03 disoluciones

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DISOLUCIONES Unidad 3

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Page 1: 03 disoluciones

DISOLUCIONES

Unidad 3

Page 2: 03 disoluciones

22

Contenidos (1)

1.- Sistemas materiales.

2.- Disoluciones. Clasificación.

3.- Concentración de una disolución

3.1. En g/l (repaso).

3.2. % en masa (repaso).

3.3. % en masa/volumen.

3.4. Molaridad.

3.5. Fracción molar

Page 3: 03 disoluciones

33

Contenidos (2)

4.- Preparación de una disolución.

5.- Fenómeno de la disolución.

6.- Solubilidad.

7.- Propiedades coligativas de las

disoluciones (cualitativamente).

Page 4: 03 disoluciones

44

SISTEMAS

MATERIALES

Elemento Compuesto

Sustancias puras

Mezcla

Homogénea

Mezcla

Heterogénea

Mezcla

coloidal

Suspensión

Mezcla

Sistema material

Page 5: 03 disoluciones

55

DISOLUCIÓN (Concepto)

Es una mezcla homogénea de dos o mas

sustancias químicas tal que el tamaño

molecular de la partículas sea inferior a

10--9

m.

Se llama mezcla coloidal cuando el

tamaño de partícula va de 10-9

m a

2 ·10-7

m.

Se llama suspensión cuando el tamaño

de las partículas es del orden de

2 ·10-7

m.

Page 6: 03 disoluciones

66

Componentes de una

disolución

Soluto (se encuentra en menor

proporción).

Disolvente (se encuentra en

mayor proporción y es el medio

de dispersión).

Page 7: 03 disoluciones

77

Clasificación de disoluciones

Según el número de

componentes.

Según estado físico de soluto y

disolvente.

Según la proporción de los

componentes.

Según el carácter molecular de

los componentes.

Page 8: 03 disoluciones

88

Según el número de

componentes.

Binarias

Ternarias.

...

Page 9: 03 disoluciones

99Según estado físico

de soluto y disolvente.

Soluto Disolvente Ejemplo

• Gas Gas Aire

• Líquido Gas Niebla

• Sólido Gas Humo

• Gas Líquido CO2

en agua

• Líquido Líquido Petróleo

• Sólido Líquido Azúcar-agua

• Gas Sólido H2

-platino

• Líquido Sólido Hg - cobre

• Sólido Sólido Aleacciones

Page 10: 03 disoluciones

1010

Según la proporción

de los componentes.

Diluidas

• (poca cantidad de soluto)

Concentradas

• (bastante cantidad de soluto)

Saturadas

• (no admiten mayor concentración

de soluto)

Page 11: 03 disoluciones

1111

Según el carácter molecular

de los componentes.

Conductoras

• Los solutos están ionizados

(electrolitos) tales como

disoluciones de ácidos, bases o

sales,

No conductoras

• El soluto no está ionizado

Page 12: 03 disoluciones

1212

Concentración

(formas de expresarla)

gramos/litro

Tanto por ciento en masa.

Tanto por ciento en masa-

volumen.

Molaridad.

Normalidad (ya no se usa).

Fracción molar.

Molalidad.

Page 13: 03 disoluciones

1313

Concentración en

gramos/litro.

Expresa la masa en gramos de

soluto por cada litro de

disolución.

msoluto

(g)

conc. (g/l) = ————————

Vdisolución

(L)

Page 14: 03 disoluciones

1414

Tanto por ciento

en masa.

Expresa la masa en gramos de

soluto por cada 100 g de

disolución.

msoluto

% masa = ————————— · 100

msoluto

+ mdisolvente

Page 15: 03 disoluciones

1515

Tanto por ciento

en masa-volumen.

Expresa la masa en gramos de

soluto por cada 100 cm3

de

disolución.

msoluto

% masa/volumen = ———————

Vdisolución

(dl)

Page 16: 03 disoluciones

1616

Molaridad (M ).

Expresa el número de moles de

soluto por cada litro de

disolución.

n msolutoMo = ——— = ———————

V (l) Msoluto

·V (l)

siendo V (l) el volumen de la

disolución expresado en litros

Page 17: 03 disoluciones

1717Ejercicio: ¿ 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 = = = 0,2 moles

NaCl

M 58,44 g/mol

La molaridad de la disolución es, pues:

0,2 moles

M = = 0,8 M

0,250 L

Page 18: 03 disoluciones

1818

Relación entre M con % en

masa y densidad de disolución

Sabemos que:

ms

100 ms

% = —— · 100 = ————

mdn

Vdn

· ddn

Despejando Vdn

:

100 ms

Vdn

= ————

% · ddn

Sustituyendo en la fórmula de la molaridad:

ms

ms

· % · ddn

% · ddnMo = ———— = —————— = ————

Ms

· Vdn

Ms · 100 m

s 100 M

s

Page 19: 03 disoluciones

1919

Ejercicio: ¿Cuál será la molaridad de una

disolución de NH3

al 15 % en masa y de

densidad 920 kg/m3?

