UNIDAD EDUCATIVA COLEGIO LOS PIRINEOS DON BOSCO INSCRITO EN EL M.P.P.E. N° S 2991 D 2023// SAN CRISTÓBAL-TÁCHIRA-VENEZUELA RIF.: J-09009977-8 Materia de Química 4 Año San Cristóbal 27 de marzo de 2014 Unidades químicas de Concentración Objetivo Nº 4 El presente material corresponde al objetivo Nº4 el cual no se ha desarrollado en clase y será impartido por medio de esta guía auto didacta.(Los ejercicios propuestos deberán ser desarrollados en el cuaderno de teoria) Para expresar la concentración de una solución se pueden usar unidades químicas aunque la idea general es siempre expresar la cantidad de soluto en una cantidad de solvente (o solución). Las unidades químicas para expresar concentración son la Molaridad, la Molalaidad, la Normalidad y la Fracción Molar Molaridad :La molaridad (M) se define como la cantidad de moles de soluto en un litro de solución M = moles de soluto / volumen de solución (L), por tal motivo si una solución 1,5 Molar representa que por cada litro de solución hay 1,5 moles de soluto. La molaridad se calcula en base a la siguiente ecuación química M = MOLES DE SOLUTO / LITROS DE SOLUCION Para calcular moles utilizamos la siguiente ecuación n = gramos / Peso Molecular EJERCICIO RESUELTO Nº 1 1- Determina la molaridad, de una disolución formada al disolver 12 g de hidróxido de calcio, Ca(OH)2, en 200 g de agua, H20, si la densidad de esta disolución en 2,21 g/cm3 (Ar (Ca) = 40 u; Ar (O)2 = 16 u; Ar (H)2 = 1 u) Primer paso calculamos peso molecular del compuesto Ca(OH)2 Ca = 1X 40 = 40 g H = 2 X 1 =2g O = 2x 16 = 32 g total 78 g/mol Segundo paso Determinamos el número de moles Solución = Soluto + Solvente Solución = 12g +200 g = 212g n = 12 g Ca(OH)2 / 78 g /mol n = 0,153 mol Terser Paso Transformamos por medio de la densidad la solución de gramos a ml d = m/v V = m /d V = 212g/ 2,21 g/ml = 90, 49 ml X 1L/1000ml =O,095 L Cuarto Paso M = moles de soluto / Litros de Solución M = 0,153 moles Ca(OH)2 / 0,095 L M= 1,61 Molar. EJERCICIO RESUELTO Nº 2 En la solución de problemas por métodos químicos, es bastante común la conversión de una masa dada de soluto o disolvente a número de moles; basta recordar que la conversión se hace mediante la siguiente fórmula Número de moles = masa del compuesto Peso Molecular del compuesto ¿Cuántos moles hay en 28.7 g de Na2SO4 (Sulfato de Sodio)? Datos a= 28.7 grs. n= ? Cálculos Respuesta ∴ en 28,7 g Calculo de masa molar del Na2SO4. Na = 2 x 23 = 46 hay 0.202 moles S = 1 x 32 = 32 Formula O = 4 x 16 = 64 PM = 142 g/mol n= g PM n= 28,7 g = 0.202 moles 142 g/mol EJERCICIO RESUELTO Nº 3 En base a los moles obtenidos en el ejercicio anterior calcule la molaridad de una solución que se preparó pesando 28.7 g de Na2SO4 o Sulfato de Sodio y añadiendo suficiente agua hasta aforar un volumen de 500 ml sabiendo que el peso molecular es de 142 g/mol Datos g=28.7g V= 500 ml Cálculos Cálculo de los litros Litros= 500 ml/1000 ml=0.5 L Pm=142g/mol n=0.202 moles M? Formula M = n /L M = 0.202 moles = 0.404 moles/l 0.5 L Respuesta ∴ la molaridad de la solución es de 0.404 M Ejercicios Propuestos Analice la siguiente proposición que significa que una solución presente una concentración de 0, 5 mol/L, 1,7 M, 0,6 molar Calcular la molaridad de cada una de las Siguientes s soluciones : 1.50 g de KBr (Bromuro de Potasio) en 1.60 L de solución 2.78 g de Ca(N03 )2 (Nitrato de Calcio )en 150 ml de solución 2.50 g de Co (NO3) 2 en 80 ml de solución Cuál es la molaridad de una solución que se prepara disolviendo 123 gramos de Cloruro de Sodio NaCl en suficiente agua hasta llegar a un volumen de solución de 250 ml, En que volumen de