Concentración de las disoluciones

Presentación del tema: "Concentración de las disoluciones"— Transcripción de la presentación:

1 Concentración de las disoluciones
. Concentración de las disoluciones

2 Las disoluciones y mezclas forman parte del diario vivir (bebidas, ensaladas, café, pasta de dientes, pinturas, etc,.). Esto influye, naturalmente, en nuestros procesos de alimentación, vestuario, relaciones personales, etc, inclusive en la salud. Por ejemplo, ¿qué sucedería si en un hospital a un paciente se le suministra una disolución muy concentrada de un determinado medicamento? El caso que te acabamos de presentar está relacionado con el concepto de concentración.

3 La concentración de las disoluciones
De acuerdo con la cantidad de soluto presente, tendremos soluciones diluidas, saturadas y sobresaturadas. Si bien podemos diferenciar una solución concentrada de una diluida, no podemos determinar exactamente que tan concentrada o diluida está. En el laboratorio con mucha frecuencia, se deben preparar soluciones a partir de los reactivos puros. Para preparar soluciones se necesitan distintos instrumentos de laboratorio: vasos de precipitados, Erlenmeyer, probetas, matraces y tubos de ensayo.

4 Elementos de una solución

5 SOLUTO: Es la sustancia que se encuentra en menor cantidad y por lo tanto, se disuelve SOLVENTE O DISOLVENTE: Es la sustancia que se encuentra en mayor cantidad y por lo tanto, disuelve

6 Solución diluida (insaturada): Es aquella donde la masa de soluto disuelta con respecto a la de la solución saturada es más pequeña para la misma temperatura y masa de solvente. Solución saturada: Es aquella que contiene la máxima cantidad de soluto que puede mantenerse disuelto en una determinada cantidad de solvente a una temperatura establecida. Solución Sobresaturada: Es aquella que contiene una mayor cantidad de soluto que una solución saturada a temperatura determinada. Esta propiedad la convierte en inestable. Solución concentrada: Es aquella donde la cantidad de soluto disuelta es próxima a la determinada por la solubilidad a la misma temperatura.

7 ¿Qué es concentración? La concentración de una solución expresa la cantidad de soluto presente en una cantidad dada de solvente o de solución. En términos cuantitativos, esto es, la relación o proporción matemática entre la cantidad de soluto y la cantidad de solvente o, entre soluto y solución. Esta relación suele expresarse en porcentaje. Cantidad de soluto Cantidad de disolución (o disolvente) Concentración 

8 Unidades de concentración
Existen 2 tipos de unidades de concentración. Pueden ser físicas o químicas.

9 Unidades físicas Para saber exactamente la cantidad de soluto y de
disolvente unidades unidades en una disolución, los químicos utilizan de concentración que se clasifican en Las unidades de físicas y químicas. concentración física son: Estas están relacionadas con la masa y volumen del soluto y el solvente

10 Porcentaje en masa (%m/m)
Es la unidad de concentración de la medida de la cantidad de masa de soluto con la medida de la cantidad de masa de disolución acuosa. Se representa por el símbolo % m/m y se define como gramos de soluto disueltos en 100 gramos de disolución acuosa, según la siguiente expresión: 𝑚𝑎𝑠𝑎 𝑑𝑒 𝑑𝑖𝑠𝑜𝑙𝑢𝑐𝑖𝑜𝑛=𝑚𝑎𝑠𝑎 𝑠𝑜𝑙𝑢𝑡𝑜+𝑚𝑎𝑠𝑎 𝑠𝑜𝑙𝑣𝑒𝑛𝑡𝑒  Qué significa que una solución de nitrato de Sodio (NaNO3) tenga una concentración de 3% m/m? R: Significa que 3 g del soluto nitrato de sodio están disueltos en 100 g de disolución acuosa.

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12 Por ejemplo, los ácidos clorhídrico, sulfúrico, etc.
son envasados de esta manera. Así, para al ácido clorhídrico (HCl) al 37% (p /p) en cada 100 gramos de disolución, 37 gramos son de HCl puro.

