DISOLUCIONES

SISTEMAS MATERIALES

METODOS DE SEPARACION DE MEZCLAS decantación destilación filtración

DISOLUCIÓN Es una mezcla homogénea de dos o mas sustancias cuyo tamaño molecular de las partículas sea inferior a 10─9 m. Se llama mezcla coloidal cuando el tamaño de partícula va de 10─9 m a 2 ·10─7 m. Se llama suspensión cuando el tamaño de las partículas es del orden de 2 ·10─7 m.

Las disoluciones Son mezclas homogéneas de dos o más sustancias que intervienen en proporciones variables. Las sustancias que las forman mantienen sus propiedades químicas, la disolución adquiere propiedades físicas propias y distintas a las de sus componentes.

Componentes de una disolución Son aquellas sustancias puras que se han mezclado para formarla. Hay una sustancia que está en mayor proporción y es el disolvente; la sustancia que está en menor proporción la denominamos soluto. SOLUTO + DISOLVENTE  DISOLUCIÓN

Clasificación de disoluciones Según el número de componentes. Según estado físico de soluto y disolvente. Según la proporción de los componentes. Según el carácter molecular de los componentes.

Según el número de componentes. Binarias Ternarias. ...

Según estado físico de soluto y disolvente. Soluto Disolvente Ejemplo Gas Gas Aire Líquido Gas Niebla Sólido Gas Humo Gas Líquido CO2 en agua Líquido Líquido Petróleo Sólido Líquido Azúcar-agua Gas Sólido H2 -platino Líquido Sólido Hg - cobre Sólido Sólido Aleaciones

Según la proporción de los componentes. Diluidas (baja concentración de soluto) Concentradas (alta concentración de soluto) Saturadas (no admiten mayor concentración de soluto)

Según el carácter molecular de los componentes Conductoras Los solutos están ionizados (electrolitos) tales como disoluciones de ácidos, bases o sales. No conductoras El soluto no está ionizado

Solubilidad Es la máxima cantidad de soluto que se puede disolver en una determinada cantidad de disolvente. La solubilidad varía con la temperatura (curvas de solubilidad).

FACTORES QUE AFECTAN A LA SOLUBILIDAD Interacciones soluto disolvente : ”Semejante disuelve a semejante”

FACTORES QUE AFECTAN A LA SOLUBILIDAD Efecto de la temperatura: En general la solubilidad de los sólidos aumenta con la temperatura y la de los gases disminuye al aumentar la temperatura

FACTORES QUE AFECTAN A LA SOLUBILIDAD Efecto de la presión: A una temperatura determinada, el aumento de la presión implica un incremento en la solubilidad del gas en el líquido.

CONCENTRACIÓN RELATIVA DE LAS SOLUCIONES Saturada Sobresaturada No-saturada

INFORMACION QUE APORTAN LAS ETIQUETAS DE LOS REACTIVOS

Concentración (formas de expresarla) gramos/litro Tanto por ciento en masa. Tanto por ciento masa-volumen. Partes por millón (ppm) Molaridad. Fracción molar. Molalidad. Normalidad (ya no se usa).

Concentración en gramos/litro. Expresa la masa en gramos de soluto por cada litro de disolución. msoluto (g) conc. (g/L) = ———————— Vdisolución (L)

Tanto por ciento en masa Expresa la masa en gramos de soluto por cada 100 g de disolución. m soluto % masa = ————————— 100 g de solución

Tanto por ciento masa-volumen Expresa la masa en gramos de soluto por cada 100 mL de disolución. m soluto % masa/volumen = ————————— 100 mL de solución

Molaridad (M ) Expresa la cantidad de soluto (en mol) por cada litro de disolución. n msoluto /Msoluto M = ——— = ——————— V (L) V (L) siendo V (L) el volumen de la disolución expresado en litros

INFORMACION QUE APORTAN LAS ETIQUETAS DE LOS REACTIVOS

Ejercicio: ¿ Cuál es la molaridad de la disolución obtenida al disolver 12,0 g de NaCl en agua destilada hasta obtener 250 mL de disolución? La molaridad de la disolución es: 12,0 g/58,5 g/mol NaCl M =  = 0,82 M 0,250 L solución

Ejercicio: ¿Cuál será la molaridad de una disolución de NH3 al 15,0 % en masa y de densidad 920 g/L? 15,0 g NH3 / 17 g/mol ———————————— = 8,11 M 100 g solución/ 920 g/L

Ejemplo: ¿Como prepararía 100 mL de una disolución 0,15 M de NaOH en agua a partir de NaOH comercial? Se necesitan 0,15 mol de NaOH· 40 g/mol 0,6 g NaOH ————————————— = ———————— 1000 mL de solución 100 mL de solución

Molaridad1· Volumen1 = Molaridad2 · Volumen2 DILUCIONES Preparación de disoluciones diluidas a partir de disoluciones más concentradas: moles de soluto en solución concentrada = moles de soluto en solución diluida Molaridad1· Volumen1 = Molaridad2 · Volumen2

