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1. CONCENTRACIÓN. En una disolución hay dos partes : Soluto: Suele estar en menor proporción. Disolvente: Suele estar en mayor proporción. SOLUTO SOLUTO

DISOLVENTE

DISOLVENTE

DISOLUCIÓN

DISOLUCIÓN Concentración: Indica la proporción que hay entre el soluto y el disolvente. Se puede expresar de varias formas. 1.1.Porcentaje en masa. Indica la masa de soluto (ms) que hay en 100 unidades de masa de disolución (m). % masa de soluto=

ms ∗100 m

1.2. Porcentaje en volumen. Indica el volumen de soluto (Vs) que hay en 100 unidades de volumen de disolución (V). % volumen de soluto=

Vs ∗100 V

1.3. Concentración en masa ( C ). Indica la masa de soluto (ms) que hay en un volumen de disolución (V). C=

ms V

CUIDADO. No confundir concentración en masa con densidad. d=

1

m V

2. LA SOLUBILIDAD. La solubilidad es la cantidad máxima de soluto que se puede disolver en una cantidad de disolvente determinado. Depende de la temperatura. Las disoluciones pueden ser de tres tipos: Diluidas:

Tienen una concentración baja.

Concentradas:

Tienen una concentración alta.

Saturadas:

No admite más cantidad de soluto.

2.1. Solubilidad de los sólidos y los líquidos: Aumenta con la temperatura. Excepción: Sales de calcio ( Ca ) y magnesio ( Mg) ( Cal del agua).

Solubilidad (g soluto/100 g de agua) 250

200

NaClO3

150

KNO3 Pb(NO3)2

S

K2Cr2O4 NaCl Cs2SO4

100

KCl

50

0 20

30

40

50

60

70

80

90

100

T (ºC)

2.2. Solubilidad de los gases: Disminuye con la temperatura. La agitación térmica provoca que los gases se escapen de la disolución al aumentar la temperatura. 2

ACTIVIDADES Actividad 1. Indica donde están las pelotas más concentradas:

A

B

Actividad 2. a) Indica donde están las pelotas más concentradas:

A b) ¿ Dónde hay más cantidad?

B

PORCENTAJE EN MASA Actividad 3. Indica qué disolución es más concentrada, una que se prepara disolviendo 10 g de sal en 100 g de agua o una que se prepara disolviendo 5 g de sal en 20 g de agua. a) Calcula las concentraciones de ambas disoluciones. b) Si mezclas las dos disoluciones, cuál será ahora la nueva concentración ( calcula el porcentaje en masa de soluto). Actividad 4. La riqueza en azúcar de las magdalenas es de 51,5%, calcula la cantidad de azúcar ingerida al comer dos magdalenas, si cada una tiene una masa de 60 g. Actividad 5. Calcula la concentración ( % en masa) de sal de un suero fisiológico que tiene 3g de sal disueltos en 330 g de agua. Actividad 6. Calcula la concentración en azúcar ( % masa) cuando se disuelven 10 g de sal en 90 g de agua. Actividad 7. Calcula la concentración en azúcar (%masa) cuando se disuelven 10 g de sal en 90 g de disolución. Actividad 8. La concentración de una disolución de sal en agua es del 5 % en masa. ¿Qué cantidad de sal hay en 600 g de disolución?. Actividad 9. El vinagre es una disolución de ácido acético (soluto) en agua al 3 % en masa. Calcula la cantidad de soluto que hay en 50 g de vinagre. Actividad 10. a) Necesito preparar una disolución de 4 Kg con un 20% de sal y el resto de agua. ¿Cómo lo harías?. b) A la disolución anterior le añado 200 g de agua, ¿ que cantidad y concentración de sal hay?. c) De la disolución inicial se evaporan 500 g de agua, ¿ qué cantidad y concentración de sal hay ?. PORCENTAJE EN VOLUMEN Actividad 11. Una persona se bebe 4 quintos de cerveza al 5,2 % en volumen, ¿ cuántos cm 3 de alcohol ha consumido?. ¿ Cuánta agua ha consumido?. 3

Actividad 12. Una persona se bebe un vaso de 150 mL de whisky al 40 % de alcohol en volumen, ¿qué cantidad de alcohol ha ingerido?. Actividad 13. a) ¿ Quién ha ingerido más cantidad de líquido la persona que ha bebido cerveza o la que ha bebido whisky?. b) ¿ Quién es más probable que se emborrache?. Actividad 14. Se preparó una disolución disolviendo 50 mL de alcohol en 200 ml de agua. Calcula la concentración expresada en % en volumen. Actividad 15. Algunas cervezas “sin alcohol” pueden contener hasta un 1% de alcohol. Si bebes 0,5L de esta clase de cerveza. ¿ Cuántos mL de alcohol habrás ingerido?. CONCENTRACIÓN EN MASA Actividad 16. Echamos 120 g de sal en 12 L de agua. Determina la concentración de la disolución. Actividad 17. Los análisis de glucosa en sangre se considera normal un intervalo de glucosa entre 70 a 105 mg/L. Si en una muestra de sangre se encuentran 2 mg de glucosa en 20 mL de sangre. a) ¿ Estará dentro del intervalo normal en sangre? b) Expresa la concentración en g/L Actividad 18.Un conocido medicamento para los síntomas del resfriado, se vende en sobres de 10 g, en los que el 5% es de principio activo. Un enfermo necesita tomar 3 sobres diarios, previamente disueltos en agua. a) ¿Qué cantidad de principio activo ingiere al día? b) Si al disolver un sobre consigue una disolución de 20 mL, ¿qué concentración de principio activo hay en ella? . Actividad 19. Un fertilizante para plantas domésticas se vende en sobres de 400 g, con la indicación de que posee una riqueza del 35 %. Para su uso, es necesario disolverlo en agua. Un alumno vierte 230 g del sobre en 2 litros de agua. Tras agitarlo comprueba que todo se ha disuelto. Determinar: a) Concentración del fertilizante puro en la disolución fabricada. b) Si se añaden 75 mL de la disolución a una planta, ¿qué cantidad de fertilizante puro se añadió?. SOLUBILIDAD Actividad 20. ¿ Por qué las bebidas gaseosas ( cerveza, coca cola,...) se sirven en vasos fríos?. Actividad 21. ¿ Por qué los peces respiran mejor en aguas frías?. Actividad 22. a) Calcula la cantidad máxima de sal que se puede disolver en 50 ml de agua a 20 º C b) Calcula la cantidad máxima de sal que se puede disolver en 50 ml de agua a 80 º C Actividad 23. Tenemos una disolución saturada de Pb(NO3)2 con 200 mL de agua a 80 º C. ¿ Qué cantidad de esta sustancia se irá al fondo del recipiente si la temperatura desciende a 50 º C?

4

ACTIVIDADES. SOLUCIONES Actividad 1. Indica donde están las pelotas más concentradas:

A A : Concentración = 9 pelotas/ 9 huecos = 1 pelota / hueco

SOLUCIÓN:

B CA = CB

B : Concentración = 6 pelotas/ 6 huecos = 1 pelota / hueco Actividad 2. a) Indica donde están las pelotas más concentradas:

A A: Concentración = 12 pelotas / 12 huecos = 1 pelota / hueco B: Concentración = 6 pelotas / 3 huecos = 2 pelotas/ hueco

SOLUCIÓN:

b) ¿ Dónde hay más cantidad?

A: 12 pelotas B : 6 pelotas

B CB > CA

Cantidad A > Cantidad B

PORCENTAJE EN MASA Actividad 3. Indica qué disolución es más concentrada, una que se prepara disolviendo 10 g de sal en 100 g de agua o una que se prepara disolviendo 5 g de sal en 20 g de agua. a) Calcula las concentraciones de ambas disoluciones. ms ∗100 m

SOLUCIÓN:

DISOLUCIÓN A:

DISOLUCIÓN B:

ms ( masa de soluto)

10 g

5g

md ( masa de disolvente)

100 g

20g

m ( masa de disolución)

110 g

25 g

10 ∗100=9,09 % 110

5 ∗100=20 % 25

% masa de soluto=

% masa de soluto

b) Si mezclas las dos disoluciones, cuál será ahora la nueva concentración ( calcula el porcentaje en masa de soluto). SOLUCIÓN : % masa de soluto= ms ( masa de soluto)

ms ∗100 m

DISOLUCIÓN A + DISOLUCIÓN B: 10 g + 5g = 15 g

md ( masa de disolvente)

100 g + 20g = 120 g

m ( masa de disolución)

110 g + 25 g = 135 g

15 ∗100=11,11 % 135 CONCLUSIÓN: Cuando se mezclan dos disoluciones la concentración final es una media de las disoluciones originales, NUNCA se suman. % masa de soluto

5

Actividad 4. La riqueza en azúcar de las magdalenas es de 51,5%, calcula la cantidad de azúcar ingerida al comer dos magdalenas, si cada una tiene una masa de 60 g. SOLUCIÓN: % masa de soluto=

ms ∗100 m

ms = ¿ ?

60 g

60 g

m = 60 g+ 60 g= 120 g % masa de azúcar = 51,5 % 51,5%=

ms ∗100 120

;

51,5∗120 =ms ; ms =61,8 g 100

Actividad 5. Calcula la concentración ( % en masa) de sal de un suero fisiológico que tiene 3g de sal disueltos en 330 g de agua. SOLUCIÓN: % masa de soluto=

ms ∗100 m

ms ( masa de soluto)

CALCULOS 3g

md ( masa de disolvente)

330 g

m ( masa de disolución)

3 g + 330 g = 333 g

% masa de soluto

3 ∗100=0,9% 333

Actividad 6. Calcula la concentración en azúcar ( % masa) cuando se disuelven 10 g de sal en 90 g de agua. SOLUCIÓN: % masa de soluto=

ms ∗100 m

CALCULOS

ms ( masa de soluto)

10 g

md ( masa de disolvente)

90 g

m ( masa de disolución)

10 g + 90 g = 100 g

% masa de soluto

10 ∗100=10 % 100

Actividad 7. Calcula la concentración en azúcar (%masa) cuando se disuelven 10 g de sal en 90 g de disolución. SOLUCIÓN: % masa de soluto= ms ( masa de soluto)

ms ∗100 m

CALCULOS 10 g

md ( masa de disolvente)

90 – 10 = 80 g

m ( masa de disolución)

90 g

% masa de soluto

6

10 ∗100=11,11% 90

Actividad 8. La concentración de una disolución de sal en agua es del 5 % en masa. ¿Qué cantidad de sal hay en 600 g de disolución?. SOLUCIÓN: % masa de soluto=

ms ∗100 m

ms ( masa de soluto)

CALCULOS

5%=

ms ∗100 600

;

5∗600 =ms ; m s=30 g 100

md ( masa de disolvente)

NO NECESARIO

m ( masa de disolución)

600 g

% masa de soluto

5,00%

Actividad 9. El vinagre es una disolución de ácido acético (soluto) en agua al 3 % en masa. Calcula la cantidad de soluto que hay en 50 g de vinagre. SOLUCIÓN: % masa de soluto=

ms ∗100 m

ms ( masa de soluto)

CALCULOS

3 %=

ms ∗100 50

;

3∗50 =ms ; ms=1,5 g 100

md ( masa de disolvente)

NO NECESARIO

m ( masa de disolución)

50 g

% masa de soluto

3,00%

Actividad 10. a) Necesito preparar una disolución de 4 Kg con un 20% de sal y el resto de agua. ¿Cómo lo harías?. SOLUCIÓN: % masa de soluto=

ms ∗100 m

ms ( masa de soluto)

CALCULOS

20 %=

ms ∗100 4000

;

4000∗20 =ms ; m s=800 g 100

md ( masa de disolvente)

4000 g – 800 g = 3200 g agua

m ( masa de disolución)

4Kg= 4000 g

% masa de soluto

20,00%

Mezclando 3200 g de agua con 800 g de sal. b) A la disolución anterior le añado 200 g de agua, ¿ que cantidad y concentración de sal hay?. % masa de soluto= ms ( masa de soluto)

ms ∗100 m

CALCULOS 800 g

md ( masa de disolvente)

3200 g + 200 g = 3400 g agua

m ( masa de disolución)

3400 + 800= 4400 g

800 ∗100=18,18 % 4400 La cantidad de sal es la misma, pero la concentración ha disminuido porque he añadido

% masa de soluto

agua. 7

c) De la disolución inicial se evaporan 500 g de agua, ¿ qué cantidad y concentración de sal hay ?. % masa de soluto=

ms ∗100 m

CALCULOS

ms ( masa de soluto)

800 g

md ( masa de disolvente)

3200 g - 500 g = 2700 g agua

m ( masa de disolución)

2700 + 800= 3500 g

800 ∗100=22,86 % 3500 La cantidad de sal es la misma, pero la concentración ha aumentado porque he quitado

% masa de soluto

agua. PORCENTAJE EN VOLUMEN Actividad 11. Una persona se bebe 4 quintos de cerveza al 5,2 % en volumen, ¿ cuántos cm 3 de alcohol ha consumido?. ¿ Cuánta agua ha consumido?. SOLUCIÓN: % volumen de soluto=

Vs ∗100 V

Vs ( volumen de soluto)

CALCULOS

5,2 %=

Vd ( volumen disolvente)

Vs ∗100 ; 800

5,2∗800 =41,6 mL Alcohol 100

800 mL – 41,6 mL = 758,4 mL de agua

4∗1 L=0,8 L=800mL 5

V ( volumen de disolución) % volumen de soluto

5,20%

Actividad 12. Una persona se bebe un vaso de 150 mL de whisky al 40 % de alcohol en volumen, ¿qué cantidad de alcohol ha ingerido?. SOLUCIÓN : % volumen de soluto=

Vs ∗100 V

Vs ( volumen de soluto) Vd ( volumen disolvente)

CALCULOS 40 %=

Vs ∗100 ; 150

40∗150 =60mL Alcohol 100

No necesario

V ( volumen de disolución)

150 mL

% volumen de soluto

40,00%

Actividad 13. a) ¿ Quién ha ingerido más cantidad de líquido la persona que ha bebido cerveza o la que ha bebido whisky?. SOLUCIÓN: La de la cerveza. 800 mL > 150 mL b) ¿ Quién es más probable que se emborrache?. SOLUCIÓN : La que ha bebido whisky. 60 mL alcohol > 41,6 mL alcohol 8

Actividad 14. Se preparó una disolución disolviendo 50 mL de alcohol en 200 ml de agua. Calcula la concentración expresada en % en volumen. SOLUCIÓN: Vs CALCULOS % volumen de soluto= ∗100 V Vs ( volumen de soluto)

50 mL Alcohol

Vd ( volumen disolvente)

200 mL de agua

V ( volumen de disolución)

50mL + 200 mL = 250 mL

50 ∗100=20 % 250

% volumen de soluto

Actividad 15. Algunas cervezas “sin alcohol” pueden contener hasta un 1% de alcohol. Si bebes 0,5L de esta clase de cerveza. ¿ Cuántos mL de alcohol habrás ingerido?. SOLUCIÓN: % volumen de soluto=

Vs ∗100 V

CALCULOS

Vs ( volumen de soluto)

1 %=

Vd ( volumen disolvente)

Vs ∗100 ; 500

1∗500 =5mL 100

No necesario

V ( volumen de disolución)

0,5 L = 500 mL

% volumen de soluto

1,00%

CONCENTRACIÓN EN MASA Actividad 16. Echamos 120 g de sal en 12 L de agua. Determina la concentración de la disolución. C=

ms V

CALCULOS

ms ( masa de soluto)

120 g

V ( volumen de disolución)

12 L

Concentración en masa

C=

120g =10g / L 12L

Actividad 17. Los análisis de glucosa en sangre se considera normal un intervalo de glucosa entre 70 a 105 mg/L. Si en una muestra de sangre se encuentran 2 mg de glucosa en 20 mL de sangre. a) ¿ Estará dentro del intervalo normal en sangre? b) Expresa la concentración en g/L C=

ms V

CALCULOS

ms ( masa de soluto)

2 mg = 0,002 g

V ( volumen de disolución)

20 mL = 0,02 L

2mg 0,002 g =100mg / L ; C= =0,1 g / L 0,02 L 0,02 L a) 70mg/l < 100 mg/L < 105 mg/L. Se considera normal, pero un poco alto, esta persona debería de cuidarse. Concentración en masa

b) C = 0,1 g/L 9

C=

Actividad 18.Un conocido medicamento para los síntomas del resfriado, se vende en sobres de 10 g, en los que el 5% es de principio activo. Un enfermo necesita tomar 3 sobres diarios, previamente disueltos en agua. a) ¿Qué cantidad de principio activo ingiere al día? b) Si al disolver un sobre consigue una disolución de 20 mL, ¿qué concentración de principio activo hay en ella? . C=

ms V

ms ( masa de soluto)

CALCULOS

5%=

ms ∗100 10

;

10∗5 =m s ; ms=0,5 g 0,5g*3 =1,5g total 100

m ( masa de disolución)

10 g

V ( volumen de disolución)

20 mL = 0,02 L

% masa de soluto

5,00%

Concentración en masa

C=

0,5 g =25g / L 0,02 L

Actividad 19. Un fertilizante para plantas domésticas se vende en sobres de 400 g, con la indicación de que posee una riqueza del 35 %. Para su uso, es necesario disolverlo en agua. Un alumno vierte 230 g del sobre en 2 litros de agua. Tras agitarlo comprueba que todo se ha disuelto. Determinar: a) Concentración del fertilizante puro en la disolución fabricada.

C=

ms V

ms ( masa de soluto)

CALCULOS

35 %=

ms ∗100 230

m ( masa de disolución)

;

35∗230 =ms ; ms =80,5 g 100

230 g

V ( volumen de disolución)

2L

% masa de soluto

35,00%

Concentración en masa

C=

80,5 g =40,25 g / L 2L

b) Si se añaden 75 mL de la disolución a una planta, ¿qué cantidad de fertilizante puro se añadió?. C=

ms V

ms ( masa de soluto) V ( volumen de disolución) Concentración en masa

10

CALCULOS

40,25 g / L=

ms ;40,25 g / L∗0,075 L=m s ; 3,019 g =m s 0,075 L 75 mL = 0,075 L C = 40,25 g/L

SOLUBILIDAD Actividad 20. ¿ Por qué las bebidas gaseosas ( cerveza, coca cola,...) se sirven en vasos fríos?. Las burbujas son de CO2 , un gas, y por tanto se disuelve mejor en frio que en caliente. Actividad 21. ¿ Por qué los peces respiran mejor en aguas frías?. Los peces respiran el O2 disuelto en el agua, y los gases se disuelven mejor a bajas temperaturas. Solubilidad (g/100 g agua) Tª (ºC) NaCl Pb(NO3)2 35 35,5 36 36,5 37 37,5 38 39 40

54 62 72 80 90 100 110 120 132

120 100 80 S

20 30 40 50 60 70 80 90 100

140

60

NaCl Pb(NO3)2

40 20 0 20 30 40 50 60 70 80 90 100 T(ºC)

Actividad 22. a) Calcula la cantidad máxima de sal que se puede disolver en 50 ml de agua a 20 º C Masa de agua ( disolvente)

Masa de soluto ( NaCl) máxima que se puede disolver

100 g

35 g

50 g

ms= 50g*35g / 100 g = 17,5 g b) Calcula la cantidad máxima de sal que se puede disolver en 50 ml de agua a 80 º C

Masa de agua ( disolvente)

Masa de soluto ( NaCl) máxima que se puede disolver

100 g

38 g

50 g

ms= 50g*38g / 100 g = 19 g

Actividad 23. Tenemos una disolución saturada de Pb(NO3)2 con 200 mL de agua a 80 º C. ¿ Qué cantidad de esta sustancia se irá al fondo del recipiente si la temperatura desciende a 50 º C? T(ºC) Masa de agua ( disolvente) Masa de soluto ( Pb(NO3)2 ) máxima que se puede disolver 80º C 100 g

110 g

80 ºC 200 g

ms= 200g*110g / 100 g = 220 g

50 ºC 100 g

80 g

50 º C 200 g

ms= 200g*80g/100 g = 160 g

50 º C

220 g – 160 g = 60 g de sustancia que NO se puede disolver

RECUERDA: SOLO PARA EL AGUA. 1 g = 1 mL; ya que su densidad es d = 1 g/mL 11