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• Diego Alejandro Ruiz Peña

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COLEGIO COMFATOLIMA ANA JULIA SUAREZ DE ZORROZA Licencia de Funcionamiento 1935 de Diciembre 04 de 2000 Aprobación del Plan de Estudios Resolución No. 71002608 de 15 de noviembre de 2012

Nombre: _____________________________________________ Grado: ____________ LAS SOLUCIONES Y CONCENTRACIONES En química, una disolución (del latín disolutio) es una mezcla homogénea, la cual a nivel molecular o iónico de dos o más especies químicas no reaccionan entre sí; cuyos componentes se encuentran en proporción que varía entre ciertos límites. Toda disolución está formada por un soluto y un medio dispersante denominado disolvente. También se define disolvente cómo la sustancia que existe en mayor cantidad que el soluto en la disolución y en la cual se disuelve el soluto. Si ambos, soluto y disolvente, existen en igual cantidad (como un 50% de etanol y 50% de agua en una disolución), la sustancia que es más frecuentemente utilizada como disolvente es la que se designa como tal (en este caso, el agua). Una disolución puede estar formada por uno o más solutos y uno o más disolventes. Una disolución será una mezcla en la misma proporción en cualquier cantidad que tomemos (por pequeña que sea la gota), y no se podrán separar por centrifugación ni filtración. Un ejemplo común podría ser un sólido disuelto en un líquido, como la sal o el azúcar disuelto en agua (o incluso el oro en mercurio, formando una amalgama). Se distingue de una suspensión, que es una mezcla en la que el soluto no está totalmente disgregado en el disolvente, sino dispersado en pequeñas partículas. Así, diferentes gotas pueden tener diferente cantidad de una sustancia en suspensión. Mientras una disolución es siempre transparente, una suspensión presentará turbidez, será traslúcida u opaca. Una emulsión será intermedia entre disolución y suspensión. CARACTERÍSTICAS GENERALES 1.- Son mezclas homogéneas 2.- Al disolver una sustancia, el volumen final es menor que la suma de los volúmenes del disolvente y el soluto 3.- La cantidad de soluto y la cantidad de solvente se encuentran en proporciones que varían entre ciertos límites. Normalmente el disolvente se encuentra en mayor proporción que el soluto, aunque no siempre es así. La proporción en que tengamos el soluto en el seno del disolvente depende del tipo de interacción que se produzca entre ellos. Esta interacción está relacionada con la solubilidad del soluto en el disolvente. 4.- Sus propiedades físicas dependen de su concentración:  Disolución HCl (ácido clorhídrico) 12 mol/L Densidad = 1,18 g/cm3  Disolución HCl (ácido clorhídrico) 6 mol/L Densidad = 1,10 g/cm3 5.- Sus componentes se separan por cambios de fases, como la fusión, evaporación, condensación, etc. 6.- Tienen ausencia de sedimentación, es decir al someter una disolución a un proceso de centrifugación las partículas del soluto no sedimentan debido a que el tamaño de las mismas son inferiores a 10 Angstrom ( Å ). 7.- Sus componentes se unen y se genera el solvente mediante el proceso denominado decontriacion. SOLUTO Cuando se realiza una disolución, se le llama soluto al compuesto de menor proporción al solvente. Esta sustancia se encuentra disuelta en una determinada disolución de cualquier elemento. En lenguaje común, también se le conoce como la sustancia que se disuelve, por lo que se puede encontrar en un estado de agregación diferente al comienzo del proceso de disolución y experimentar una transición de fase. Lo más habitual es que se trate de un sólido en un disolvente líquido, lo que origina una solución líquida. Una de las características más significativas de una disolución suele ser su concentración de soluto, es decir la medida de la cantidad de soluto contenida en ella. SOLVENTE Un disolvente o solvente es una sustancia en la que se diluye un soluto (un sólido, líquido o gas químicamente diferente), resultando en una solución; normalmente es el componente de una solución presente en mayor cantidad. Los disolventes forman parte de múltiples aplicaciones: adhesivos, componentes en las pinturas, productos farmacéuticos, para la elaboración de materiales sintéticos, etc.