Ejercicio: Se desea preparar 250 mL de una disolución de HCl 2,00M, sabiendo que el frasco de HCl tiene las siguientes indicaciones: d=1,18 g/mL; concentración = 35 % en masa 1.- Molaridad de la solución inicial 35 g HCl / 36,5 g/mol ————————————— = 11,3 mol/L 100 g solución /1180 g/L 2.- Dilución V= volumen de solución inicial que contiene la cantidad de soluto necesaria 0,250 L· 2,00 mol/L = V · 11,3 mol/L V = 0,044 L solución al 35 % en masa + agua ———————————————————— 0,250 L de solución 2,00 M

Prevención accidentes de

PARTES POR MILLON (ppm) Para disoluciones muy diluidas se utilizan: ppm: partes por millón (g/g, mg/L) ppm = (masa de soluto/masa de solución) · 106 ppm = % en masa · 104

Fracción molar () Expresa el cuociente entre el número de moles de soluto y el número de moles total (soluto más disolvente). nsoluto soluto = ————————— nsoluto + ndisolvente Igualmente ndisolvente disolvente = ————————— nsoluto + ndisolvente

nsoluto + ndisolvente soluto + disolvente = ————————— = 1 nsoluto + ndisolvente soluto + disolvente = ————————— = 1 nsoluto + ndisolvente Si hubiera más de un soluto siempre ocurrirá que la suma de las fracciones molares de todas las especies en disolución dará como resultado “1”.

Ejemplo: Calcular la fracción molar de CH4 y de C2H6 en una mezcla de 4,0 g de CH4 y 6,0 g de C2H6 y comprobar que la suma de ambas es la unidad. 4,0 g 6,0 g n (CH4) =———— = 0,25 mol; n (C2H6) =————= 0,20 mol 16 g/mol 30 g/mol n (CH4) 0,25 mol (CH4) = ———————— = ————————— = 0,56 n (CH4) + n (C2H6) 0,25 mol + 0,20 mol n (C2H6) 0,20 mol  (C2H6) = ———————— = ————————— = 0,44 n (CH4) + n (C2H6) 0,25 mol + 0,20 mol (CH4) +  (C2H6) = 0,56 + 0,44 = 1

Propiedades coligativas Las disoluciones tienen propiedades diferentes de las de los disolventes puros. Cuanto más concentradas estén las disoluciones más diferirán sus propiedades de las de los disolventes puros.

Propiedades coligativas Disminución de la presión de vapor. Aumento de temperatura de ebullición. Disminución de la temperatura de fusión. Presión osmótica (presión hidrostática necesaria para detener el flujo de disolvente puro a través de una membrana semipermeable).

Disminución de la presión de vapor El efecto de un soluto no volátil sobre un solvente volátil se demuestra en la experiencia de la figura en donde se coloca dos vasos, uno con agua y el otro con solución de azúcar y agua Después de un tiempo el volumen de agua disminuye y el de azúcar aumenta hasta que toda el agua se transfiere al azúcar.

Agua pura en equilibrio con su vapor El solvente (agua) en estado puro alcanza un equilibrio dinámico con una velocidad de pasaje de las moléculas de A vapor igual a la de condensación. Las moléculas de soluto retienen a las de agua haciendo mas lenta la vaporización y disminuyendo la cantidad de moléculas que se vaporizan como resultado macro se produce una disminución de la Pv del solvente volátil En el caso de los vasos al generarse un desequilibrio de Pv el solvente puro tiende a compensar las presiones pasando al vaso de solución de menor Pv Solución de azúcar Solvente agua en equilibrio con vapor de agua Moléculas De soluto

Ascenso ebulloscópico Elevación del punto de ebullición Si se agrega un soluto no volátil la Pv baja, en función de la ley de Rault, proporcionalmente a la cantidad de soluto P1=X1· P10 Para cada temperatura tendríamos una P1 menor que la presión P1 0 del solvente puro

Ascenso ebulloscópico Elevación del punto de ebullición Punto de ebullición es la temperatura que se alcanza cuando se igualan la presión de vapor y la presión externa. Punto de ebullición normal: para la P=1 atm. La línea azul es el punto de equilibrio del agua de la solución con su vapor y vemos que es una temperatura mayor que la del agua pura. Esto se denomina ascenso del punto de ebullición T0e Te Ke: constante molal de ascenso ebulloscópico m= moles soluto / kg de solvente (agua)

Descenso crioscópico Disminución del punto de congelación El agregado de un soluto cualquiera produce una disminución del punto de congelación. T0c Tc Kc: constante molal de disminución del punto de congelación ºC/m m= moles soluto / kg de solvente (agua)

Osmosis Presión osmótica El movimiento neto de solvente es siempre hacia la solución más concentrada Osmosis Presión osmótica SOLVENTE PURO O SOLUCIÓN DILUIDA OSMOSIS: (a) Movimiento neto de un disolvente desde el disolvente puro o de una solución con baja concentración de soluto hacia una solución con alta concentración de soluto (b) El proceso osmótico se detiene cuando la columna de solución de la izquierda alcanza la altura necesaria para ejercer una presión sobre la membrana suficiente para contrarrestar el movimiento neto del disolvente. En este punto la solución de la izquierda está más diluida, pero aún existe una diferencia de concentración entre las soluciones Membrana semi-permeable: permite el paso de moléculas de solvente pero no de las demás

Presión osmótica