PPTCTC001TC33-A15V1 PPTCTC044TC33-A16V1 Clase Disoluciones II: unidades químicas de concentración y dilución.

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1 PPTCTC001TC33-A15V1 PPTCTC044TC33-A16V1 Clase Disoluciones II: unidades químicas de concentración y dilución

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

3 Aprendizajes esperados Conocer las unidades químicas de concentración. Identificar diluciones. Páginas del libro desde la 81 a la 88.

4 Bajo la influencia del alcohol nivel de alcohol en la sangre es superior a 0,3 e inferior a 0,8 gramos por litro de sangre Estado de ebriedad nivel de alcohol en la sangre es igual o superior a 0,8 gramos por litro de sangre Conducción y consumo de alcohol Alcotestmide "una concentración de alcohol en el pulmón". Alcoholemia es la medición de la concentración de alcohol en la sangre. Equivale a 0,28 g de alcohol en 1 L de sangre (0,28°) El alcotest arroja resultados de grados de alcohol, que significan los gramos de alcohol por litro de sangre Equivalen a 0,53 g de alcohol en 1 L de sangre (0,53°) Equivalen a 1,11 g de alcohol en 1 L de sangre ( 1,11°) Datos calculados tomando como base una copa con 150 mL de vino de 12°(Fuente: Senda). Estos datos pueden variar dependiendo del sexo, el peso, la estatura y la edad Arrojan valores similares, si se hacen con poca diferencia de tiempo TOMA, pero TOMA conciencia

5 1. Unidades químicas de concentración 2. Otras unidades de concentración 3. Dilución

6 1. Unidades químicas de concentración Molaridad (M) Las concentraciones se pueden expresar por métodos químicos. Entre los más utilizados tenemos: Molalidad (m) Fracción molar (X) Recuerda: 1 L = 1000 mL 1 L = 1000 cc o cm 3 1 kg = 1000 g 1 g = 1000 mg

7 1. Unidades químicas de concentración 1.1 Molaridad (M) M = X mol de soluto en 1000 mL de disolución Una disolución de la concentración deseada se prepara fácilmente, utilizando matraces volumétricos calibrados con precisión. Ventaja El volumen de la mayoría de las disoluciones depende en parte de la temperatura (dilatación térmica). Desventaja 1) Masar NaCl 1 mol = 58,4 g 2) Poner los 58,4 g en un matraz de aforo 3) Agregar agua destilada hasta la marca de 1 litro

8 Ejemplo: Calcular la molaridad (M) de una disolución que se preparó masando 71,0 g de sulfato sódico (Na 2 SO 4 ) y añadiendo suficiente agua hasta aforar un volumen de 500 mL. MM Na 2 SO 4 = 142 g/mol O podemos utilizar la fórmula 1.1 Molaridad (M) 1. Unidades químicas de concentración

9 Considerando que la concentración molar o molaridad es la cantidad de mol de soluto disuelto en 1 litro de disolución, ¿cuál de las siguientes afirmaciones es correcta con respecto a las disoluciones? A) La 1 tiene mayor número de mol de soluto y mayor molaridad que la disolución 2. B) La 2 tiene menor número de mol de soluto y mayor molaridad que la disolución 1. C) La 1 tiene menor número de mol de soluto y menor molaridad que la disolución 2. D) La 2 tiene igual número de mol de soluto que la disolución 1 y su molaridad es menor. E) La 1 tiene igual número de mol de soluto que la disolución 2 y su molaridad es menor. Pregunta HPC Ejercicio 15 “guía del alumno” Habilidad de Pensamiento Científico: Procesamiento e interpretación de datos y formulación de explicaciones, apoyándose en los conceptos y modelos teóricos. La masa de 1 mol de sustancia, se denomina masa molar. Este valor permite establecer relaciones entre los gramos y los mol de una sustancia. La siguiente tabla muestra información sobre 2 disoluciones: B ASE MC Primero calculemos los mol de soluto n = m/MM n 1 mol 0,5 mol M 1 mol/L 2 mol/L Luego calculemos la molaridad, usando la siguiente relación M = n/ V(L)

10 1. Unidades químicas de concentración 1.2 Molalidad (m) m = X mol de soluto en 1000 gramos de disolvente La molalidad no está en función del volumen, por lo que es independiente de la temperatura y la presión. Ventaja Para relacionarla con la molaridad se requiere conocer la densidad de la disolución. Desventaja 1 mol por kg de agua: 1 molal Marca de 1 L en el matraz Balanza 180 g 1 mol de glucosa 1 kg de agua (1 L) 1 kg

11 Ejemplo: Se agregan 73,0 gramos de ácido clorhídrico (HCl) a 200 gramos de agua, ¿cuál es la molalidad de la disolución? MM HCl = 36,5 g/mol O podemos utilizar la fórmula 1. Unidades químicas de concentración 1.2 Molalidad (m)

12 Dos disoluciones acuosas se preparan utilizando en ambos casos la misma masa de ácido sulfúrico (H 2 SO 4 ). Si las concentraciones finales de las disoluciones son 3 molar y 3 molal, es correcto afirmar que, en las mismas condiciones de presión y temperatura, ambas presentan igual I) número de mol de soluto. II) volumen de disolvente. III) volumen total. A) Solo I B) Solo II C) Solo III D) Solo I y II E) I, II y III Ejercitación Ejercicio 11 “guía del alumno” A ASE MTP 3 mol soluto → 1 L disolución 3 mol soluto → 1 kg disolvente Sin embargo, según las relaciones, el volumen de disolvente y de disolución serán diferentes.   Como el soluto es el mismo y la masa también, el número de mol de ácido sulfúrico será el mismo en las dos disoluciones 3 mol de soluto Total: 1 L de disolución 3 mol de soluto + 1 kg (1L) de agua Total: más de 1 L de disolución

