Disoluciones

Disolución Es una mezcla homogénea de 2 ó más Sustancias, cuyos componentes son: Soluto y Disolvente

Mezcla Homogénea Los componentes no se distinguen uno de otro. Ejemplo: agua de mar, gaseosa, Aire, aleaciones metálicas, etc.

1. Tipo de disolvente

a. Soluciones sólidas 1. Sólido - sólido: Aleaciones 2. Gas – sólido: Catalizador de H2/Pt 3. Líquido – sólido: Amalgamas

b. Soluciones líquidas 2. Sólido - Líquido : Salmuera 1. Líquido - Líquido : Agua/Etanol 2. Sólido - Líquido : Salmuera Suero fisiológico 3. Gas – Líquido : Soda

c. Soluciones Gaseosas 1. Gas – Gas : Aire 2. Líquido - Gas : Niebla 3. Sólido – Gas : Polvo en el aire

VISION MOLECULAR DEL PROCESO DE DISOLUCION La facilidad con la que una partícula de soluto sustituye a una molécula de disolvente depende de la fuerza relativa de tres tipos de interacciones: Interacción disolvente - disolvente Interacción soluto - soluto Interacción soluto – disolvente H disolución = H1 + H2 + H3

¿Qué es la solubilidad? Es una medida de la cantidad de soluto que se disuelve en cierta cantidad de disolvente a una temperatura determinada.

2. Clasificación de las soluciones de asegún la capacidad de disolución del soluto

Ejemplo 1. A 0 ºC la solubilidad del NaCl es de 37,5 g/100 g H2O. A la Tº dada: Clasifique las siguientes disoluciones: a) Una disolución que contenga 37,5 g de NaCl en 50 g de agua b) Una disolución que contenga 20 g NaCl en 100 g de agua. c) Una disolución que contenga 18,75 g NaCl en 50 g de agua.

Factores que afectan la solubilidad La solubilidad depende en general de: la temperatura la naturaleza del soluto y del disolvente la presión (En gases).

Factor Temperatura Tabla de solubilidades ( g de soluto en 100 g de agua) 0 º C 20 º C 40 º C 60 º C 80 º C Cloruro de Potasio 28 34 40 45 51 Sulfato de Cobre (II) 14 21 29 55 Nitrato de Potasio 13 32 64 110 169

Gráfico de solubilidad v/s Tº

Algunas excepciones Existen casos en donde un aumento de la Tº disminuye la solubilidad, por ejemplo la solubilidad del Ce2(SO4)3 en agua a O ºC es de 39,5g mientras que a 100 C es de 2,5 g.

Otros ejemplos

Según los datos indicados para el KNO3 1. Si, prepara una disolución acuosa saturada a 80ºC ¿Qué esperaría observar si luego la enfría a 0ºC? 2. Dispone de 25 g de KNO3, en un terrón y en una muestra finamente pulverizada ¿Cuál de las dos muestras se disolverá completamente a 20ºC? ¿Habrá algún cambio si agita la disolución? 3. Si, cambia el disolvente ¿Esperarías que los datos tabulados fueran similares? Solubilidad/100g H2O 0 º C 20 º C 40 º C 60 º C 80 º C Nitrato de Potasio 13g 32g 64g 110g 169g

Efecto de la temperatura Generalmente un aumento de la temperatura facilita el proceso de disolución de un soluto.

Efecto factor naturaleza soluto y soluto Situación problema ¿Por qué una mancha de aceite o una de I2, no son eliminadas con agua, pero si, con CCl4?

El agua es un disolvente molecular polar, por lo tanto tiene la capacidad para disociar sustancias de similar naturaleza como son las iónicas y moleculares polares como el HCl ó NH3.

Ejemplo Soluto Disolvente KCl CCl4 Agua Metanol CH3OH I2 Se dispone de la siguiente lista de solutos y disolventes . ¿En que casos al agregar el soluto en el disolvente existirá disolución? Justifique.

