• Author / Uploaded
• Jacqueline Maciel

Citation preview

VII UNIDAD SOLUCIONES

Química General

1. INTRODUCCIÓN ¿Qué son las disoluciones químicas?

Mezcla homogénea, constituida por dos o más componentes

Soluciones = disoluciones

1. INTRODUCCIÓN

qSOLUTO: Es la sustancia que se encuentra en menor cantidad y por lo tanto, se disuelve qSOLVENTE O DISOLVENTE: Es la sustancia que se encuentra en mayor cantidad y por lo tanto, disuelve

1. INTRODUCCIÓN

1. INTRODUCCIÓN

Cuando un sólido se disuelve en un líquido las partículas que lo forman quedan libres y se reparten entre las moléculas del líquido que ,se sitúan a su alrededor.

1. INTRODUCCIÓN • Ejemplos: Solución

Solvente

Soluto

Refresco (l)

H2O

Azúcar, CO2

Aire (g)

N2

O2, CH4

Soldadura (s) S

Cr

Mn, C , P , Si ,

2. CLASIFICACIÓN DE LAS SOLUCIONES

2. CLASIFICACIÓN DE LAS SOLUCIONES I. CLASIFICACIÓN DE LA SOLUCIONES SEGÚN SU CONCENTRACIÓN. ü Diluidas o insaturadas: Son las que tienen una pequeña cantidad de soluto en un determinado volumen de disolución. ü Concentradas o saturadas : Son aquellas que tienen gran cantidad de soluto en un determinado volumen de disolución y por lo tanto, están próximas a la saturación. Existe un equilibrio dinámico entre soluto y disolvente. ü Sobresaturadas : Son las que contienen más soluto que el presente en las disoluciones saturadas.

2. CLASIFICACIÓN DE LAS SOLUCIONES

Insaturada

Saturada

Sobresaturada

2. CLASIFICACIÓN DE LAS SOLUCIONES II. CLASIFICACIÓN DE LA SOLUCIONES SEGÚN SU ESTADO. üDisoluciones sólidas: son las aleaciones de los metales.

Bronce (Cu-Sn)

Acero (Fe-Cu)

Latón (Cu-Zn)

üDisoluciones gaseosas: Son mezclas de gases. Ejemplo: aire y smog.

Amalgama (Hg-metal)

2. CLASIFICACIÓN DE LAS SOLUCIONES üDisoluciones Líquidas: Sólido en líquido Azúcar en agua Sal en agua

Líquido en líquido Alcohol en agua

Gas en líquido CO2 en agua (Bebidas gaseosas)

3. CONCENTRACIÓN DE LAS SOLUCIONES 1. Preparar la cantidad de soluto apropiada para el volumen deseado de disolución 2. Disolver todo el soluto en un poco de disolvente 3. Enrasar: diluir la mezcla con más solvente hasta el volumen deseado de la solución. 4. Homogenizar

3. CONCENTRACIÓN DE LAS SOLUCIONES La concentración de una solución, expresa la cantidad de soluto presente en una cantidad dada de solución. Los términos concentrado y diluido son meramente expresiones relativas, en donde ninguna de las dos nos da una indicación de la cantidad exacta del soluto presente. Por lo tanto se necesitan métodos cuantitativos exactos que expresen la concentración.

4. CÁLCULO DE CONCENTRACIÓN

Unidades de Concentración 1) Unidades físicas o porcentuales Porcentaje en masa Porcentaje masa/masa ( ó porcentaje peso/peso)

Es la masa de soluto que esta contenida en 100 g de disolución.

% m/m = masa del soluto x 100 masa de disolución

4. CÁLCULO DE CONCENTRACIÓN Porcentaje por volumen % volumen/volumen ( % v/v ) % v/v

=

Es el volumen de soluto que se encuentra en 100 ml de disolución. volumen del soluto volumen disolución

x

100

4. CÁLCULO DE CONCENTRACIÓN Porcentaje masa/ volumen ó porcentaje peso/volumen ( % m/v ) ó ( % p/v )

Es la masa de soluto que se encuentra en 100 ml de disolución.