13 1. Unidades químicas de concentración 1.3 Fracción molar (X) Expresa la cantidad de mol de cada componente en relación a la totalidad de los mol de disolución. Corresponde a una unidad adimensional. X soluto + X disolvente = 1 Apropiada para el cálculo de presiones parciales de los gases y para trabajar con presiones de vapor de las disoluciones. Ventajas No se utiliza para expresar la concentración de las disoluciones para valoraciones o para análisis gravimétricos. Desventajas

14 Ejemplo: Una disolución esta formada por 324 g de agua (H 2 O) y 120 g de ácido acético (CH 3 COOH). Calcular la fracción molar de cada uno. MM H 2 O = 18 g/molMM CH 3 COOH = 60 g/mol Calculando los mol de ambos compuestos: X soluto (ác. acético) + X disolvente (agua) = 0,9 + 0,1 = 1 1. Unidades químicas de concentración 1.3 Fracción molar (X)

15 Ejercitación Ejercicio 9 “guía del alumno” MTP C Aplicación 1 mol de un gas a 0 °C y 1 atm, ocupa un volumen de 22,4 L n 3 mol 2 mol 0,5 mol Por lo tanto la cantidad de mol serán… Total = 6 mol

16 2. Otras unidades de concentración Para expresar concentraciones muy pequeñas, trazas de una sustancia muy diluida en otra, es común utilizar otras unidades de concentración, tales como: ppm: partes por millón ppt: partes por trillónppb: partes por billón Permiten trabajar con disoluciones muy diluidas. Ventajas Soluto y disolución deben usar la misma unidad de medición. Desventajas En el caso de disoluciones acuosas, una parte por millón (1 ppm) equivale a un miligramo (mg) de soluto por litro (L) de disolución.

17 Ejemplo: ¿Cuál es la concentración en ppm de una disolución de 500 gramos que contiene 0,018 gramos de manganeso (Mn)? 1 g  1000 mg 0,018 g  X mg 18 mg 2. Otras unidades de concentración

18 3. Dilución Para una disolución de concentración y volumen conocido. C i x V i = n C i x V i = C f x V f Donde: C i : concentración inicial (M) V i : volumen inicial (mL o L) C f : concentración final (M) V f : volumen final (mL o L) Disolución más concentrada Disolución menos concentrada Podemos relacionar las concentraciones inicial y final mediante la fórmula: La concentración disminuye ¿Qué ocurre con el número de mol de soluto antes y después de la dilución?

19 Ejemplo: Preparar 1L de una disolución de permanganato de potasio (KMnO 4 ) 0,40 M a partir de una disolución de KMnO 4 1,00 M. Tenemos: C i : 1,00 M V i : ? C f : 0,40 M V f : 1L C i x V i = C f x V f 1,00 M x V i = 0,40 M x 1L V i = 0,4 L = 400 mL Tomar 400 mL de disolución de KMnO 4 1000 mL Aforar con agua, completando 1000 mL de disolución Por tanto, la dilución se realiza de la siguiente forma: 3. Dilución

20 Ejercitación Ejercicio 20 “guía del alumno” B Aplicación MC Se toman 10 mL de una disolución A de concentración 5,0 M y se traspasan a un matraz aforado de 100 mL, completando el volumen con disolvente. A continuación, se toman 10 mL de la disolución B y se aforan en un matraz de 50 mL. De acuerdo a esta información, ¿cuál es la concentración de la disolución C? A) 0,01 M B) 0,10 M C) 0,25 M D) 0,50 M E) 1,00 M A partir de la disolución A A partir de la disolución B 0,5 M 0,10 M CACA VAVA VBVB CBCB VBVB VCVC

21 Si a 0,10 L de solución de hidróxido de sodio (NaOH) 0,10 mol/L se le agrega agua hasta completar un volumen de 1,0 L, ¿cuál es la concentración de la solución resultante? A) 1x10 -3 mol/L B) 1x10 -2 mol/L C) 1x10 -1 mol/L D) 1x10 0 mol/L E) 1x10 1 mol/L Pregunta oficial PSU B Aplicación Fuente : DEMRE - U. DE CHILE, Modelo de Prueba de Ciencias 2015

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

23 Tabla de corrección ÍtemAlternativaUnidad temáticaHabilidad 11 A Disoluciones químicas ASE 1212 B Disoluciones químicas ASE 13 C Disoluciones químicas ASE 14 C Disoluciones químicas Comprensión 15 B Disoluciones químicas ASE 16 B Disoluciones químicas Aplicación 17 D Disoluciones químicas Aplicación 18 D Disoluciones químicas Aplicación 19 D Disoluciones químicas Aplicación 20 B Disoluciones químicas Aplicación

24 Síntesis de la clase Unidades químicas Concentración Unidades porcentuales % masa/masa % masa/volumen % volumen/volumenFracción molar Molalidad Molaridad Mol C i x V i = C f x V f Dilución

25 Prepara tu próxima clase En la próxima sesión, estudiaremos Disoluciones III: solubilidad y propiedades coligativas

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