Naturaleza de soluto y disolvente En general se puede afirmar que: “Lo semejante disuelve a semejante”

Efecto factor presión Este es un factor que tiene efecto apreciable en la solubilidad de gases.

Efecto de la presión Experimentalmente se ha determinado que la solubilidad del gas es directamente proporcional a las presiones aplicadas.

Factores que aceleran el proceso de disolución Grado de división . Mientras más dividido este el soluto mayor es el área de contacto con el disolvente. Agitación. Se favorece el contacto del soluto y el disolvente

Unidades de concentración a) Porcentaje en masa (% m/m) b) Molaridad (M) c) Normalidad (N) d) Partes por millón (ppm)

a) Porcentaje en masa: % m/m ó % p/p . Es la cantidad en gramos de soluto disuelto en 100 g de disolución. % m/m = masa de soluto (g) x 100 masa de la disolución (g)

b) Molaridad (M) Es el número de moles de soluto disueltos en cada litro de disolución. M = moles de soluto . Volumen en litro de solución

Normalidad Equivalentes en un litro de solución N = eq eq = m 1,0 L Peq Peq = MM f

Pesos en equivalente de algunos ácidos, bases y sales Acidos Bases HCl = 36.46 g = 36,46 g 1 1 NaOH = 40,00 g = 40,00 g 1 1 H2SO4 = 98,00 g = 49,00 g 2 2 Ba(OH)2 = 171,36 g = 85,68 g 2

Sales AgNO3 = 169,9 g = 169,9 g 1 1 Na2CO3 = 106,00 g = 53,00 g 2 2 1 1 Na2CO3 = 106,00 g = 53,00 g 2 2 Na2SO4 = 142,06 g = 71,03 g 2 2 Fe2(SO4)3 =399,9g =66,65g 6 6 Na3PO4 =164,10 g =54,70 g 3 3 Ba(NO3)2=261,4g= 130,7g 2

NaCl = 58,44 g = 58,44 g 1 1 SO4= = 96,06 g = 48,03 g 2 2

Aplicación: cálculo de concentraciones 1. Una disolución contiene 8,5 g de NaNO3 por cada 500 g de disolución. Calcule: a) el % m/m e interprete este valor obtenido. b) la masa de soluto contenida en 100 g de disolución. c) la masa de soluto contenida en 100 g de disolvente.

2. Ejemplo a) Calcule el porcentaje m / m de una solución formada por 30,0 g de soluto y 170 g de solvente. b) ¿Cuál es la masa de la solución?

3. Ejemplo Se mezclan 5,00 g de ácido Clorhídrico (HCl), (M.M = 36,5 g/mol) con 35,00g de agua, formándose una disolución cuya densidad a 20 ºC es de 1,060 g/cm3. Calcule: a) El tanto por ciento en masa. b) La concentración en gramos por litro c) La Molaridad. Interpreta el valor obtenido d) ¿Qué volumen de ésta disolución contiene 3,89 g de HCl?¿Cuál es la masa de agua?

4. Ejemplo a)¿Cuál será la masa de un soluto en 200 ml de una disolución de concentración 12,0 g/L ? b)¿Cuál es la concentración molar de ésta disolución? Dato: M.M soluto= 56,7 g/mol

5. Ejemplo a) ¿Cuántos gramos de NiCl2 se necesitan para preparar 250 mL de una Solución 0.3 M? ¿Cómo procedes experimentalmente para preparar esta disolución? (M.M = 129,7 g/mol) b) ¿Cuántos mL de esta disolución Contienen 1,3 x 10 -3 moles de NiCl2?

6. Ejemplo a) ¿Cuál es la N y la M de una solución de H2SO4 al 13,0% en masa, cuya densidad de la solución es 1,090 g/mL? b) A qué volumen deben diluirse 100 mL de de ácido para preparar una solución 1,50 N?

