Expresiones de concentración Soluciones Definición Expresiones de concentración Preparación de Soluciones Factores que influyen en el proceso Diluciones Tipos de soluciones

DEFINICIÓN Solución: es una mezcla homogénea de dos o más componentes que se encuentran en una sola fase Estudiaremos las soluciones líquidas binarias Soluto es la sustancia que se disuelve y es el componente se encuentra en menor proporción. Solvente es la sustancia en la cual se produce la disolución y corresponde al componente que está en mayor proporción En las soluciones que contienen agua, generalmente se considera solvente el agua aún cuando se encuentre en menor proporción.

Mezcla Homogénea Una solución es un sistema homogéneo cuando las propiedades y la composición son idénticas en todo el sistema. Ejemplo café y azúcar

Mezcla Heterogénea Es una mezcla que presenta dos o más fases, no posee la misma composición y propiedades físico-químicas en toda su extensión. En esta mezcla sí es posible apreciar y separar los componentes de ella por métodos mecánicos o físicos Ej. Aceite y agua

Factores que influyen en el proceso de disolución a) La naturaleza del soluto y del solvente b) Temperatura c) Presión (para las disolución de gases).

Los solventes polares disuelven solutos iónicos o polares. ¿Cómo afecta la naturaleza del soluto y del solvente en el proceso de disolución? Los solventes polares disuelven solutos iónicos o polares. En general: “ Sustancias similares disuelven a sustancias similares”

Proceso de disolución Cuando una sustancia se disuelve en otra, las partículas de soluto se distribuyen en el solvente. La facilidad con que una partícula soluto reemplaza a una molécula de solvente depende de: La magnitud de las fuerzas de atracción de las moléculas del solvente entre sí La magnitud de las fuerzas de atracción de las moléculas del soluto entre sí La magnitud de las fuerzas de atracción de las moléculas del soluto y solvente

Soluciones acuosas ¿Qué sucede cuando se mezclan dos sustancias polares como agua y etanol? H H C H H C O Puentes de hidrógeno H H

Fuerzas de Van der Waals ¿Qué sucede si intentamos disolver CCl4 en agua? f- f+ CCl4 Fuerzas de Van der Waals H2O f+ f+ 2 fases

Soluciones en solventes no polares ¿Qué sucede sí mezclamos dos compuestos líquidos apolares como el CCl4 y el benceno? f- f- f- f+ f+ f+ f+ f+ f+ f+ f+ f+

Soluciones ¿Qué sucede con la solubilidad de los sólidos? Rojo y verde: iones del cristal - Turquesa: moléculas del agua

¿Cómo afecta la temperatura a una solución de un soluto sólido en un líquido?

Depende de la reacción En un proceso endotérmico (absorbe calor) , al aumentar la temperatura aumenta la solubilidad En un proceso exotérmico (libera calor), al aumentar la temperatura disminuye la solubilidad

Efecto de la temperatura en la disolución de gases La disolución de gases en soluciones acuosas disminuye con el aumento de la temperatura.

Solubilidad de gases en líquidos disminuye a medida que aumenta la temperatura

Efecto de la presión en la disolución de gases La solubilidad de un gas en un líquido es directamente proporcional a la presión que ejerce el gas sobre el líquido Ley de Henry: C a P C = k · p K depende de la naturaleza del gas y del solvente y la temperatura. Si la presión de un gas aumenta  Aumenta su solubilidad.

Expresiones de concentración Indican las proporciones relativas de soluto y solvente en una solución Expresiones Cualitativas Expresiones Cuantitativas

Expresión cualitativa basada en la solubilidad La solubilidad de un soluto es la cantidad máxima de soluto que se disuelve en una cantidad fija de solvente a una temperatura determinada. Ejemplo: si agregamos NaCl a 100 g de agua a 0º C, solamente 35.7gde la sal se disolverá. En este caso estaremos en presencia de una solución saturada.

Soluciones insaturadas y sobresaturadas Si la solución contiene menos soluto que el necesario para la saturación, estaremos en presencia de una solución no saturada o insaturada. Cuando la cantidad de soluto disuelto se encuentra en mayor proporción que la esperada para la solución saturada, a una determinada temperatura, nos encontramos frente a una solución sobresaturada o supersaturada.

Métodos cuantitativos de expresión de concentración A) Métodos basados en los pesos relativos de los componentes de la solución: Porcentaje peso-peso (% p/p) Molalidad (m) c) Fracción Molar (X)

Porcentaje peso-peso: (% p/p) Indica la cantidad en gramos de soluto que hay en 100 gramos de solución. Ejemplo: una solución acuosa al 20 % p/p de NaCl. Esto implica que se disolvieron 20 g de NaCl en agua suficiente como para obtener 100 g de solución. La solución está compuesta por: Solución = soluto + solvente 100g = 20g + x x = 80g

¿Cómo prepararía 50 g de solución de BaCl2 al 12% p/p, partiendo el BaCl2.2H2O y agua pura ? PM BaCl2.2H2O = 244 PM BaCl2= 208 12 g 100 g solución x 50 g solución x = 6 g BaCl2 244 g BaCl2 . 2H2O 208 g BaCl2 x 6 g x = 7, 036 g BaCl2 x 2H2O

Molalidad (m) Expresa el número de moles de soluto disueltos por cada 1000 gramos de solvente . Ejemplo:una solución 2m de glucosa, implica que se disolvió 2 moles de glucosa en 1000 g de agua.

Una solución 1 m Na Cl contiene 1 mol de NaCl en 1.000 g de solvente 1 mol de NaCl pesa 58,5 g La solución contiene: 58,5 g soluto 1000,0 g solvente 1058,5 g solución

Una solución 0,25 m de glucosa contendrá 0,25 moles de soluto en 1.000 g de agua, Veamos a cuantos gramos Corresponde 0,25 moles de glucosa. 1 mol de glucosa pesa 180 g 0,25 mol de glucosa pesa x x = 45 g la solución contendrá 45 g soluto 1000 g solvente 1045 g solución

¿Que molalidad tendrá una solución formada por 9 g de glucosa y 100 g de H2O? Como la molalidad expresa el nº de moles que hay en 1000 g de solvente, primero debemos calcular cuánta glucosa habría en esta cantidad de solvente: 9 g 100 g H2O x 1000 g H2O x = 90 g Ahora debemos transformar los gramos de glucosa a moles (PM = 180) Moles = g = 90 = 0,5 PM 180 la solución de glucosa es 0,5 m

Se dispone de 500 g de una solución de urea en agua que contiene 12 g de urea (CO-(NH2)2. Se desea conocer la molalidad de la solución. Primero necesitamos conocer el peso del solvente en la solución: Peso solución = peso soluto + peso solvente 500 g = 12 g + x 488 g = peso solvente Ahora calculamos la cantidad de soluto en 1000 g de agua 12 g 488 g H2O x 1000 g H2O X = 24, 59 g de soluto en 1.000 g solvente

¿a cuántos moles de urea corresponden 24,59 g? PM urea = 60 nº moles = g = 24,59 = 0,409 m PM 60

Fracción Molar (X) Se define como la relación entre el número de moles de un componente en particular en la solución y el número de moles de todas las especies presentes en la solución. Por lo tanto, una solución tiene asociada dos fracciones molares: la del soluto y la del solvente

Determinar la fracción molar del solvente y del soluto en una solución 2 m de NaCl nº moles de NaCl = 2 moles nº moles de H2O = 1000 g = 55,5 moles 18 X NaCl = 2 = 2 = 0,035 2 + 55,5 57,5 X H2O = 55,5 = 0,965 57,5 La suma de las fracciones molares de los componentes de la solución es igual a 1

Métodos cuantitativos de expresión de concentración B) Métodos basados en el peso del soluto por unidad de volumen: Porcentaje peso-volumen (% p/v) Molaridad (M) c) Normalidad (N)

Porcentaje peso-volumen(% p/v) Expresa la cantidad en gramos de soluto, que hay en 100 mL de solución Ejemplo, si tenemos una solución acuosa de KCl al 20 % quiere decir que en 100 mL de solución se encuentran disueltos 20 g de KCl.

No se conoce directamente el peso del solvente ni de la Solución. Se necesita la densidad d = m V Ej: se toman 10 ml y pesan 13 g d = 13 = 1,3 g/ml 10 1 ml de la solución pesa 1,3 g

Ej: tenemos una solución de ácido sulfurico 49% p/p, su densidad es 1,3 g/ml. Calcular el % p/v 1 ml pesa 1,3 g 100 ml pesan 130 g Sabemos que 100 g de la solución contienen 49 g de soluto 130 g x x = 63,7 %p/v % p/v = % p/p x d

Molaridad (M) La molaridad se define como el número de moles de soluto presentes en un 1000 ml de solución. Ejemplo, una solución 1M de NaCl contiene 1 mol de NaCl ( 58,5 g) en 1 litro de solución.

Calcular la molaridad de una solución que contiene 10 g de NaOH en 100 ml de solución 10 g 100 ml x 1000 ml x= 100 g en 1000 ml 1 mol pesa 40 g x 100 g X = 2,5 M

Preparación de Soluciones Preparar 1 litro de una solución 2,5 M de NaOH: PM NaOH = 40 g 2,5 moles pesan 100 g

Soluciones Disolver los 100 g de NaOH en agua destilada

Soluciones Enrasar a 1000 ml con agua destilada 1000 ml

Dilución Sacar 100 ml de la solucion 2,5 M de NaoH

Dilución Vaciar los 100 ml de NaOH 2,5 M a un matraz aforado de 500 ml

Dilución Enrasar a 500 ml con agua destilada 500 ml 100 ml

Dilución ¿Cuántos moles de NaOH hay en los 100 ml? ¿Qué molaridad posee dicha solución? ¿Cuántos moles de NaOH hay en los 500 ml? ¿Qué molaridad tiene la solución diluida?

Normalidad (N) Se define como el número de equivalente-gramo (eq-g) de soluto en 1000 ml de solución Cual es la normalidad de una solución que contiene 2 g de Ca(OH)2 en 200 ml de solución 2 g 250 ml x 1000 ml x = 8 g PE = PM = 74 = 37 1 eq-g 37 g 2 2 x 8 g x = 0,216 N

Ej: tenemos una solución de H3PO4 (PM=98) 49% p/p y densidad 1,3 g/ml. Calcular la molalidad, % p/v, M, N. 49 g de soluto en 100 g de solución 51 g de solvente 49 g soluto 51 g solvente x 1000 g x = 960,8 g de soluto n = g = 960,8 g = 9,8 m PM 98

b) % p/v 1 ml pesa 1,3 g 100 ml 130 g 49 g de soluto 100 g solución x 130 g x = 63,7 %p/v c) Tenemos 63,7 g 100 ml solución x 1000 ml x = 637 g n = 637 = 6,5 M 98

d) PE = PM = 98 = 32,6 3 3 1 eq-g 32,6 g x 637 g x = 19,5 N