Repaso de Sistemas de
concentración molarProf. José A. Pérez
Química Analítica
1
Unidades de Concentración
molaridad, molalidad, % masa, % volumen,
%masa/volumen, partes por mil (ppmil), partes
por millón (ppm), partes por billón (ppb),
densidad y gravedad específica.
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El proceso de disolución
Se forma una solución cuando una
sustancia se dispersa de manera uniforme
en otra.
La preparación de soluciones envuelve un equilibrio
que se denomina equilibrio dinámico.
Soluto + disolvente solucióndisolver
cristalización
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Soluciones
Sólido en líquido
solución saturada - solución que está en equilibrio con un soluto no disuelto. Contiene la cantidad máxima de soluto que se puede disolver solubilidad- cantidad dada de soluto que se disuelve
para formar una solución saturada
solución insaturada – solución que no esta en equilibrio con respecto a una sustancia dada
solución sobresaturada – solución que contiene una cantidad mayor de soluto
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Disolución de sólidos
iónicos en líquidos
Atracción soluto-disolvente Energía de la red – energía que possen los sólidos en la
red cristalina
Solvatación – interacción entre el soluto y las moléculas de disolvente, si el disolvente es agua ese proceso se conoce como hidratación.
Ej. Disolver NaCl en agua
Temperatura Para la mayoría de los sólidos iónicos un aumento en
temperatura lleva a un aumento en la solubilidad
5
Disolución de líquidos en
líquidos
Interacciones soluto-disolvente –
- Regla Igual disuelve Igual- las sustancias
con fuerzas de atracción similares suelen
ser mutuamente solubles.
- miscibles – pares de líquidos que se
mezclan en todas proporciones
- inmiscibles - pares de líquidos que no se
mezcla en ninguna proporción.
6
Disolución de gases en
líquidos Presión – la solubilidad de un gas aumenta
con aumento en presión
- Ley de Henry= Sg=kHPg
Temperatura
- gases – solubilidad disminuye al aumentar la temperatura
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Formas de expresar
concentración
concentración – la
cantidad dada de
soluto por una
cantidad dada de
solvente o solución
Estas son:
% por masa
Molalidad
Fracciones de masa
ppm
Molaridad
Fracción molar
8
Por ciento por peso
100solución masa
soluto masapesopor % x
Masa solución = masa soluto + masa disolvente
Veamos ejemplos a continuación;
9
Ejemplos
Calcule el porciento por masa de NaOH
para una solución que se prepara
disolviendo 10.0g de NaOH en 150.0g de
H2O.
¿Cuántos g de NaCl hay en 150 mL de una
solución acuosa con una densidad de
1.10g/mL y que es 20.0% por masa en
NaCl?
10
Molalidad(m)
disolvente Kg
soluto molesm
Veamos ejemplos a continuación;
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Determina la molalidad de una solución se
preparó disolviendo 5.67g de
glucosa(C6H12O6) en 25.2 g H2O.(Masa
molar C6H12O6=180.0g.mol)
¿ Cuál es la molalidad de una solución que
contiene 7.78g de urea((NH2)2CO) en 203g
H2O ?(masa molar (NH2)2CO = 60.06g/mol)
Ejercicios- asignación
12
Fracciones de Masa(partes
por millón y partes por billón)
Partes por millón(ppm)
solución L
soluto mg ppm
10solución masa
soluto masappm 6
x
Soluciones Diluidas
Veamos ejemplos
a continuación;13
Una solución se preparó disolviendo
0.0154g de NaCl en 350.0g de H2O.
Determina la concentración en ppm.
Una muestra de agua potable contiene
0.105ppm de plomo. ¿Cuántos g de Pb hay
en 1.0 L de esta muestra?
Ejercicios- asignación
14
Molaridad(M)
solución L
soluto molesM
Ejemplo: 12.0g de NaOH(Masa molar = 40.01g/mol) son colocados en un matraz volumétrico de 500.0mL. El matraz es llenado hasta la marca de calibración con agua. Determina la molaridad de la solución resultante.
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Fracción Molar
Indica la relación entre los moles de un
componente y los moles totales en una
solución
Ej. solución AB
B moles A moles totalesmoles
totalesmoles
B molesX
totalesmoles
A molesX BA
Veamos ejemplos a continuación; 16
Una solución contiene 3.456g de KCl (Masa
molar74.55g/mol) en 350g de agua (Masa
molar 18.02g/mol).
Determine la fracción molar de agua y KCl
en la solución resultante.
