clase de DISOLUCIONES

ELEMENTO O SUSTANCIA ELEMENTAL:
Sustancia formada por un mismo tipo de
átomos, por ejemplo: Hg, H2, Cu, O2
SUSTANCIA QUÍMICA
mercurio
oxígeno
COMPUESTO O SUSTANCIA COMPUESTA:
Sustancia
formada
por
dos
o
más
elementos unidos por enlaces químicos, por
ejemplo: H2O, CH4,CO2.
agua
MEZCLA:
Asociaciones de dos o más sustancias entre las cuales no hay
asociaciones químicas, donde cada componente conserva sus propiedades
características y pueden separarse por métodos físicos tales como la filtración, la
centrifugación o la destilación.
El Aire es un ejemplo de mezcla porque:
 Contiene varios componentes (oxígeno, nitrógeno y otros minoritarios)
 Cada gas mantiene sus propiedades características.
 Los gases no se encuentran unidos entre ellos por enlaces químicos.
N2
O2
MEZCLA
HOMOGÉNEA
Sus componentes no se pueden
distinguir a simple vista o
mediante el uso de instrumentos
ópticos
y
que
presentan
propiedades físicas y químicas
iguales en cualquier porción de la
mezcla.
HETEROGÉNEA
Sus componentes se pueden
distinguir a simple vista o
mediante el uso de instrumentos
ópticos y presentan propiedades
físicas y químicas diferentes en
cualquier porción de la mezcla.
Ejemplo: arena con agua
Ejemplo: azúcar disuelta en agua
DISOLUCIÓN: mezcla homogénea a escala
atómica.
Ejemplos:
Suero fisiológico: formado por agua destilada y cloruro de sodio
Agua Oxigenada: formado por peróxido de hidrógeno y agua
Vinagre: formado por ácido acético y agua
Té con azúcar: formado por té, agua y azúcar
COMPONENTES DE UNA DISOLUCIÓN
DISOLVENTE: componente de una mezcla que se encuentra en mayor
proporción a escala atómica. En el se disuelven los solutos.
SOLUTO: componente o componentes de una mezcla que se encuentra en
menor proporción a nivel atómico que el disolvente.
DISOLVENTE + SOLUTO
DISOLUCIÓN
Ejemplo: en el cloro doméstico el disolvente es el agua y el soluto es el
hipoclorito de sodio (NaClO)
En la Disolución siguiente ¿Cuál es el Soluto y Cuál es el Disolvente?
Si mezclamos 5,0 mL de agua con 5,0 mL de alcohol se obtiene una
disolución en donde no es evidente cual es el soluto y cual el disolvente.
Por lo tanto primero debemos determinar el número de moléculas de cada
componente.
Datos:
Densidad alcohol: 0,9 g/mL
Densidad agua: 1,0 g/mL
Masa molar alcohol: 46 g/mol
Masa molar agua: 18 g/mol
 Utilizando
la
densidad
tenemos
que
los
5,0
mL
de
alcohol
corresponden a 4,5 g y los 5 mL de agua corresponden 5,0 g.
 Utilizando
la
masa
molar
se tiene que los 4,5 g
de alcohol
corresponden a 0,098 mol de moléculas y los 5,0 g de agua
corresponden a 0,28 mol de moléculas.
 Por lo tanto el disolvente es el agua.
Una disolución es una mezcla homogénea de un soluto
(sustancia disuelta que está en menor proporción) distribuido en un
disolvente (sustancia que produce la disolución, está en mayor
proporción y determina el estado de agregación en el que se encuentra
la disolución).
Disolución
Componentes
Disoluciones gaseosas
Aire
N2, O2, H2 y otros
Gas Natural
CH4, C2H6
Disoluciones Líquidas
Agua de mar
H2O, NaCl, y muchos otros
Vinagre
H2O y ácido acético
Gaseosa
H2O, CO2, sacarosa, y otros
Disoluciones Sólidas
Latón amarillo
Cu-Zn
Amalgama para dientes
Ag-Sn-Hg
Disolución de un soluto en un solvente
Cuando el soluto se disuelve en el solvente, las partículas de soluto se
dispersan en el solvente formando una mezcla homogénea, de acuerdo a las
siguientes etapas:
Etapa 1: Separación de las moléculas o iones de disolvente. En esta etapa se
absorbe energía. Por ejemplo si el solvente es agua líquida se deben romper
puentes de hidrógeno para permitir que el soluto penetre al seno del
solvente.
E1
Disolvente
Etapa 2: Separación de las moléculas o iones de soluto. En esta etapa se
absorbe energía. Por ejemplo si el soluto es sal común (NaCl) se deben
separar los iones Na+ y Cl- a través del rompimiento del enlace iónico que
mantiene la cohesión del cristal.
E2
Soluto
Etapa 3: Mezcla homogénea de las partículas de soluto y solvente. Las
partículas de soluto penetran el solvente generándose interacciones
específicas atractivas, fundamentalmente de tipo electrostático.
Solución
Solución de NaCl en agua: se producirá la SOLVATACIÓN
(HIDRATACIÓN) de los iones Na+ y Cl-. A nivel molecular
se observa que las moléculas de disolvente rodean a las
moléculas de soluto. Las moléculas de soluto quedan
envueltas por las de disolvente.
Na+
Cl-
H
O
Disolución de compuestos polares en agua: la solvatación de
compuestos polares es favorecida por la interacción que se
genera entre los polos opuestos de las moléculas. Ejemplo etanol
solvatado:
+
-
Disolución de compuestos no polares en agua: los compuestos
no polares no se disuelven en agua porque no existen
interacciones que favorezcan la solvatación.
En general, solventes polares como el agua y los alcoholes
disuelven eficientemente solutos polares a través de la
formación de puentes de hidrógeno. Mientras que solventes
apolares como el tetracloruro de carbono (CCl4) o el benceno
(C6H6) favorecen la disolución de solutos no polares.
SOLUBILIDAD: cantidad máxima de soluto que se puede
disolver en una determinada cantidad de disolvente.
Es una propiedad del soluto.
Líquido
Sólido
insoluble
sólido
Solución
Homogénea
Solución
Saturada
FACTORES QUE AFECTAN LA SOLUBILIDAD:
 Naturaleza de los reactantes
 Temperatura
 Presión
a.- Naturaleza de los reactantes:
"Lo semejante disuelve a lo semejante"
El aceite no se mezcla con el agua.
b.- Efecto de la temperatura:
Reactantes + Q
Productos
Rx.Endotérmica
Aumento de la Tº mejora la solubilidad
Reactantes
Productos + Q
Rx. Exotérmica
Aumento de la temperatura disminuye la solubilidad
c.- Presión: a mayor presión mayor solubilidad
La presión tiene un efecto importante sobre la
solubilidad para los sistemas
gaseosos. A una Tª
determinada, el aumento de presión implica un
incremento en la solubilidad del gas en el líquido.
Cantidades Químicas: El mol
 En la vida diaria nos resulta familiar utilizar ciertas unidades
cuando nos referimos a un número determinado de objetos: un
par de zapatos (2 unidades) una docena de huevos (12
unidades) etc.
 El químico también necesita cuantificar la materia. Para esto
se precisa una "unidad de conteo" suficientemente grande de
modo que las partículas que conforman la unidad sean de una
magnitud "manipulable".
 La unidad de conteo que usan los químicos es el MOL, del
latín moles que significa "montón".
MOL: cantidad de sustancia que contiene 6,02x1023 entidades
elementales, que pueden ser átomos, moléculas u otras partículas.
 Este número inmenso (602.000.000.000.000.000.000.000)
corresponde al número de Avogadro. "Hipótesis de
Avogadro": que en las mismas condiciones de P y T, en
volúmenes iguales de cualquier gas, están contenidas el
mismo número de partículas (T=0º C, P=1 atm, V=22,4 L,
siempre había 6,02x1023 partículas).
Ejemplo: 1 mol de átomos de hidrógeno contiene 6,02x1023
átomos de hidrógeno ó 1 mol de moléculas de agua contiene
6,02x1023 moléculas de agua.
Masa Molar (M): es la masa de un mol de sustancia expresada en
gramos.
Ejemplo: M del sodio es 22,99 g/mol; es decir un mol de sodio
pesa 22,99 g ó M del agua es 18 g/mol (MA H x 2 + MA O) es decir
un mol de agua pesa 18 g.
CUANTIFICANDO LA CONCENTRACIÓN DE UNA
SOLUCIÓN.
 La composición de una disolución es la relación
entre el soluto y la disolución o entre el soluto y el
disolvente. En esta relación, tanto el soluto como la
disolución y el disolvente pueden expresarse en
unidades de masa, de volumen y de cantidad.
 Para saber exactamente la cantidad de soluto y de
disolvente, los químicos han convenido una serie de
Unidades de Concentración, donde la más frecuente
es la MOLARIDAD.
MOLARIDAD (M): cantidad de soluto
expresada en moles que hay disueltos en 1 L de
disolución.
Ejemplo: Una solución acuosa 1M de NaCl significa que
hay 1 mol de NaCl disueltos en 1 L de solución, donde la
solución está formada por el soluto(NaCl) y el solvente
(agua).
Ejercicios de Aplicación:
1.¿Cuántos gramos de HNO3 hay presentes en
1500 mL de una solución 2M de HNO3?
2 moles HNO3
X moles
1000 mL
1500 mL
X = 3 moles
M HNO3 = MA H + MA N + 3x MA O = 1 + 14 +
(3x16) = 63g/mol
1 mol HNO3
3 mol HNO3
63 g
xg
X = 189 g
Composición de una disolución
La composición de una solución puede expresarse a través del
porcentaje peso-peso (% p/p). El cual corresponde a la masa de
soluto, expresada en gramos, presente en 100 g de solución.
Por ejemplo, si se tiene 5 g de NaCl en 50 g de solución, el % p/p de
la solución es 10 % p/p.
La composición de una solución puede expresarse también a través
del porcentaje peso-volumen (% p/v). El cual corresponde a la
masa de soluto, expresada en gramos, presente en 100 mL de
solución.
Por ejemplo, si se tiene 5 g de NaCl en 50 mL de solución, el % p/v
de la solución es 10 % p/v.
La composición de una solución puede expresarse también a través
del porcentaje volumen-volumen (% v/v). El cual corresponde al
volumen de soluto, expresado en mililitros (mL) presente en 100 mL
de solución.
Por ejemplo, si se tiene 5 mL de etanol en 50 mL de solución, el %
v/v de la solución es 10 % v/v.
Actividad en clases
• 1) Si Ud. necesita preparar 250mL de solución 0,2
molar (0,2M). Determine que cantidad de NaCl
necesita.
• 2) Se dice que se puede disolver como máximo 5g
de un compuesto en 100mL de disolvente. Si se
desea disolver 25g de este compuesto, ¿Qué
volumen mínimo de solvente, en mL, se necesita?
3) ¿Qué masa de nitrato de potasio (KNO3) se
necesita para preparar 500mL de una solución 2
mol/L.
4) Se desea preparar 250 mL de solución de
H2SO4 2 mol/L. Indique como hacerlo, si se
dispone de una solución de ácido sulfúrico
al 98% en masa y densidad 1,84g/mL.
5) Se disuelve 4g de NaOH en 250 mL de
solución. Calcule la molaridad de la
solución resultante.
• 6) ¿Qué volumen de una solución acuosa de
ácido perclórico (HClO4) de densidad
1,410g/mL y 50% en masa se necesita para
preparar 600 mL de solución del ácido
0,1mol/L?