13 Ejemplo ¿Qué indica este valor?
Una muestra de 15 g de cloruro de sodio (NaCl) se disuelve en 186 g de agua. ¿Cuál es el porcentaje en masa del cloruro de sodio en la solución? 1.-Primero se obtiene la masa total de la solución: Masa solución= MASA soluto + MASA solvente Masa solución= 15 g g Masa solución= 201 g Se reemplaza la formula: % m/m= 15 g de sal x 100% = 7,46% g de solución ¿Qué indica este valor? El valor indica que hay 7,46 gramos de sal (soluto) por cada 100 Gramos de solución.

14 El vinagre contiene una concentración que va desde el 3% a 5% de ácido acetico

15 Porcentaje en volumen (% v/v)
Es el número de mililitros de soluto en 100 mililitros de disolución % 𝑽 𝑽 = 𝑽𝒐𝒍𝒖𝒎𝒆𝒏 𝒅𝒆 𝒔𝒐𝒍𝒖𝒕𝒐 𝑽𝒐𝒍𝒖𝒎𝒆𝒏 𝒅𝒆 𝒔𝒐𝒍𝒖𝒄𝒊ó𝒏 𝒙𝟏𝟎𝟎 . . 12 %v/v (12% de alcohol puro) Un litro (1000 mL) de vino de 12 grados (12% v/v de alcohol puro) contiene 120 ml de alcohol.

16 Ejemplos % 𝑽 𝑽 = 𝑽𝒐𝒍𝒖𝒎𝒆𝒏 𝒅𝒆 𝒔𝒐𝒍𝒖𝒕𝒐 𝑽𝒐𝒍𝒖𝒎𝒆𝒏 𝒅𝒆 𝒔𝒐𝒍𝒖𝒄𝒊ó𝒏 𝒙𝟏𝟎𝟎
¿Cuántos ml de ácido acético se necesitan para preparar 125 ml de una disolución acuosa al 3% en volumen? % 𝑽 𝑽 = 𝑽𝒐𝒍𝒖𝒎𝒆𝒏 𝒅𝒆 𝒔𝒐𝒍𝒖𝒕𝒐 𝑽𝒐𝒍𝒖𝒎𝒆𝒏 𝒅𝒆 𝒔𝒐𝒍𝒖𝒄𝒊ó𝒏 𝒙𝟏𝟎𝟎 Finalmente necesitaremos 3.75 ml de ácido acético para preparar la disolución que necesitamos

17 Ejercicios 1.- ¿El vinagre es una disolución de ácido acético en agua. Al preparar 750 mL de un vinagre se utilizaron 37.5 mL de ácido acético. Determinar el porciento en volumen de ácido acético’. % 𝑽 𝑽 = 𝑽𝒐𝒍𝒖𝒎𝒆𝒏 𝒅𝒆 𝒔𝒐𝒍𝒖𝒕𝒐 𝑽𝒐𝒍𝒖𝒎𝒆𝒏 𝒅𝒆 𝒔𝒐𝒍𝒖𝒄𝒊ó𝒏 𝒙𝟏𝟎𝟎 %𝑣= 𝑣𝑜𝑙𝑢𝑚𝑒𝑛𝑠 𝑠𝑜𝑙𝑢𝑡𝑜 𝑣𝑜𝑙𝑢𝑚𝑒𝑛 𝑠𝑜𝑙𝑢𝑐𝑖ó𝑛 𝑥100= 37.5 𝑚𝐿 750 𝑚𝐿 𝑥100=5% 2.-¿Algunos refrescos contienen 11% en masa de azúcar, determinar cuántos gramos contendrá una botella de refresco de coca- cola con 600 gramos de refresco?. %𝑚𝑎𝑠𝑎= 𝑚𝑎𝑠𝑎 𝑠𝑜𝑙𝑢𝑡𝑜 𝑚𝑎𝑠𝑎 𝑑𝑒 𝑑𝑖𝑠𝑜𝑙𝑢𝑐𝑖ó𝑛(𝑚𝑎𝑠𝑎 𝑠𝑜𝑙𝑢𝑡𝑜+𝑚𝑎𝑠𝑎 𝑠𝑜𝑙𝑣𝑒𝑛𝑡𝑒) 𝑥100 DATOS: %Masa= 11% Masa disolución =600 gr Masa soluto:? 𝑚𝑠𝑜𝑙𝑢𝑡𝑜= %𝑚𝑎𝑠𝑎 𝑥 𝑚𝑎𝑠𝑎 𝑑𝑖𝑠𝑜𝑙𝑢𝑐𝑖ó𝑛 100 𝑚𝑠𝑜𝑙𝑢𝑡𝑜= 11%(600𝑔) 100% =66 𝑔𝑟𝑎𝑚𝑜𝑠