solución deberán disolverse 20 gramos de Hidroxido de Calcio Ca(OH)2 para que la solución resultante sea de 0,4 M. Calcule la molaridad de una solución que contiene 88 gramos de H3PO4 , presentes en 300 g de solución la misma presenta una densidad de 1,4 g/cc. Molalidad: La principal ventaja de este método de medida respecto a la molaridad es que como el volumen de una disolución depende de la temperatura y de la presión, cuando éstas cambian, el volumen cambia con ellas. Gracias a que la molalidad no está en función del volumen, es independiente de la temperatura y la presión, y puede medirse con mayor precisión. Es menos empleada que la molaridad pero igual de importante. Para preparar soluciones de una determinada molalidad en un disolvente, no se emplea un matraz aforado como en el caso de la molaridad, sino que se puede hacer en un vaso de precipitados y pesando con una balanza analítica, previo peso del vaso vacío para poderle restar el correspondiente valor. La molalidad (m) es el número de moles de soluto por kilogramo de solvente. Molalidad (m) = Número de moles del soluto Kilogramos de solvente Las unidades en las cuales se expresa la molalidad son moles / Kilogramos de solución Por tanto podemos señalar que en una solución al 0,65 molal hay presentes O,65 moles por cada kilogramo de solvente Ejercicio Resuelto Nº1 Se agregan 5 gramos de Ácido clorhídrico a 35 g. de agua ¿cuál es la concentración de la solución o la Molalidad? La cual presenta un peso molecular de 37g/mol Datos Sto=5 g HCl m = moles de Soluto Vsolv= 35 grs Kilogramos de Solvente PM=37 g/mol n = g / Pm n = 5 g/ 37 g/mol n = 0,135 mol Transformando el solvente a kilogramos 35 g . 1kg = 0,035 kg 1000g Calculando Molalidad m = 0,135 mol 0,035 kg ∴ La molalidad de la solución 3,85mol / Kg Ejercicio Resuelto Nº2 Determine la molalidad de una solución de Ácido Nítrico (HNO3) al 5 molar que presenta una densidad de 1,62 g/cc sabiendo que la masa molar del ácido es de 63 g/mol Datos Sol = 5 M D= 1,62 g/cc Análisis m = Moles de soluto Kg de Solvente Análisis Al presentarse una solución al 5 molar se puede establecer que en la misma están presentes 5 moles de soluto por cada litro de solución, por tal motivo el volumen de solución es un litro y en la misma hay presentes 5 moles de soluto moles de soluto = 5moles Solución =1 litro Por medio de la densidad se transforma la solución de volumen a masa 1L .1000 ml = 1000 ml d = m / v despejando la masa m = dxv m = 1000 ml x 1,62 g/cc = 1620 g 1L Solución = 1620 g Calculando los gramos de solvente por medio de la molaridad n = g sto/PM 5moles = gSto/ 63 g/mol despejando los gramos de soluto de la ecuación gSto = 5moles x 63 g/mol = 315 g de Soluto Sol = Sto + Ste despejando el solvente de la ecuación Ste = Sol – Sto ∴ Ste = 1620 g – 315 g Solvente = 1305 g Transformándolo a kg de solvente 1305 g x 1Kg/1000 g = 1,30 kg Solvente Calculando Molalidad m = 5 moles de Sto ∴ La molalidad de la solución es de 3,84 molal 1, 30 Kg Ste Ejercicios Propuestos *Determine la molalidad de una solución de ácido ortofosforico H3PO4 que presenta una molaridad de 3,5 molar y una densidad de solucion de 1, 45 g/cc * Se tienen 5 gramos de sulfato cúprico pentahidratado CuSO4·5H2O. Siendo su masa molar es 249.604 g/mol disuelto en 120 ml de agua . Determine la concentración molal de la solucion. * Determine la molalidad de una solucion que se preparo disolviendo 0,231g de sulfito ferroso FeSO3 en 230 ml de agua sabiendo que la densidad del agua es de 1 g/cc *Analice la siguiente proposición que significa que una solución presente una concentración de 2, 5 mol/Kg, 1,7 m, 2,6 molal