Soluciones y unidades de...

Dra. Patricia Satti, UNRN SOLUCIONES Dra. Patricia Satti, UNRN SOLUCIONES

Soluciones y unidades de

concentración

Dra. Patricia Satti, UNRN SOLUCIONES

MATERIA

MEZCLAS

SISTEMAS HOMOGÉNEOS

SUSTANCIAS PURAS

SISTEMAS HETEROGÉNEOS COMPUESTOS

ELEMENTOS

AguaEtanol

Benceno

OxígenoHidrógenoNitrógeno

LecheArena

Sal y azúcar

Sal en aguaAire

Acero


Mezclas: Poseen composición química variable y cada sustancia conserva su propia

identidad químicaDos o más sustancias que están físicamente mezcladas.Los componentes de una mezcla pueden variar su proporción en masa, o sea la composición de una mezcla es variable.

Estos componentes pueden separarsepor métodos físicos


1) Sus componentes SE pueden separar por métodos físicos

2) La composición es VARIABLE.

3) Sus propiedades SE RELACIONAN con las de los componentes

1) Sus componentes NO SE pueden separar por métodos físicos

2) La composición es FIJA.

3) Sus propiedades NO SE RELACIONAN con las de los componentes

Mezclas Compuestos

MEZCLAS


SUSTANCIAS PURAS

SISTEMAS HETEROGÉNEOS COMPUESTOS

ELEMENTOS


Los sistemas heterogéneos tienen las siguientes propiedades

Distintas propiedades intensivas en diferentes puntos de su masa.

Fase: porción de materia que tiene propiedades intensivas constantes.

Presentan superficies de discontinuidad (interfases o límites de fase).

Sus componentes se separan por Métodos de separación.

MEZCLAS


SISTEMAS HETEROGÉNEOS


Cuando existen más de un componente y más de 1 fase se habla de mezclas

heterogéneas


Los sistemas homogéneos de más de un componente se denominan mezclas

homogéneas o soluciones

Iguales propiedades intensivas en todos los puntos de su masa.

Sus componentes se separan por Métodos de fraccionamiento.


Soluciones (más de un componente, 1 sola fase)


Sistema agua líquida & hielo, qué es?¿Tiene propiedades uniformes?No¿Cuántas fases tiene? ¿Cuántas fases tiene? Más de una

Entonces podría ser una mezcla heterogénea

NO!!!: ¡porque no tiene composición química variable!

Tiene un solo componente (H2O) en dos estados de agregación distintos.

Es un sistema heterogéneo de un componente


No siempre son mezclas


Una solución es una mezcla homogénea de 2 o más sustancias

SOLVENTE o DISOLVENTEEs el componente de la solución que actúa como medio para disolver a los otros componentes. Generalmente es el componente mayoritario de la solución (pero no siempre, sobre todo con agua).

SOLUTOComponente(s) que se disuelve(n) en el solvente

Por definición una solución tiene siempre UN ÚNICO SOLVENTE, pero

puede tener UNO MÁS SOLUTOS


Para la mayoría de las sustancias la SOLUBILIDAD aumenta con la temperatura

La solubilidad depende de varios factores:

1.- Del soluto y el disolvente.Hay sustancias que se disuelven mejor en unos disolventes que en otros.

2.- De la temperatura.Normalmente la solubilidad de una sustancia aumenta con la temperatura


SOLUCIONESmezclas homogéneas de dos o más sustancias

SOLUTO SOLVENTE

Sólida Líquida Gaseosa

SEGÚN LA CANTIDAD DE

SOLUTO

Diluida Concentrada Saturada

SEGÚN EL ESTADO DE AGREGACIÓN DEL

SOLVENTE


Según el estado de agregación

Estado de la solución

Estado del disolvente

Estado del soluto

Ejemplo

Gaseoso Gaseoso Gaseoso

Líquido Líquido Gaseoso

Líquido Líquido Líquido

Líquido Líquido Sólido

Sólido Sólido Gaseoso

Sólido Sólido Líquido

Sólido Sólido Sólido

Estado de la solución

Estado del disolvente

Estado del soluto

Ejemplo

Gaseoso Gaseoso Gaseoso Aire, gas natural

Líquido Líquido Gaseoso HCl(g) en agua

Líquido Líquido Líquido Alcohol en agua

Líquido Líquido Sólido Sal en agua

Sólido Sólido Gaseoso Hidrógeno en Pt

Sólido Sólido Líquido Mercurio en plata

Sólido Sólido Sólido Plata en oro


¿Que pasa 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

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

Sólido (NaCl)

Líquido (H2O)

Solución o Disolución


¿Cuánto soluto se puede disolver en una cantidad dada de disolvente?

Si añadimos soluto (p.ej. azúcar) poco a poco a un solvente (p. ej. agua), al principio se disuelve sin dificultad

Pero, si seguimos añadiendo llega un momento en que el disolvente no es capaz de disolver más y el soluto permanece en estado sólido, “reposando”en el fondo del recipiente.


Según la abundancia relativa del soluto se las clasifica en: Diluidas: cuando proporcionalmente tienen poco solutoConcentradas: cuando proporcionalmente tienen abundante solutoSaturadas: el solvente ya no es capaz de disolver más soluto y hay equilibrio entre el soluto sin disolver y el disuelto


Sobresaturadas: cuando tiene más soluto que su punto de saturación. La sobresaturación se logra mediante procedimientos especiales, como por ejemplo calentar la solución.

Son muy inestables, simple agitación o la adición de un pequeño cristal, que sirva de núcleo, es suficiente para que la disolución cristalice de repente.


La SOLUBILIDAD es la máxima cantidad de soluto que puede disolver una cantidad específica de un cierto disolvente a una determinada temperatura. Numéricamente corresponde a la concentración de soluto de la solución saturada

g / 100 g de aguaT (ºC) KBr KI

20 65 14540 80 16060 90 17580 100 190

100 110 210

Solubilidad


Hablar de solución diluida o concentrada, resulta muy inexacto. Por eso existen formas de determinar cuantitativante las concentraciones de las soluciones. Existen dos tipos de unidades de concentración:

Unidades físicasUnidades químicas

http://es.wikipedia.org/wiki/Imagen:Dilution-concentration_simple_example.jpg


Unidades físicas de concentración

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1) Porcentaje peso en peso

(g de sto en 100 g de sción)

m sto (en g)% p/p = x 100

m sción (en g)

2) Porcentaje peso en volumen

(g de sto en 100 mL de sción)

m sto (en g)% p/v = x 100

V sción (en mL)

NO IMPORTA LA NATURALEZA DEL SOLUTO


EjemplosSolución acuosa al 5% en peso significa que contiene

1) 5 g de SOLUTO en 100 g de SOLUCIÓN 2) 5 kg de SOLUTO en 100 kg de SOLUCIÓN

Solución acuosa al 5% en volumen significa que contiene

1) 5 g de SOLUTO en 100 mL de SOLUCIÓN 2) 5 kg de SOLUTO en 100 L de SOLUCIÓN



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3) Porcentaje volumen en volumen

(mL de sto en 100 mL de sción)

V sto (en mL)% v/v = x 100

V scion (en mL)

4) Gramos por litro (g de sto en 1 L de sción)

m sto (en g)g /L =

1 L de sción

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Concentración de la solución en g/Lmasa soluto en volumen de solución

OJO!! NO CONFUNDIR g/L con densidad

δ = Densidad de la soluciónm solución en volumen de solución

(m soluto + m solvente)δ =

volumen de solución



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5) Partes por millón(partes de sto en un millón de partes de sción)

Las relaciones soluto/solución pueden ser:

masa soluto/ 1000000 masa solución

Ó masa soluto en g / 1000000 mL solución

Partes por millón se utiliza para expresar concentraciones muy pequeñas de soluto. Para concentraciones aún

menores (trazas de soluto) se puede utilizar también ppb


EjemplosSolución 1 ppm significa que contiene1 g de SOLUTO en 1000000 g de SOLUCIÓN 1 mg de SOLUTO en 1000000 mg o 1 kg SOLUCIÓN

Pero también puede significar que contiene1 g de SOLUTO en 1000000 mL de SOLUCIÓN 1 mg de SOLUTO en 1000 mL o 1 L de SOLUCIÓN


En soluciones acuosas, dado que la concentración es tan baja se puede

suponer que la densidad de la solución es prácticamente igual a la del agua, o sea

1kg/L o 1 mg/mL. Por eso para partes por millón o partes por billón es equivalente

Una solución de 1 ppb significa que hay1 mg de SOLUTO en 1000000 mL de SOLUCIÓN 1 μg de SOLUTO en 1000 mL o 1 L deSOLUCIÓN


Problema 1Una solución acuosa es 12,0 % en peso de H2SO4, ¿cuántos gramos de esta solución contienen 0,5 mol de H2SO4? MM H2SO4 = 98 g/mol.

1 mol de H2SO4 _______ 98 g de H2SO4

0,5 mol de H2SO4 _______ x =

1 mol de H2SO4 _______ 98 g de H2SO4

0,5 mol de H2SO4 _______ x = 49 g de H2SO4

12 g de H2SO4 ________ 100 g de solución

49 g de H2SO4 ________ x=

12 g de H2SO4 ________ 100 g de solución

49 g de H2SO4 ________ x= 409 g de solución


Problema 2Se pesaron 2,50 g de soluto y se disuelven en la cantidad necesaria de agua destilada para obtener 100 mL de solución. Calcular la masa de soluto que hay en una alícuota de 10 mL de esta solución.

100 mL de solución _______ 2,50 g de soluto

10 mL de solución _______ x =

100 mL de solución _______ 2,50 g de soluto

10 mL de solución _______ x = 0,25 g de soluto


Problema 3Calcular la concentración en % p/p y % p/v de una solución que fue preparada disolviendo 25 g de AlCl3 en suficiente agua para alcanzar un volumen final de 500 mL siendo su densidad es 1,02 g / mL.

102 g de solución __ 100 mL solución __ 5 g de AlCl3

100 g de solución __ x=

500 mL de scion ___ 25 g AlCl3

100 mL de scion ___ x =

500 mL de sción ___ 25 g AlCl3

100 mL de sción ___ x =5 g de AlCl3=

500 mL de sción ___ 25 g AlCl3

100 mL de sción ___ x =5 g de AlCl3= 5% volumen

La relación entre peso y volumen de la SOLUCIÓN está dada por la DENSIDAD


100 g de solución __ x= 4,9 g de AlCl3


100 g de solución __ x= 4,9 g de AlCl3= 4,9 % peso


Unidades químicas de concentración

1) Molaridad (M = mol/L)(moles de sto en 1000 mL de sción)

n sto M = x 1000

V sción (en mL)

HAY QUE SABER QUIÉN ES EL SOLUTO

2) Normalidad (N = eq/L)(equivalentes de sto en 1000 mL de sción)

eq stoN = x 1000

V sción (en mL)

Una solución 1 M de glucosa, significa que hay 1 mol de glucosa por litro de agua

HAY QUE SABER LA MASA MOLAR DEL SOLUTO


Problema¿Cuántos moles de soluto hay en 84 mL de una solución 0,50 M de KI?.

1000 mL de solución _____ 0,50 moles de KI

84 mL de solución _____ x =

1000 mL de solución _____ 0,50 moles de KI

84 mL de solución _____ x = 0,042 moles de KI


Problema¿Cuántos litros de solución 3,30 M de sacarosa, contienen 135 g de soluto?

342,31 g de sacarosa ___ 1 mol

135 g de sac __________ x =

Peso molecular de la sacarosa C12H22O11=> 342,31 g/mol

3,30 moles de sacarosa __ 1 L de solución

0,394 moles de sacarosa __ x =

3,30 moles de sacarosa __ 1 L de solución

0,394 moles de sacarosa __ x = 0,120 L o 120 mL

342,31 g de sacarosa ___ 1 mol

135 g de sac __________ x = 0,394 moles


Unidades químicas de concentración

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3) Molalidad (m = mol/kg)(moles de sto en 1000 g de solvente)

n stom = x 1000

m solvente (en g)

HAY QUE SABER LA MASA MOLAR DEL SOLUTO

4) Fracción molarn sto

x sto = nto sto + n solvente

Solución de glucosa de x = 0,08 significa que 1 mol de la solución contiene 0,08 mol de glucosa.


ProblemaCalcule la fracción molar de Na2CO3 de una solución formada por 1g de NaCl, 1g de Na2CO3 y 98 g de agua.

PM Na2CO3 = 105,99 g/mol; PM NaCl = 58,44 g/mol y PM H2O = 18,02 g/mol).


Una solución acuosa de peróxido de hidrógeno al 30,0 % p/p tiene densidad= 1,11 g/mL. Calcule su: a) molalidad, b) fracción molar, c) molaridad.

a) 12,6 m; b) X peróxido de H = 0,185 c) 9,79 M

MM agua = 18,016 g/mol; peróxido de hidrógeno = 34,016 g/mol


Dilución y concentración de solucionesUna solución modifica su concentración si:

1) Se agrega solvente => la solución se DILUYE => la concentración disminuye

2) Se agrega soluto => la solución se CONCENTRA => la concentración aumenta

3) Se quita solvente => la solución se CONCENTRA => la concentración aumenta. ESTO NO ES LO RECOMENDABLE


DiluciónDisminuir la concentraciónSe toma una alícuota de la solución original (a veces se la llama solución madre), y se le agrega más solventeTengo LA MISMA CANTIDAD de soluto, pero en DIFERENTE cantidad de solvente


Para diluir, el procedimiento correcto es el siguiente1) Tomar una cantidad PRECISA (con material

volumétrico) (Fig a)

Fig a Fig b Fig c

3) Llevar a volumen con el solvente (Fig c)

2) Colocarla en MATERIAL VOLUMÉTRICO (Fig b)


ProblemaSi a una solución 0,8 M se le agrega solvente hasta duplicar su volumen, ¿cuál es su nueva molaridad?

La solución original tiene 0,8 moles de soluto en 1 L.

Si se le agrega solvente hasta duplicar su volumen, sea cual sea el volumen, la

concentración va a disminuir a la mitad.

La nueva concentración es 0,4 M


ProblemaA 30 mL de una solución acuosa 1,5 M de NaOH se le agrega agua hasta que el volumen aumenta a 50 mL. Determine la molaridad de la solución diluida.

1000 mL ___ 1,5 moles

30 mL __________ x =

50 mL de la nueva solución __ 0,045 moles

1000 mL __ x =

50 mL de la nueva solución __ 0,045 moles

1000 mL __ x = 0,9 moles ⇒ Nueva Conc. 0,9 M

1000 mL ___ 1,5 moles

30 mL __________ x = 0,045 moles


A 30 mL de solución de fracción molar 0,090 en NaCl y de densidad 1,05 g/mL, se agrega 0,180 g de NaCl. ¿Cuál es la fracción molar de NaCl en la solución final?

A medio litro de solución 2 m de NaNO3y densidad 1,08 g/mL, se le agrega medio litro de agua. ¿Cuál es la molalidad de la solución diluida??


Indicar si las afirmaciones siguientes son verdaderas o falsas

a) Un recipiente que contiene una disolución 2 M de glucosa siempre tiene mayor masa de soluto que otro que contiene una disolución 1 M de glucosa.b) Un recipiente que contiene un litro de disolución acuosa 0,50 M siempre tiene el doble de la masa del mismo soluto que otro recipiente que contiene un litro de disolución acuosa 0,25 M.c) Si una disolución tiene una densidad de 1,085 g/cm3 significa que 1085 g de soluto ocupan un volumen de 1000 cm3.d) Al evaporar parte del solvente en una disolución de soluto no volátil disminuye su concentración.e) Si se tiene una disolución 1,00 M de NaCl, para obtener una disolución 0,50 M deben agregarse 500 cm3 de solvente.

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