18 ¿Quién ingiere más alcohol
¿Quién ingiere más alcohol? una persona A que toma una cerveza cuyo volumen es de 355 mL y su porcentaje de alcohol en volumen es de 5.3% ó la persona B que toma una copa de ron cuyo volumen es de 35 mL y su concentración de alcohol es del 39 % en volumen? Persona A %𝑉= 𝑉𝑠𝑜𝑙𝑢𝑡𝑜 𝑉𝑠𝑜𝑙𝑢𝑐𝑖𝑜𝑛 ∗100 Datos: Volumen cerveza:355 mL % volumen =5.3 % 𝑉𝑠𝑜𝑙𝑢𝑡𝑜= =%𝑉(𝑉𝑑𝑖𝑠𝑜𝑙𝑢𝑐𝑖ó𝑛) 100 𝑉𝑠𝑜𝑙𝑢𝑡𝑜= =5%(355 𝑚𝐿) 100% =18.81 𝑚𝐿 Persona B Datos: Volumen cerveza:35 mL % volumen =39 % 𝑉𝑠𝑜𝑙𝑢𝑡𝑜= =39%(35 𝑚𝐿) 100% =13.65 𝑚𝐿

19 Concentración de soluciones
Para estudiar la estequiometria en disoluciones es necesario conocer la cantidad de reactivos presentes en una disolución y sabe controlar las cantidades utilizadas de reactivo para llevar acabo una reacción en disolución acuosa.

20 La concentración de una disolución se puede expresar en :
La concentración de una disolución es la cantidad de soluto presente en una cantidad dada de disolvente o de disolución. La concentración de una disolución se puede expresar en :

21 Número de moles de soluto en un litro de disolución
Molaridad ( M ) Número de moles de soluto en un litro de disolución M = Numero de moles Litro de solución 𝑁𝑜 𝑚𝑜𝑙𝑒𝑠= 𝑔𝑟𝑎𝑚𝑜𝑠 𝑃𝑒𝑠𝑜 𝑀𝑜𝑙𝑒𝑐𝑢𝑙𝑎𝑟 ¿Qué significa una disolución 1 M de bicarbonato de sodio? R: Que un 1 mol de bicarbonato de sodio está disuelto en 1L de disolución acuosa.

22 Ejemplo: Se desea calcular la concentración molar de una solución acuosa
de hidróxido de sodio (NaOH) que contiene 20 gramos de soluto en un volumen de 100 mL. Formula DATOS Gramos NaOH = 20 Volumen de solucion:100 Ml =0.1 L Peso molecular NaOH=40 gramos 𝑀= 𝑁𝑜 𝑚𝑜𝑙𝑒𝑠 𝑙𝑖𝑡𝑟𝑜 𝑑𝑒 𝑠𝑜𝑙𝑢𝑐𝑖𝑜𝑛 𝑁𝑜 𝑚𝑜𝑙𝑒𝑠= 𝑔𝑟𝑎𝑚𝑜𝑠 𝑃𝑒𝑠𝑜 𝑀𝑜𝑙𝑒𝑐𝑢𝑙𝑎𝑟 𝑀= 𝑔𝑟 𝑃𝑚(𝑉) 𝑀= 20 40(0.1) =5

