PPTCES008CB33-A16V1 Clase Disoluciones I: mezclas, disoluciones y unidades porcentuales de concentración

Resumen de la clase anterior Reactivo limitante Reactivo que se consume primero en una reacción Rendimiento de una reacción TeóricoReal Cantidad de producto obtenido, si reacciona todo el reactivo limitante. Cantidad de producto obtenido realmente en una reacción.

Aprendizajes esperados Definir el concepto de mezcla y los diferentes tipos de mezclas. Conocer las principales técnicas de separación de mezclas. Diferenciar soluto de disolvente. Conocer las unidades porcentuales de concentración. Páginas del libro desde la 77 a la 81.

Pregunta oficial PSU Fuente : DEMRE - U. DE CHILE, Modelo de Prueba de Ciencias El siguiente esquema muestra un procedimiento experimental: Al respecto, ¿cuál de las siguientes afirmaciones es correcta? A) El matraz 2 contiene, después de un tiempo, una mezcla heterogénea. B) El matraz 2 contiene, después de un tiempo, mayoritariamente agua líquida. C) Es imposible separar el cloruro de sodio contenido en el matraz 1, porque es una mezcla homogénea. D) A medida que transcurre el tiempo, disminuye la concentración de la solución contenida en el matraz 1. E) La concentración de la solución contenida en el matraz 2, al término del experimento, es mayor a la concentración de la disolución contenida en el matraz 1.

1. Sustancias 2. Mezclas 3. Disoluciones 4. Unidades porcentuales de concentración

1. Sustancias Sustancias puras No se pueden separar en sustancias más simples por medios químicos. Compuestos Elementos Formados por átomos de dos o más elementos unidos químicamente en proporciones definidas. Cobre (Cu), potasio (K), oxígeno (O 2 ), carbono (C), entre otros. Agua (H 2 O), amoniaco (NH 3 ), benceno (C 6 H 6 ), entre otros. Forma de materia que tiene una composición definida y propiedades características

2. Mezclas Mezclas Los componentes no se distinguen. Una sola fase. Heterogéneas Homogéneas Se pueden distinguir sus componentes. Más de una fase. Sistemas materiales formados por dos o más sustancias puras en cantidades variables. No ocurren reacciones químicas entre los componentes. Cada uno de los componentes mantiene su identidad y propiedades químicas. Los componentes pueden separarse por medios físicos, tales como: destilación, filtración, tamizado, etc. Aun cuando no existen cambios químicos, algunas propiedades físicas de una mezcla, tales como el punto de fusión, pueden diferir respecto a las de sus componentes.

2. Mezclas 2.1 Tipos de mezclas 1) Suspensión  Tipo de mezcla: heterogénea  Fase dispersa: sólido en polvo o pequeñas partículas no solubles  Fase dispersante: líquido Diámetro partículas > 1x10 -4 cm Las partículas en las suspensiones son visibles a nivel macroscópico. Las suspensiones son filtrables.

2. Mezclas 2.1 Tipos de mezclas 2) Coloide Diámetro partículas entre y cm Efecto Tyndall → fenómeno físico de dispersión de la luz por las partículas coloidales en un líquido o un gas.  Fase dispersa: gas, sólido o líquido. Siempre en menor proporción.  Fase dispersante: gas, sólido o líquido

2. Mezclas 2.1 Tipos de mezclas 3) Disolución Diámetro partículas < cm Soluto + Disolvente = Disolución  Tipo de mezcla: homogénea  Soluto: sustancia disuelta  Disolvente: sustancia que produce la disolución. Se encuentra en menor proporción Puede ser uno o varios. Se encuentra en mayor proporción. Determina el estado de agregación de la solución. Dependiendo del número de componentes puede ser: Binaria Terciaria Cuaternaria, etc

De acuerdo a esto, al dividir una masa dada de una sustancia en corpúsculos muy pequeños, aumenta considerablemente su área superficial, incrementando su capacidad de adsorción. Lo anterior corresponde a A) un modelo. B) una teoría. C) una descripción. D) un supuesto. E) una ley. Pregunta HPC Ejercicio 8 “guía del alumno” A Comprensión Los coloides tienen una gran capacidad adsorbente, lo que puede explicarse mediante el siguiente cuadro: Habilidad de Pensamiento Científico: Explicación de la importancia de teorías y modelos para comprender la realidad, considerando su carácter sistémico, sintético y holístico, y dar respuesta a diversos fenómenos o situaciones problemas.

2.2 Técnicas de separación de mezclas Destilación Evaporación 2. Mezclas Los componentes de una mezcla pueden separarse mediante diversas técnicas que dependerán del estado de la mezcla y de los componentes. Separación mediante evaporaciones y condensaciones sucesivas, aprovechando los diferentes puntos de ebullición. Separación mediante evaporación cuando solo un componente es de interés. Se puede hacer por calentamiento o presión reducida.

2.2 Técnicas de separación de mezclas Decantación: método mecánico de separación de mezclas heterogéneas, que pueden estar formadas por un líquido y un sólido, o por dos líquidos. Se basa en la diferencia de densidad de los componentes. Filtración: corresponde al proceso de separación de sólidos en suspensión en un líquido mediante un medio poroso, que retiene los sólidos y permite el paso del líquido. Decantación Filtración Tamizado: método físico para separar partículas de diferentes tamaños al hacerlas pasar por un tamiz (colador). Es un método utilizado generalmente en mezclas de sólidos heterogéneos. Tamizado 2. Mezclas

Ejercitación Ejercicio 16 “guía del alumno” E Reconocimiento Respecto a los siguientes métodos de separación de mezclas, ¿cuál(es) se lleva(n) a cabo a partir de las diferencias en los puntos de ebullición de las sustancias que conforman la mezcla? I) Destilación II) Decantación III) Evaporación A) Solo I D) Solo I y II B) Solo II E) Solo I y III C) Solo III

Separación por métodos químicos Materia Compuestos Sustancias purasMezclas Elementos Separación por métodos físicos HomogéneasHeterogéneas Cuadro resumen

3. Disoluciones Corresponde a una mezcla homogénea, donde no existe reacción química entre el soluto y el disolvente. Estos coexisten en una misma fase y no pueden separarse por todos los métodos físicos. Por ejemplo, la decantación o la centrifugación no permiten su separación. El agua es el disolvente de la mayoría de las disoluciones (que reciben el nombre de disoluciones acuosas), por lo que se conoce como disolvente universal.

3. Disoluciones 3.1 Tipos de disoluciones SolutoDisolventeEstado disoluciónEjemplo Gas Aire GasLíquido Bebida gaseosa GasSólido H 2 en paladio Líquido Etanol en agua SólidoLíquido NaCl en agua Sólido Aleaciones metálicas Existen distintos tipos de disoluciones dependiendo el estado de agregación de sus componentes.

3. Disoluciones 3.2 Conductividad eléctrica Electrolitos → sustancias (solutos) que conducen la electricidad en disolución acuosa. 1)Fuertes: disociación completa. NaCl, NaOH, H 2 SO 4,.. 2) Débiles: disociación parcial. H 2 S, CH 3 COOH, H 2 CO 3,.. No electrolitos → sustancias (solutos) que NO conducen la electricidad en disolución acuosa. Ejemplos: C 6 H 12 O 6, C 12 H 22 O 11 Iones Conducen la corriente eléctrica Producen Cantidad Movilidad Conductividad de la disolución

3. Disoluciones 3.2 Conductividad eléctrica Conductividad de algunas muestras típicas. Conductividad a 25°C Agua ultrapura0,05 μS/cm Agua potable μS/cm Solución de suelo0,5 – 2,5 mS/cm Agua de mar53,0 mS/cm 5% NaOH223,0 mS/cm Disoluciones No electrolíticas Electrolíticas No conducen la electricidad Los solutos son compuestos covalentes No se disocian, solo se dispersan. Conducen la electricidad En general, los solutos son compuestos iónicos Disociación de sus iones constituyentes.

Una disolución acuosa de sal común (NaCl) puede considerarse como una disolución de tipo I) iónico. II) binario. III) molecular. Es (son) correcta(s) A) solo I. D) solo I y II. B) solo II. E) solo II y III. C) solo III. Ejercitación Ejercicio 13 “guía del alumno” D Comprensión

4. Unidades porcentuales de concentración Expresan la concentración mediante el porcentaje de soluto en la disolución, utilizando unidades físicas. Se utilizan tres tipos de unidades porcentuales: 1.Porcentaje masa/masa o peso/peso (% m/m o % p/p) 2.Porcentaje masa/volumen o peso/volumen (% m/v o % p/v) 3.Porcentaje volumen/volumen (% v/v)

4. Unidades porcentuales de concentración 4.1 Porcentaje masa/masa (% m/m) X g de soluto en 100 g de disolución ¿Cuál es el % m/m de una disolución formada por 30,0 gramos de soluto y 170 gramos de disolvente?

Ejercitación Ejercicio 10 “guía del alumno” D Aplicación ¿Cuántos gramos de azúcar están contenidos en 400 mL de una disolución acuosa (densidad: 1,50 g/mL) al 8% m/m de azúcar? A) 27 g D) 48 g B) 32 g E) 50 g C) 42 g

4. Unidades porcentuales de concentración 4.2 Porcentaje masa/volumen (% m/v) X g de soluto en 100 mL de disolución ¿Cuántos gramos de soluto se necesita para preparar 300 mL de disolución de yoduro potásico (KI) al 15% m/v?

Ejercitación Ejercicio 5 “guía del alumno” B Aplicación La masa molar de la glucosa (C 6 H 12 O 6 ) es 180 g/mol. ¿Cuántos mol de glucosa están contenidos en 6 litros de una disolución al 3% m/v? A) 0,1 mol D) 6,0 mol B) 1,0 mol E) 10,0 mol C) 3,0 mol

4. Unidades porcentuales de concentración 4.3 Porcentaje volumen/volumen (% v/v) X mL de soluto en 100 mL de disolución Un jarabe para la tos contiene 4,2% v/v de su ingrediente activo, ¿cuántos mL de ingrediente activo se consumen en una dosis de 20 mL de jarabe?

Ejercitación Ejercicio 14 “guía del alumno” D Aplicación El porcentaje volumen-volumen (% v/v) de una disolución acuosa (densidad: 1,0 g/mL) al 3,2% m/m de etanol (densidad: 0,8 g/mL) es A) 0,4% v/v D) 4,0% v/v B) 3,2% v/v E) 4,5% v/v C) 3,8% v/v

Pregunta oficial PSU Fuente : DEMRE - U. DE CHILE, Modelo de Prueba de Ciencias El siguiente esquema muestra un procedimiento experimental: Al respecto, ¿cuál de las siguientes afirmaciones es correcta? A) El matraz 2 contiene, después de un tiempo, una mezcla heterogénea. B) El matraz 2 contiene, después de un tiempo, mayoritariamente agua líquida. C) Es imposible separar el cloruro de sodio contenido en el matraz 1, porque es una mezcla homogénea. D) A medida que transcurre el tiempo, disminuye la concentración de la solución contenida en el matraz 1. E) La concentración de la solución contenida en el matraz 2, al término del experimento, es mayor a la concentración de la disolución contenida en el matraz 1. B Comprensión

Tabla de corrección ÍtemAlternativaUnidad temáticaHabilidad 1 D Disoluciones químicas Reconocimiento 2 A Disoluciones químicas Reconocimiento 3 C Disoluciones químicas ASE 4 E Disoluciones químicas Comprensión 5 B Disoluciones químicas Aplicación 6 D Disoluciones químicas Aplicación 7 C Disoluciones químicas Aplicación 8 A Disoluciones químicas Comprensión 9 B Disoluciones químicas Comprensión 10 D Disoluciones químicas Aplicación 11 D Disoluciones químicas Reconocimiento 12 E Disoluciones químicas Comprensión

Tabla de corrección ÍtemAlternativaUnidad temáticaHabilidad 13 D Disoluciones químicas Comprensión 14 D Disoluciones químicas Aplicación 15 C Disoluciones químicas ASE 16 E Disoluciones químicas Reconocimiento 17 B Disoluciones químicas Aplicación 18 C Disoluciones químicas Aplicación 19 E Disoluciones químicas Reconocimiento 20 D Disoluciones químicas Comprensión 21 E Disoluciones químicas ASE 22 C Disoluciones químicas Reconocimiento 23 B Disoluciones químicas ASE 24 D Disoluciones químicas Aplicación 25 D Disoluciones químicas Comprensión

Síntesis de la clase MATERIA Sustancias puras Mezclas Elementos Compuestos HomogéneasHeterogéneas SuspensiónColoideDisolución Ø > 10 –4 cm 10 –7 cm < Ø < 10 –4 cm Ø < 10 –7 cm

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