7. Ejemplo Una solución contiene 3,30 g de Na2CO3*10H2O en cada 15 mL de solución. Determine la M y la N. Con cuántos mL de HAc 3,10 N reaccionarán 25,0 mL del carbonato de sodio de acuerdo a la ecuación: 2H+ + CO3=  H2O + CO2 Con cuántos mL de H2SO4 3,10 N reaccionarán 25,0 mL de carbonato?

Preparación de la disolución de NiCl2

Procedimiento para la preparación de una disolución

6. Ejemplo Determinar la Molaridad, de una disolución de ácido sulfúrico, H2SO4, cuya densidad es 1,800 g/ml y 98,0% m/m. ¿Cuántos mL de esta disolución contienen 3,2 g de H2SO4?

¿Qué se infiere al observar las siguientes disoluciones? Disoluciones de KMnO4

Diluciones Cuando se agrega más solvente a una solución concentrada, disminuye la concentración de la solución, pero el número de moles del soluto permanece constante.

Cálculos de dilución: nc = nd M c × V c = M d × V d Donde: M c : molaridad de la solución inicial V c : volumen de la solución inicial M d : molaridad de la solución final V d : volumen de la solución final

7. Ejemplo Indique: ¿Cómo prepararía experimentalmente 250 mL de ácido sulfúrico 2,0 M a partir de una disolución de ácido sulfúrico 18,0 M?          

8. Problema A 600 ml de una disolución 0,60 M de KCl (M.M = 74,5 g/mol) se le agregó solvente hasta completar 900 ml de la nueva disolución. a) Calcular la molaridad de la disolución final. b) Sí, se usan 25,7 mL de la disolución final ¿Cuál es la masa de KCl contenida en ese volumen?

Electrolitos y no electrolitos En general las sustancias químicas se clasifican según si conducen o no la corriente eléctrica en : Electrolitos fuertes Electrolitos débiles y No electrolitos.

Electrolito fuerte Electrolito débil

Disoluciones acuosas de electrolitos Al disolver en agua: cloruro de sodio, NaCl cloruro de magnesio, MgCl2 ácido clorhídrico, HCl hidróxido de sodio, NaOH y otros hidróxidos ácido acético, CH3COOH, amoniaco, NH3 etc.

Electrolitos Fuertes: Se disocian totalmente Conducen muy bien la electricidad, debido a la gran cantidad de iones que dejan en solución. Ejs. Compuestos iónicos: sales, hidróxidos Compuestos moleculares: ácidos

NaCl  Na+ (ac) + Cl- (ac) Electrolitos fuertes NaCl  Na+ (ac) + Cl- (ac) MgCl2  Mg2+ (ac) + 2 Cl- (ac) HCl + H2O  H3O+ (ac) + Cl- (ac) NaOH  Na+ (ac) + (OH)- (ac) Ba(OH)2  Ba+2 (ac) + 2(OH)- (ac)

Electrolitos Débiles: Se disocian parcialmente Conducen un pequeño flujo de corriente, debido a la pequeña cantidad de iones que dejan en solución Ejs. ácidos y bases débiles

Electrolitos débiles El ácido acético: CH3COOH + H2O  CH3COO- + H3O+ HAc + H2O  Ac - + H3O+ El Amoniaco : NH3 + H2O  NH4+ + OH -

No electrolitos: No conducen la electricidad, debido a que sus soluciones no dejan iones en solución. Ejs. Etanol, C2H5OH, azúcar, C12H22O11

Cálculos relacionados con disoluciones de electrolitos 1. ¿Cuál es la concentración de los iones Ca+2 y NO3-1, en 1,0 L de una disolución 0,35 M de Ca(NO3)2? 2. ¿Cuál es la concentración de una solución que resulta de mezclar 100 mL de KCl 0,50 M y 120 mL de una solución 0,20 M de KCl?

3.¿Cuál es la concentración de iones Na+ Cl-, Ca+2 y NO3-1 de una solución que resulta de mezclar 100 mL de Ca(NO3)2 1,5 M , 200 mL de una solución de NaCl 0,50 M y 50 mL de CaCl2 2,0 M?