23 ¿Cuantos gramos de dicromato de potasio (K2 Cr2O7) se requieren para preparar 250 ml de una disolución cuya concentración sea de 2.16 M? 𝑀= 𝑁𝑜 𝑚𝑜𝑙𝑒𝑠 𝑙𝑖𝑡𝑟𝑜 𝑑𝑒 𝑠𝑜𝑙𝑢𝑐𝑖𝑜𝑛 𝑁𝑜 𝑚𝑜𝑙𝑒𝑠= 𝑔𝑟𝑎𝑚𝑜𝑠 𝑃𝑒𝑠𝑜 𝑀𝑜𝑙𝑒𝑐𝑢𝑙𝑎𝑟 𝑀= 𝑔𝑟 𝑃𝑚(𝑉) 𝑔𝑟=(𝑀)(𝑃𝑚)(𝑉) DATOS: V=250 Ml=0.25 L M=2.16 Pm K2Cr2O7= gr/mol 𝑔𝑟= 𝐿 = gr.

24 Queremos preparar 250 ml de disolución 1 M de NaOH en agua a partir de un hidróxido de sodio cuya pureza es del 97 % en masa. Indica todos los pasos que debemos realizar 1º calculo el soluto que necesito para los 250 ml de disolución 1M 2 º tengo en cuenta que me lo venden con ciertas impurezas. (cada 100 g del bote sólo 97 g son NaOH 𝑔𝑟=(𝑀)(𝑃𝑚)(𝑉) 250 ml disol 1 mol 40 g de NaOH 100 g de lentejas (bote 10.3 gramos 1000 ml dis 1 mol NaOH 97 g de NaOH

25 Preparar disoluciones
Los ácidos comerciales son ácidos muy concentrados lo que facilita su almacenaje y transporte, pero por sus propiedades deben ser manejados con cuidado. A partir de ellos, en los laboratorios se preparan las disoluciones diluidas que se van a utilizar por lo que diluir disoluciones es un proceso muy habitual en Química.

26 b) a partir del ácido comercial (97.6% en masa y d= 1,85 g/ml)
Preparar disoluciones a partir de disoluciones de ácidos comerciales (concentrados): b) a partir del ácido comercial (97.6% en masa y d= 1,85 g/ml) En 100 g de ácido comercial (el de la botella hay 35 g de HCl) 1,85 g de ácido comercial ocupan 1 ml La dificultad en estos problemas suele estar en confundir el soluto (HCl) con las disoluciones: la comercial que es la concentrada y que está en la botella y la diluida que queremos preparar y que al final estará en el matraz aforado Preparamos ml

27 𝑀= 𝑁𝑜 𝑚𝑜𝑙𝑒𝑠 𝑙𝑖𝑡𝑟𝑜 𝑑𝑒 𝑠𝑜𝑙𝑢𝑐𝑖𝑜𝑛
Un recipiente de laboratorio contiene 1litro de NH4OH al 37% en peso y una densidad de 880 kg/m3.¿cual seria su concentración) 𝑀= 𝑁𝑜 𝑚𝑜𝑙𝑒𝑠 𝑙𝑖𝑡𝑟𝑜 𝑑𝑒 𝑠𝑜𝑙𝑢𝑐𝑖𝑜𝑛 880 𝑘𝑔 𝑚 𝑔 1 𝑘𝑔 𝑚 𝐿 =880𝑔/𝐿 𝑁𝑜 𝑚𝑜𝑙𝑒𝑠= 𝑔𝑟𝑎𝑚𝑜𝑠 𝑃𝑒𝑠𝑜 𝑀𝑜𝑙𝑒𝑐𝑢𝑙𝑎𝑟 1.Hallar la masa total de la disolución 𝐷𝑒𝑛𝑠𝑖𝑑𝑎𝑑= 𝑚𝑎𝑠𝑎 𝑣𝑜𝑙𝑢𝑚𝑒𝑛 𝑚𝑎𝑠𝑎=𝑑𝑒𝑛𝑠𝑖𝑑𝑎𝑑(𝑣𝑜𝑙𝑢𝑚𝑒𝑛) m=(880 g/L)*(1L)=880 g 2.Encontrar la masa del soluto % 𝑚 𝑚 = 𝑚𝑠𝑜𝑙𝑢𝑡𝑜 𝑚𝑎𝑠𝑜𝑙𝑢𝑐𝑖ó𝑛 𝑥100 𝑚𝑎𝑠𝑎 𝑠𝑜𝑙𝑢𝑡𝑜= %𝑚/𝑚(𝑚𝑎𝑠𝑎 𝑠𝑜𝑙𝑢𝑐𝑖𝑜𝑛) 100 𝑚𝑎𝑠𝑎 𝑠𝑜𝑙𝑢𝑡𝑜= 37%(880 𝑔) 100 % =325.6 𝑔