920 kg/m3

equivale a 920 g/L

% · ddn

15 · 920 g · L-1

Mo = ———— = ————————— = 8,11 M

100 Ms

100 · 17 g · mol-1

Page 20: 03 disoluciones

2020

Riqueza ()

Las sustancias que se usan en el

laboratorio suelen contener impurezas.

Para preparar una disolución se necesita

saber qué cantidad de soluto puro se

añade.

msustancia

(pura)

= ——————————— · 100

msustancia

(comercial)

De donde

100

msust.

(comercial) = msust.

(pura) · ——

Page 21: 03 disoluciones

2121Ejemplo: ¿Como prepararías 100 ml de

una disolución 0’15 M de NaOH en agua a

partir de NaOH comercial del 95 % de

riqueza?

m = Molaridad · M(NaOH)

· V

m = 0’15 mol/l · 40 g/mol · 0’1 l =

= 0’60 g de NaOH puro

100

mNaOH

(comercial) = mNaOH

(pura) · —— =

95

100

= 0’60 g · —— = 0’63 g NaOH comercial

95

Page 22: 03 disoluciones

2222Ejercicio: Prepara 250 cm3

de una disolución

de HCl 2M, sabiendo que el frasco de HCl

tiene las siguientes indicaciones:

d=1’18 g/cm3; riqueza = 35 %

m = Molaridad · M(HCl)

· V

m = 2 mol/l · 36’5 g/mol · 0’25 l =

= 18’3 g de HCl puro que equivalen a

100

18’3 g ·—— = 52’3 g de HCl comercial

35

m 52’3 g

V = — = ————— = 44’3 cm3

d 1’18 g/cm3

Page 23: 03 disoluciones

2323

Fracción molar ()

Expresa el cociente entre el nº

de moles de un soluto en

relación con el nº de moles total

(soluto más disolvente).

nsoluto

soluto

= —————————

nsoluto

+ ndisolvente

Igualmente

ndisolvente

disolvente

= —————————

nsoluto

+ ndisolvente

Page 24: 03 disoluciones

2424

Fracción molar () (cont.).

nsoluto

+ ndisolvente

soluto

+ disolvente

= ————————— = 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”.

Page 25: 03 disoluciones

2525Ejemplo: Calcular la fracción molar de CH4

y

de C2H

6en una mezcla de 4 g de CH

4y 6 g

de C2H

6y comprobar que la suma de

ambas es la unidad.

4 g 6 gn (CH4) =———— = 0,25 mol; n (C2H6) =————= 0,20 mol

16 g/mol 30 g/mol

n (CH4) 0,25 mol(CH4) = ———————— = ————————— = 0,56

n (CH4) + n (C2H6) 0,25 mol + 0,20 mol

n (C2H6) 0,20 mol (C2H6) = ———————— = ————————— = 0,44

n (CH4) + n (C2H6) 0,25 mol + 0,20 mol

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

Page 26: 03 disoluciones

2626

Solubilidad

Es la máxima cantidad de

soluto que se puede disolver en

una determinada cantidad de

disolvente (normalmente suelen

tomarse 100 g).

La solubilidad varía con la

temperatura (curvas de

solubilidad).

Page 27: 03 disoluciones

2727

Gráficas de la solubilidad de

diferentes sustancias en agua

Como vemos, la

solubilidad no

aumenta

siempre con la

temperatura, ni

varía de manera

lineal.

Page 28: 03 disoluciones

2828

Propiedades coligativas

Las disoluciones tienen

diferentes propiedades que los

disolventes puros.

Es lógico pensar que cuánto

más concentradas estén las

disoluciones mayor diferirán las

propiedades de éstas de las de

los disolventes puros.

Page 29: 03 disoluciones

2929

Propiedades coligativas

Disminución de la presión de vapor.

Aumento de temperatura de

ebullición.

Disminución de la temperatura de

fusión.

Presión osmótica (presión hidrostática

necesaria para detener el flujo de

disolvente puro a través de una

membrana semipermeable).

Page 30: 03 disoluciones

3030

Presión osmótica