COLEGIO COMFATOLIMA ANA JULIA SUAREZ DE ZORROZA Licencia de Funcionamiento 1935 de Diciembre 04 de 2000 Aprobación del Plan de Estudios Resolución No. 71002608 de 15 de noviembre de 2012

CLASIFICACIÓN DE LAS SOLUCIONES SÓLIDAS  Sólido en Sólido: Cuando tanto el soluto como el solvente se encuentran en estado sólido. Un ejemplo claro de éste tipo de disoluciones son las aleaciones, como el Zinc en el Estaño (tupac).  Gas en Sólido: Como su definición lo dice, es la mezcla de un gas en un sólido. Un ejemplo puede ser el Hidrógeno (g) en el Paladio(s).  Líquido en Sólido: Cuando una sustancia líquida se disuelve junto con un sólido. Las Amalgamas se hacen con Mercurio(l) mezclado con Plata(s). LÍQUIDAS  Sólidos en Líquidos: Este tipo de disoluciones es de las más utilizadas, pues se disuelven por lo general pequeñas cantidades de sustancias sólidas (solutos) en grandes cantidades líquidas (solventes). Ejemplos claros de este tipo son la mezcla del Agua con el Azúcar, también cuando se prepara un Té, o al agregar Sal a la hora de cocinar.  Gases en Líquidos: Un ejemplo es cuando se agrega Oxígeno en Agua.  Líquidos en Líquidos: Este es otra de las disoluciones más utilizadas. En prácticas de química por ejemplo, se han realizado mezclas de Alcohol con Agua para comprobar su densidad; después de mezclarlas, un método para volverlas a separar es por destilación. GASEOSAS  Sólidos en Gases: Existen infinidad de disoluciones de este tipo, pues las podemos encontrar en la contaminación al estudiar los componentes del humo por ejemplo, se encontrará que hay varios minerales disueltos en gases.  Gases en Gases: De igual manera, existe una gran variedad de disoluciones de gases con gases en la atmósfera, como el Oxígeno en Nitrógeno.  Líquidos en Gases: Este tipo de disoluciones se encuentran en las nieblas. La concentración de una solución e una medida de la cantidad de soluto presente en cierta cantidad de solvente (o de solución) veamos cómo se expresa la concentración de una solución.

TIPOS DE DISOLUCIONES DILUIDA

CONCENTRADA

Es aquella que tiene una cantidad de soluto disuelto Es una disolución que contiene cantidades relativamente relativamente pequeña. grandes de soluto disuelto.

TIPOS DE DISOLUCIONES INSATURADA

SATURADA

SOBRESATURADA

Contiene menor cantidad de Contiene la máxima cantidad de soluto Contiene más soluto que la cantidad soluto de la que es capaz de que se disuelve en un disolvente en soportada en condiciones de equilibrio por el disolver particular, a una temperatura específica disolvente, a una temperatura dada. PORCENTAJE EN MASA  %

m m

=

masa masa

𝑚 o %m = m 𝑚

La concentración de las soluciones puede expresarse en función del porcentaje en masa del soluto, lo que indica la masa del soluto por cada 100 unidades de masa de solución. El gramo (g) es la unidad más empleada. 𝑣

𝐯𝐨𝐥𝐮𝐦𝐞𝐧

PORCENTAJE EN VOLUMEN  % v = 𝒗𝒐𝒍𝒖𝒎𝒆𝒏 La concentración de las soluciones expresada en porcentaje v/v se refiere al volumen de soluto por cada 100 unidades de volumen de solución. La unidad mas empleada es mililitro.

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𝐦𝐚𝐬𝐚

PORCENTAJE EN MASA – VOLUMEN  % v = 𝒗𝒐𝒍𝒖𝒎𝒆𝒏 Se refiere a la masa del soluto por cada 100 unidades de solución; es una de las formas más exactas para preparar las soluciones. La masa, generalmente se expresa en gramos y el volumen en mililitros. LA MOLARIDAD (M), o concentración molar, es la cantidad de sustancia (n) de soluto por cada litro de disolución. Es el método más común de expresar la concentración en química, sobre todo cuando se trabaja con reacciones químicas y relaciones estequiométricas. Sin embargo, este proceso tiene el inconveniente de que el volumen cambia con la temperatura. Se representa también como: M = n / V, en donde "n" es la cantidad de sustancia (n= mol soluto/masa molar) y "V" es el volumen de la disolución expresado en litros. La molalidad (m) es el número de moles de soluto que contiene un kilogramo de disolvente. Para preparar disoluciones de una determinada molalidad, no se emplea un matraz aforado como en el caso de la molaridad, sino que se puede hacer en un vaso de precipitados y pesando con una balanza analítica, previo peso del vaso vacío para poderle restar el correspondiente valor. La principal ventaja de este método de medida respecto a la molaridad es que como el volumen de una disolución depende de la temperatura y de la presión, cuando estás cambian, el volumen cambia con ellas. Gracias a que la molalidad no está en función del volumen, es independiente de la temperatura y la presión, y puede medirse con mayor precisión. NORMALIDAD (N), se define como el número de equivalentes de soluto por litro de solución: EL número de equivalentes se calcula dividiendo la masa total por la masa de un equivalente: n = m / meq, o bien como el producto de la masa total y la cantidad de equivalentes por mol, dividido por la masa molar: Calcular el peso equivalente de cada uno de los siguientes compuestos:

1. H2SO4 en una reacción en la cual solamente es remplazado un ion H+.

2. Ca(OH)2 en donde ambos iones OH- son remplazados. 

3. HCl 













4. CaSO4 















EJERCICIOS 1. En la extracción minera de oro se emplea cianuro de sodio, zinc y ácidos fuertes durante el proceso de purificación. Los ácidos fuertes que pueden emplearse son ácido sulfúrico (H2SO4) de una concentración volumen-volumen del 78% o ácido nítrico (HNO3) que contenga 112 mL de ácido por cada 200 mL de solución. Si en la extracción del oro se requiere usar el ácido de mayor concentración, ¿cuál ácido debería emplearse? 2. Las soluciones salinas de cloruro de sodio (NaCl) son muy utilizadas para tratar descompensaciones orgánicas. Determina el porcentaje en masa del NaCl para la solución que se prepara utilizando 20g de sal y 180 de agua. 3. Calcular la masa de AgNO3, presente en 200 g de una solución 6%.

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4. Calcula la masa de Na2SO4 que se requiere para preparar 200g de una solución al 18%. 5. Si se mezclan 75ml de alcohol y 25 ml de agua, ¿Cuál es el porcentaje de alcohol en esta solución? 6. 650 ml de una solución de HNO3 que se preparó utilizando 70g de ácido. Densidad HNO3 = 1,42g/ml cual es el %v/v de esta solución. 7. Determina el %v/v de 300ml de una solución que se preparó empleando 12ml de H2SO4. 8. ¿Cuál es el %v/v de 750ml de una solución que se preparó con 16 g de H2SO4 (densidad del H2SO4 = 1,84 g/cm3 9. Para prepara 650ml de una solución de KCL se emplearon 37 g de sal. ¿cuál es el %m/v de esta solución? 10. 500ml de suero fisiológico contiene aproximadamente 4,5 g de NaCl, ¿Cuál es el %m/v de esta solución? 11. Realiza los cálculos y describe el procedimiento para preparar 500 ml de una solución de FeCl3 al 10% m/v. 12. Cuantos ml de alcohol se deben agregar a 60 ml de agua para obtener una solución 25%. 13. Si una solución de sacarosa o azúcar común C12H22O11 se prepara adicionando 120g de sacarosa a 1250g de agua. ¿Cuál es la molalidad de la solución? 14. El ácido sulfúrico H2SO4 en solución acuosa es uno de los componentes de las baterías de automóviles. Para que la batería sea útil debe contener como mínimo 441,6 g de ácido por cada litro de solución. ¿Cuál será la molaridad de la solución de ácido sulfúrico en las baterías? 15. Ordena de mayor a menor concentración molar: a) 15 gramos de KCl disueltos en 150ml de agua. b) 22g de H2SO4 disueltos en 200g de agua c) 6,5 g NaCl disueltos en 300ml de agua d) 2,5 g de KMnO4 disueltos en 500ml de agua. e) 32ml de etanol (C2H5OH) disueltos en 750 ml de agua. (densidad del etanol 0,78g/cm3 16. ¿Cuál es la normalidad de la solución resultante al disolver 441,6 g de ácido sulfúrico H2SO4 en un litro de solución? 17. Calcular la normalidad y la molaridad de 50 gramos de Na2CO3 en 100 ml de disolución 18. Calcular la normalidad de 20 gramos de hidróxido de berilio Be(OH)2 en 700 ml de disolución 19. Calcular la cantidad de NaOH necesaria para preparar medio litro de disolución 4,5 N. (Dato: peso molecular del NaOH = 40).

20. Calcular la normalidad de 3,5 gramos de NaCl en 600 gramos de disolvente sabiendo que la densidad de la disolución es 0,997 g /ml. (Dato: peso molecular del NaCl = 58,4). Contesta las preguntas 21 a 23 de acuerdo con la siguiente tabla que indica Moles de Volumen Solución las características de cuatro soluciones acuosas que se prepararon a partir soluto (ml) de la sustancia P. T 0.1 500 21. De acuerdo con la información de la tabla es correcto afirmar que la U 0.2 100 solución de menor concentración es: K 0.9 1000 a) T c) K N 0.6 600 b) U d) N 22. Si la solución U se le adicionan 100ml de solvente es muy probable que la concentración final de esta solución: a) Permanezca constante c) Aumente b) Sea igual a la concertación de solución K d) Sea igual a la concentración de la solución N 23. Si la solución K se somete a calentamiento hasta evaporar 500ml, es muy probable que : a) Permanezca constante la concentración de la solución b) Aumente la masa del soluto c) Aumente la concentración de la solución d) Disminuya la concentración de la solución