28 3. Encontrar el numero de moles.
𝑁𝑜 𝑚𝑜𝑙𝑒𝑠= 𝑔𝑟𝑎𝑚𝑜𝑠 𝑑𝑒𝑙 𝑠𝑜𝑙𝑢𝑡𝑜 𝑝𝑒𝑠𝑜𝑠 𝑚𝑜𝑙𝑒𝑐𝑢𝑙𝑎𝑟 𝑁𝑜 𝑚𝑜𝑙𝑒𝑠= 325 𝑔𝑟𝑎𝑚𝑜𝑠 𝑔𝑟𝑎𝑚𝑜𝑠/𝑚𝑜𝑙 =9.27 𝑚𝑜𝑙 La base de calculo que se tomo fue de 1 litro por lo tanto la concentración molar fue de 9.27 moles /Litro de solución.

29 Nº moles de soluto (H2SO4)
Se desea preparar un litro de disolución a partir de un ácido comercial H2SO4 cuya etiqueta indica su concentration en 97,6 % m y su densidad 1,85 g/ml. Determina: A) La molaridad de dicho ácido. En 100 g de ácido comercial (el de la botella) hay 97,6 g de H2SO4 1,85 g de ácido comercial ocupan 1 ml Masas atómicas S=32 O=16 H=1 1 mol de H2SO4 98 g de H2SO4 M = Nº moles de soluto (H2SO4) litro de disolución Los ácidos comerciales están muy concentrados 1.Hallar la masa total de la disolución 𝐷𝑒𝑛𝑠𝑖𝑑𝑎𝑑= 𝑚𝑎𝑠𝑎 𝑣𝑜𝑙𝑢𝑚𝑒𝑛 𝑚𝑎𝑠𝑎𝑇𝑂𝑇𝐴𝐿=𝑑𝑒𝑛𝑠𝑖𝑑𝑎𝑑(𝑣𝑜𝑙𝑢𝑚𝑒𝑛) m=1.85 g/ml x(1000ml)=1850 g 2.Encontrar la masa del soluto % 𝑚 𝑚 = 𝑚𝑠𝑜𝑙𝑢𝑡𝑜 𝑚𝑎𝑠𝑜𝑙𝑢𝑐𝑖ó𝑛 𝑥100 𝑚𝑎𝑠𝑎 𝑠𝑜𝑙𝑢𝑡𝑜= %𝑚/𝑚(𝑚𝑎𝑠𝑎 𝑠𝑜𝑙𝑢𝑐𝑖𝑜𝑛) 100

30 𝑚𝑎𝑠𝑎 𝑠𝑜𝑙𝑢𝑡𝑜= 97.6%(1850 𝑔) 100 % = 𝑔 3. Encontrar el numero de moles. 𝑁𝑜 𝑚𝑜𝑙𝑒𝑠= 𝑔𝑟𝑎𝑚𝑜𝑠 𝑑𝑒𝑙 𝑠𝑜𝑙𝑢𝑡𝑜 𝑝𝑒𝑠𝑜𝑠 𝑚𝑜𝑙𝑒𝑐𝑢𝑙𝑎𝑟 𝑁𝑜 𝑚𝑜𝑙𝑒𝑠= 𝑔𝑟𝑎𝑚𝑜𝑠 98 𝑔𝑟𝑎𝑚𝑜𝑠/𝑚𝑜𝑙 =18.42 𝑚𝑜𝑙 La concentracion molar de la botella de acido sulfúrico es de mol/Litros de solución