% m/v = masa de soluto x 100 volumen de disolución

4. CÁLCULO DE CONCENTRACIÓN 2) Unidades químicas 1. MOLARIDAD (M) : es el número de moles de soluto que se encuentra en 1 litro de solución. M = molaridad =

moles de soluto Litros de solución

2. MOLALIDAD (m) : es el número de moles de soluto por kilogramo de disolvente. m = molalidad = moles de soluto masa de disolvente (kg)

4. CÁLCULO DE CONCENTRACIÓN 3. FRACCIÓN MOLAR (c) : Expresa el cociente entre el nº de moles de un soluto en relación con el nº de moles total (soluto más solvente). nsoluto csoluto = ————————— nsoluto + nsolvente Igualmente,

nsolvente csolvente = ————————— nsoluto + nsolvente

4. CÁLCULO DE CONCENTRACIÓN •

nsoluto + ndisolvente csoluto + cdisolvente = ————————— = 1 nsoluto + ndisolvente

• Si hubiera más de un soluto siempre ocurrirá que la suma de todas las fracciones molares de todas las especies en disolución dará como resultado “1”.

5. DENSIDAD • No es unidad de concentración. Sólo representa la relación que hay entre la masa de una mezcla y el volumen que ocupa.

D=

masa de solución Volumen de solución

Permite relacionar el porcentaje masa – masa con el porcentaje masa - volumen

%m/m x D = %m/v

6. EJEMPLOS RESOLUCIÓN DE EJERCICIOS • Calcular la fracción molar de CH4 y de C2H6 en una mezcla de 4 g de CH4 y 6 g de C2H6 y comprobar que la suma de ambas es la unidad. 4g 6g n (CH4) =———— = 0,25 mol; n (C2H6) =————= 0,20 mol 16 g/mol 30 g/mol n (CH4) 0,25 mol c(CH4) = ———————— = ————————— = 0,56 n (CH4) + n (C2H6) 0,25 mol + 0,20 mol n (C2H6) 0,20 mol c (C2H6) = ———————— = ————————— = 0,44 n (CH4) + n (C2H6) 0,25 mol + 0,20 mol

c(CH4) + c (C2H6) = 0,56 + 0,44 = 1

6. EJEMPLOS RESOLUCIÓN DE EJERCICIOS • ¿ Cuál es la molaridad de la disolución obtenida al disolver 12 g de NaCl en agua destilada hasta obtener 250 ml de disolución? Expresado en moles, los 12 g de NaCl son: m 12 g n = ¾ = ¾¾¾¾¾¾¾ = 0,2 moles NaCl M 58,44 g/mol La molaridad de la disolución es, pues: 0,2 moles M = ¾¾¾¾¾¾ = 0,8 M 0,250 L

6. EJEMPLOS RESOLUCIÓN DE EJERCICIOS • ¿ Cuál es la molaridad de la disolución obtenida al disolver 12 g de NaCl en agua destilada hasta obtener 250 ml de disolución? Expresado en moles, los 12 g de NaCl son: m 12 g n = ¾ = ¾¾¾¾¾¾¾ = 0,2 moles NaCl M 58,44 g/mol La molaridad de la disolución es, pues: 0,2 moles M = ¾¾¾¾¾¾ = 0,8 M 0,250 L

6. EJEMPLOS RESOLUCIÓN DE EJERCICIOS • Calcula el porcentaje masa / masa de soluto de una solución formada por 80 g de soluto disueltos en 500 ml de solución. Si la densidad de la solución es 1,1 g / ml , calcula el porcentaje m/v de la solución. %m/m = masa soluto x 100% masa solución masa solución = d x V = 1,1 g/ml + 500 ml m solución = 550 g %m/m = masa soluto x 100% = 80 g x 100 masa solución 550 g %m/m = 14,54%

6. EJEMPLOS RESOLUCIÓN DE EJERCICIOS • Se hace reaccionar 50 gramos de calcio con ácido clorhídrico 2 M para dar hidrógeno gaseoso y cloruro de calcio. a) Calcular el volumen de disolución de ácido clorhídrico necesario para que reaccione totalmente el calcio. b) Calcular el volumen de hidrógeno gaseoso que se recupera a 35 ºC y 1,5 atm de presión. c) Calcular la cantidad de cloruro de calcio recuperado. DATOS: Masas atómicas: Ca = 40 g/mol, H = 1 g/mol, Cl = 35,5 g/mol; R = 0,082 atm·l·K-1·mol-1 RESOLUCIÓN 1° ESCRIBIR LA REACCIÓN QUÍMICA Y AJUSTARLA. Ca + 2 HCl → CaCl2

+ H2

6. EJEMPLOS RESOLUCIÓN DE EJERCICIOS 2° Transformar los gramos de Ca a moles

3° Relacionar la estequiometria entre el Ca y el HCl en la relación ajustada.

6. EJEMPLOS RESOLUCIÓN DE EJERCICIOS 4° El HCl proviene de una disolución 2 M en HCl, por lo que podemos obtener su volumen despejando de la fórmula:

5° hallar el volumen de H2 gaseoso producido. En primer lugar habrá que hallar el número de moles de H2 producido, por lo que utilizaremos la relación de proporcionalidad entre el Ca y el H2

6. EJEMPLOS RESOLUCIÓN DE EJERCICIOS Al ser el H2 un gas, utilizo la ecuación de los gases ideales, colocando la temperatura en grados Kelvin: T = 273,1+ 35= 308,1K

6° Hallar la cantidad de CaCl2 producido en la reacción. Para ello utilizaremos la relación de proporcionalidad entre el Ca y el CaCl2.

6. EJEMPLOS RESOLUCIÓN DE EJERCICIOS La masa de CaCl2 será: masa = Moles x Masa molecular m = 1,25 moles x 111 g/mol m = 138,75 gramos de CaCl2

6. EJERCICIOS 1. Se disuelven 180g de NaOH en 400 gramos de agua. La solución resultante tiene una densidad de 1,34 g/ml. Calcular: • a. % m/m • b. gramos de soluto por litro de solución • c. Molaridad • d. Molalidad • e. Fracción molar

6. EJERCICIOS 2. En 35 gramos de agua se disuelven 5 gramos de HCl. La densidad de la solución es 1,06 g/ml. Calcular: • a. % m/m • b. Molaridad • c. Molalidad • d. Fracción Molar

6. EJERCICIOS 2. TIPOS DE ENLACES 3. Calcular la fracción molar de NaOCl en una solución blanqueadora comercial que contiene 3,62% en masa de NaOCl en agua.

6. EJERCICIOS 4. Se hace reaccionar hidrógeno gaseoso con nitrógeno gaseoso para dar amoníaco también en forma gaseosa. Si partimos de 40 gramos de hidrógeno y 300 gramos de nitrógeno, calcular: a) Reactivo en exceso y que cantidad sobra. b) Cantidad de amoníaco formado. c) Volumen de amoníaco formado medido a 30ºC y 3 atmósferas de presión.

7. DILUCIÓN • Dilución es el procedimiento que se sigue para preparar una disolución menos concentrada a partir de una más concentrada, y consiste simplemente EN AÑADIR MÁS SOLVENTE. ¿Qué hay que tener en cuenta en una dilución? üEn una dilución la cantidad de soluto no varía. üLo que varía en una dilución es el volumen del solvente: al añadirse más solvente, la concentración del soluto disminuye, pues el volumen (y la masa) de la solución aumenta.

7. DILUCIÓN

8. EJERCICIOS 2. TIPOS DE ENLACES 1. Se tiene una solución acuosa 1 M de KMn04. ¿Qué volumen de esta solución deberá tomarse para preparar 750 ml de una solución acuosa 0,4 M de KMnO4 ? 2. La molaridad de HCL concentrado para uso de laboratorios 12.1M ¿Cuánto ml de este reactivo se deben diluir para preparar 750 ml de HCL 0.100M? 3. ¿Hasta qué volumen hay que diluir 250 ml de 0,15 M para obtener una disolución 0,025 M?

8. EJERCICIOS 2. TIPOS DE ENLACES 4. Disolvemos 25 ml de ácido nítrico 0,2 M con agua pura hasta un volumen total de 200 ml y la etiquetamos como "Disolución A". Se toman 30 ml de la disolución A y se llevan hasta 100 ml con agua pura para obtener la "Disolución B". ¿Cuál es la molaridad de la disolución B?