Ejercicios- asignación
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Conversión entre unidades
% por peso a
Molalidad Asumir 100 g solución
Masa soluto = % peso
Calcular masa
disolvente
= masa solución – masa
soluto
Calcular moles soluto
Calcular molalidad
Molalidad a % por peso
Asumir 1 kg de disolvente
Moles soluto = molalidad
Buscar masa de soluto
Buscar masa solución
= masa soluto(g) + masa
disolvente(g)
Buscar % por peso
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Conversión entre unidades
Molaridad a % por
peso
Asumir 1.0 L de solución
Moles soluto= M
Buscar masa soluto
Buscar masa solución
m= (d)(vol. solución)
Buscar % peso
% por peso a
Molaridad Asumir 100 g solución
Masa soluto = % peso
Calcular moles soluto
Calcular Vol. solución
V= masa solución/d
Calcular molaridad
19
Conversión entre unidades
Molalidad a Molaridad
Asumir 1.0 Kg de
disolvente
Moles soluto = m
Buscar masa soluto
Buscar masa solución
Buscar V solución
V=msolución /d
Buscar Molaridad
Molaridad a Molalidad
Asumir 1.0 L de solución
Moles soluto = M
Calcular masa de soluto
Calcular masa de solución
m=(d x v)
Calcular masa disolvente
= masa solución – masa
soluto
20
Una solución es 20% por peso en H2SO4 y tiene una densidad de 1.14g/mL. Determina: Molalidad de la solución
Molaridad de la solución
Una solución es 1.5 M en KCl y tiene una densidad de 1.011g/mL. Determina la molalidad de la solución
Una solución es 0.273m en KCl. ¿Cuál es la molaridad de la solución si la densidad es 1.011g/mL?¿Cuál es el % por peso?
21
Ejercicio
Una solución acuosa es 30.2%en NH3 y
tiene un densidad de 0.982g/mL.(Masa
molar NH3=17.04g/mol) Determine:
Molalidad
Molaridad
Fracciones molares de todos los componentes
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Soluciones- concentración
y Propiedades coligativas
Son las propiedades
que dependen de la
cantidad de soluto
pero no del tipo de
soluto presente en una
solución
Estas son :
Depresión (disminución)
en la presión de vapor
Elevación en el punto
de ebullición
Depresión (disminución)
en el punto de
congelación
Presión osmótica
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Disminución en la presión
de vapor
La adición de un soluto no volátil a un
solvente lleva a una disminución en la
presión de vapor de la solución resultante en
comparación con el solvente puro
Ley de Raoult PA = PºA XA
Donde:
PA = presión parcial de la solución
PºA = presión parcial del solvente puro
XA = fracción molar de solvente
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Ejercicio
A 25ºC la presión de vapor del agua es
23.76mmHg. Determine la presión de vapor
a 25ºC de la solución que se prepara
añadiendo 5.67g de C6H12O6
(Mmolar=180g/mol) en 25.2g H2O
(Mmolar=18.02g/mol).
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Elevación en el punto de
ebullición y depresión en el
punto de congelación
Ebullición
Tb= Kb m
Donde:
Tb = Tb solución – Tb0
puro
Kb = constante de
elevación en el punto de
ebullición
m = molalidad
Congelación
Tf= Kf m
Donde:
Tf = Tf 0
puro – Tf solución
Kf = constante de
depresión en el punto de
congelación
m = molalidad
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Ejercicio
Determine el punto de ebullición y el punto
de congelación de una solución que
contiene 4.76g de etilenglicol
(Mmolar=62.07g/mol) en 202 g H2O. KbH2O =
0.52ºC/m y KfH2O = 1.86ºC/m
28
Presión Osmótica
Osmosis – el flujo de solvente a través de una membrana semipermeable para igualar la concentración de soluto en ambos lados de la membrana. Membrana semipermeable = permite flujo de
solvente
29
Osmosis y presión osmótica
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Presión osmótica() – propiedad coligativa
que es igual a la presión que cuando es
aplicada a la solución, paraliza o detiene la
osmosis .
=MRT
M= molaridad,
R = 0.08206atmL/Kmol,
T = temp. absoluta
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Osmosis y presión osmótica
Isotónica: soluciones que tienen igual
concentración de soluto y por lo tanto igual
presión osmótica
Hipertónica: soluciones con mayor
concentración de soluto
Hipotónica: soluciones con menor
concentración de soluto. 32
Aplicaciones de la presión
osmótica
Determinar Masa Molar
Buscar
1. Molaridad -
RTM
soluto moles
soluto gramos Molar Masa 3.
xV(L)M moles 2.
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Coloides
Dispersión de partículas de una sustancia en otra sustancia o solución.
Dos fases Fase dispersa
Fase contínua
Efecto Tyndall =reflejo de la luz por las partículas en un coloide
Coloide hidrofílico- son
coloides que se
dispersan facilmente
en agua
Coloide hidrofóbico no
se dispersan
facilmente en agua
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Tipos de coloides
Aerosol- gotas de líquido o sólido disperso en un gas. Ej. niebla, humo
Emulsión- gotas de líquido dispersas en otro líquido o sólido. Ej.leche, mayonesa, mantequilla
Sólidos- partículas
sólidas dispersas en
líquido o sólido. Ej.
pintura,vidrio, rubí
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Ejercicios de práctica
asignación
Contestar los ejercicios 11.3 al 11.5 de la
página 406
Contestar los ejercicios 11.6 al 11.10 de la
página 409
Libro de Texto:
McMurray & Fay. (2009).General
Chemistry, 5th Ed.; Pearson Prentice Hall
Nota: Disponible en el CAI
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Referencias
Libro de Texto: McMurray & Fay. (2009).General Chemistry, 5th Ed.;
Pearson Prentice Hall – disponible en sala de reserva
Referencia adicional
Brown,Theodore; LeMay,H.; Bursten.B.; Murphy,C.;
Química: la ciencia central. 11th Ed.; (2009). México:
Pearson Educación. QD31.2 .B7818 2009
Nota: Disponibles en el CAI
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