31 Ejercicios Se requiere preparar una solución a una determinada concentración de HCl por ello es necesario calcular la concentración Molar del reactivo precursor. ? Los datos de la etiqueta son 35% en masa y densidad = 1,18 g/ml ¿Cuál es la concentración Molar del envase? peso molecular HCl=36.5 g/mol M𝑜𝑟𝑎𝑙𝑖𝑑𝑎𝑑: 𝑁ú𝑚𝑒𝑟𝑜 𝑑𝑒 𝑚𝑜𝑙𝑒𝑠 𝐿𝑖𝑡𝑟𝑜 𝑑𝑒 𝑠𝑜𝑙𝑢𝑐𝑖ó𝑛 𝐷𝑒𝑛𝑠𝑖𝑑𝑎𝑑= 𝑚𝑎𝑠𝑎 𝑣𝑜𝑙𝑢𝑚𝑒𝑛 𝑚𝑎𝑠𝑎=𝑑𝑒𝑛𝑠𝑖𝑑𝑎𝑑(𝑣𝑜𝑙𝑢𝑚𝑒𝑛) 1.18 𝑔 𝑚𝑙 𝑥 1000 𝑚𝐿 1 𝐿 =1180 𝑔𝑟/𝐿 35 𝑔 𝑑𝑒 𝐻2𝑆𝑂4 100 𝑔 𝑑𝑖𝑠𝑜𝑙𝑢𝑐𝑖ó𝑛 𝑥 1 𝑚𝑜𝑙 𝑑𝑒 𝐻𝐶𝐿 36.5 𝑔 𝐻2𝑆𝑂4 = mol/gramos M= mol/gramo X (1180 gramo/L)=11.31 mol/L

32 C1V1=C2V2 DILUCIÓN DE SOLUCIONES
Diluir implica adicionar solvente a una solución usualmente concentrada. V1 , M1 V2 , M2 El volumen de la solución concentrada es V1, su molaridad es M1 y los moles de soluto que contiene son: Cuando se adiciona solvente el nuevo volumen es V2, la concentración es M2 y los moles de soluto que contiene son: Si igualamos la ecuación 1 y 2 n1 = n2 nos queda una expresión como la siguiente : C1V1=C2V2

33 Pm= 98 g /1 mol ¿Cuántos ml de ácido sulfurico, H2SO4 son necesarios para preparar 500 ml de disolución acuosa de dicho ácido 0,6 M?. Cconcentration 2 Volumen de disolución DATOS C1V1=C2V2 Concentración botella:18.42 mol/Litros Volumen necesario de la botella = X Volumen solución 2:500 ml= 0.5 L Concentración 2: 0.6 M V1=C2V2/C1 V1=(0.6 M)(0.5L)/18.42 M= L=16.28 ml

34 Cuántos ml de Hidróxido de amonio , NH4OH son necesarios para preparar 500 ml de disolución acuosa a 0.5 M Concentración Volumen necesario de la botella = X Volumen solución 2: 500 ml= 0.5 L Concentración 2: 0.5 M C1V1=C2V2 V1=C2V2/C1 V1=(0.5)(0.5L)/9.31 M= L=26.85 ml

35 Para practicar Queremos preparar 2 L de disolución de ácido clorhídrico H Cl 0,5 M.Calcula el volumen de ácido clorhídrico comercial del 37,5% y densidad 1,19 g/ml que debemos añadir al matriz aforado, así como la cantidad de agua destilada necesaria para completar el volumen de dissolution.

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38 Preparación de disoluciones
Observa detenidamente la imagen: