proceso fue estudiado por Químico Frances Raoult.

49 Ley de Raoult : la presión de vapor de una solución diluida, de soluto no volátil y no iónico, es igual al producto de la presión de vapor del solvente puro y la fracción molar del solvente en la solución. Pv=Pºv · Xd Pv= presión de vapor de la solución. Pºv = presión de vapor del solvente puro. Xd= fracción molar del solvente en la solución. P = presión de vapor de la solución. P A = presión parcial del componente A P B = presión parcial del componente B. P = P A + P B Para mezclas de líquidos miscibles

50 P UNTO DE EBULLICIÓN (T E ) Es la temperatura a la cual la presión de vapor se iguala a la presión atmosférica.

51 II- A UMENTO DEL PUNTO DE EBULLICIÓN La presión de vapor de un líquido aumenta al aumentar la temperatura de un líquido que hierve, cuando su presión de vapor iguala a la presión externa o atmosférica que se ejerce sobre su superficie. Este fenómeno queda establecido por las siguientes ecuaciones: Teb=Teb-Tºeb Teb=Keb· m Teb= Variación de la temperatura de ebullición. Keb= Cte. ebulloscópica, depende de la naturaleza del disolvente. M= Molalidad. Teb= Temperatura de ebullición de la solución. Tºeb= Temperatura de ebullición del solvente puro.

52 P UNTO DE CONGELACIÓN ( T C ) Es la temperatura a la cual la presión de vapor del líquido y del sólido son iguales. A dicha temperatura el liquido se convierte en sólido.

53 III- D ESCENSO DEL PUNTO DE CONGELACIÓN El punto de congelación de una solución es siempre mas bajo que el del solvente puro. Como las moléculas del solvente en una solución están algo mas separadas entre si ( por partículas de soluto) de los que están en el solvente puro, la temperatura de la solución debe disminuir por debajo del punto de congelación del solvente puro para congelarla. TC = T ° C - TC TC = KC · M TC = VARIACIÓN DE LA TEMPERATURA DE CONGELACIÓN. KC = CONSTANTE CRIOSCÓPICA. M = MOLALIDAD TºC = TEMPERATURA DE CONGELACIÓN DEL SOLVENTE PURO. TC = TEMPERATURA DE LA DISOLUCIÓN. K C H 2 O = 1.86 °C/molal

54 IV- P RESIÓN O SMÓTICA Presión Osmótica ( ) y es la presión requerida para detener la osmosis; esta presión depende de la temperatura y de la concentración de la solución. =n R T V =Presión Osmótica (atm) V=Volumen de la solución (L) R=Constante de los gases ideales (0,082 L atm/ °K mol) n=Número de moles de soluto T=Temperatura (°K) =M R T Ecuación de Van`t Hoff

55 Paso de disolvente pero no de solutos entre dos disoluciones de distinta concentración separadas por una membrana semipermeable. Presión osmótica ( ) M: molaridad de la disolución. R: constante de los gases. T: temperatura absoluta. Presión que se requiere para detener la osmosis Osmosis

56 O SMOSIS - A PLICACIONES P RÁCTICAS Organismos Vivos Glóbulos rojos de la sangre (Hematíes) Solución Isotónica (igual concentración de iones en solución y célula Solución Hipertónica (mayor concentración de iones en solución que en célula Solución Hipotónica (menor concentración de iones en solución que en célula El glóbulo rojo se arrugará (plasmolisis) el glóbulo se hinchará (turgencia) y puede llegar a estallar (hemólisis)


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