Unidad de Disoluciones Contenidos: capítulos 1, 4 y 13

Objetivos de la clase Espontaneidad del proceso de disolución Disolución de sólidos en líquidos. Disolución de líquidos en líquidos (Miscibilidad) Disolución de gases en líquidos Efecto de la temperatura en la solubilidad Efecto de la presión en la solubilidad

Proceso de disolución Una disolución es una mezcla homogénea de dos o más sustancias. El medio de disolución es llamado disolvente (mayor cantidad). Las especies disueltas son llamadas soluto (menor cantidad). Tres estados de la materia (9 posibilidades de disoluciones)

Disoluciones homogéneas Tipos de disoluciones Disoluciones homogéneas Soluto Solvente Sólido Líquido NaCl en agua Líquido Líquido Etanol en agua Gas Líquido Bebidas carbonatadas Líquido Sólido Amalgama dental Solido Sólido alloys Gas Sólido H2 en paladio Gas Gas Aire Disoluciones heterogéneas Sólido Gas Polvo en aire Líquido Gas Nubes, niebla

Tipos de disoluciones Una disolución saturada contiene la máxima cantidad de un soluto que se disolverá en un disolvente en particular, a una temperatura específica. Una disolución no saturada contiene menor cantidad de soluto que la que es capaz de disolver. Una disolución sobresaturada contiene más soluto que el que puede haber en una disolución saturada.

Espontaneidad en el proceso de disolución Hay dos factores que afectan la disolución del soluto. Cambio en la entalpía (ΔH) de la disolución. Si Hsolución es exotérmico (< 0) disolución es favorecida. Si Hsolución es endotérmico (> 0) disolución no es favorecida.

Espontaneidad en el proceso de disolución Cambio en el desorden de la disolución Smezcla Si Smezcla incrementa (> 0) disolución es favorecida. Si Smezcla decrece (< 0) disolución no es favorecida. Por lo tanto, las mejores condiciones para disolución son: Proceso exotérmico. Hsolución < 0 Mayor desorden. Smezcla > 0

Espontaneidad en el proceso de disolución ¿Qué factores afectan a Hsolución? Hay una competencia entre distintos factores Las atracciones soluto-soluto como ion-ion, dipolo-dipolo, entre otras. Las atracciones solvente-solvente como los puentes de hidrógeno en el agua. Romper las atracciones soluto-soluto o solvente-solvente requieren de la absorción de energía.

Espontaneidad en el proceso de disolución Las atracciones soluto-solvente (Solvatación), liberan energía. Si la energía de solvatación es mayor a la suma de las interacciones soluto-soluto y solvente-solvente, la disolución es exotérmico, Hsolución < 0. Si la energía de solvatación es menor a la suma de las interacciones soluto-soluto y solvente-solvente, la disolución es, endotérmica Hsolution > 0.

Espontaneidad en el proceso de disolución DHsolución = DH1 + DH2 + DH3

Espontaneidad en el proceso de disolución

Disolución de sólidos en líquidos La energía liberada cuando un mol de celdas unitarias de un sólido es formado a partir de sus constituyentes iónicos en estado gaseoso, se conoce como energía de retículo cristalino.

Disolución de sólidos en líquidos Disolución es una competición entre: 1. Atracciones soluto-soluto. Energía de retículo cristalino para sólidos iónicos 2. Solvente-solvente Puentes de hidrógeno. 3. Soluto-solvente Solvatación o energía de hidratación

Disolución de sólidos en líquidos Solvatación

Disolución de sólidos en líquidos En una disolución la energía se libera cuando las partículas del soluto son disueltas. Esta energía es llamada energía de solvatación o de hidratación (cuando el disolvente es el agua). Observamos la disolución de una sal como el cloruro de calcio.

Disolución de sólidos en líquidos Ca OH2 H2O 2+ Cl- O H H H H H

Disolución de sólidos en líquidos La energía liberada cuando un mol de fórmulas unitarias se hidrata se conoce como: energía molar de hidratación.

Disolución de líquidos en líquidos Los líquidos polares son miscibles en otros líquidos polares. Generalmente los líquidos siguen la regla “igual disuelve a igual”. Moléculas polares son solubles en disolventes polares. Por ejemplo el metanol (CH3OH) es soluble en agua.

Disolución de líquidos en líquidos El tetracloruro de carbono es muy miscible en benceno.

Disolución de gases en líquidos Gases polares son más solubles en agua que los gases no polares. Algunos gases polares pueden formar puente de H con el agua. Otros incrementan su solubilidad reaccionando con el agua.

Disolución de gases en líquidos Pocos gases no polares son solubles en agua, por que reaccionan con ella. Debido a que los gases presentan interacciones soluto-soluto muy débiles, se disuelven en agua en procesos exotérmicos.

Efecto de la temperatura en la solubilidad ¿Cuál será el efecto de calentar o enfriar el agua en la cual deseamos disolver un sólido? Para procesos exotérmicos, el calor puede ser considerado como un producto: Calentar el agua decrece la solubilidad y enfriarla aumenta la solubilidad. Prediga el efecto sobre una disolución endotérmica:

Efecto de la temperatura en la solubilidad

Efecto de presión en la solubilidad Cambios en la presión tienen un pequeño efecto en la solubilidad de líquidos y sólidos en líquidos (son incomprensibles). Cambios en la presión producen un gran efecto en la solubilidad de gases en líquidos. La efervescencia al abrir una bebida carbonatada se debe al repentino cambio de presión. Aeroembolismo o embolismo.

Efecto de presión en la solubilidad El efecto de la presión sobre la solubilidad de los gases se describe mediante la Ley de Henry.

Efecto de presión en la solubilidad

Unidades de concentración Concentración molar o molaridad (M): Molalidad:

Unidades de concentración Fracción molar: Porcentaje masa en masa, % m/m:

Unidades de concentración Porcentaje masa en volumen, %m/v: Porcentaje volumen en volumen

Unidades de concentración Miligramos por litro (mg/L):