Disoluciones

Acuerdo 286
Química
Disoluciones
Recopiló: M.C. Macaria Hernández Chávez
Disolución:
Es una mezcla homogénea de dos o más sustancias. La sustancia que se
encuentra en mayor proporción se llama disolvente y las otra se llama soluto.
Clasificación de las disoluciones
Según el estado de agregación de sus componentes:
Solido-líquido: sal + agua.
Gas-gas: aire (oxígeno + nitrógeno).
Líquido-líquido: vino (alcohol + agua).
Líquido-gas: gaseosa (agua +CO2).
Sólido-sólido: aleaciones (cobre + zinc = Latón).
.
Factores que afectan a la SOLUBILIDAD.
Temperatura:
-En disoluciones solido-líquido y líquido-líquido, la solubilidad aumenta con la temperatura.
•
-En disoluciones gas-liquido la solubilidad aumenta al disminuir la temperatura.(simil
coca-cola fria y natural).
Pulverización del soluto:
• El soluto pulverizado muestra más superficie de contacto con el disolvente. Se facilita la
difusión de moléculas de soluto a través del disolvente al aumentar la superficie de
contacto.
Agitación:
•
La agitación hace aumentar el contacto entre moléculas de soluto con el disolvente.
Tipos de disoluciones
Diluidas: Baja proporción de soluto disuelto
Concentradas: Alta proporción de soluto disuelto
Diluida
Saturadas: Máxima cantidad de
soluto disuelto. Este
límite lo
impone la solubilidad de la
sustancia.
Sobresaturada: Queda soluto sin disolver. Forma
mezcla heterogénea. Al filtrarla obtenemos la
disolución saturada.
Concentrada
Cálculo de masa molecular o peso molecular (PM):
Es la masa de una molécula de un compuesto, se calcula sumando las masas atómicas o
pesos atómicos que forman dicha molécula y tiene las unidades de g/mol.
masas atómicas o pesos atómico del O
masas atómicas o pesos atómico del H
masas atómicas o pesos atómico del S
Ejemplo:
Determinar la masa molecular del ácido sulfúrico H2SO4
Peso atómico del H = 1.00794 g/mol x 2 = 2.0158
se multiplicó por 2 porque hay 2 hidrógenos en la fórmula
Peso atómico del S = 32.065 g/mol x 1
se multiplicó por 1 porque hay 1 azufre en la fórmula
= 32.065
Peso atómico del O = 15.9994 g/mol x 4 =63.9976
se multiplicó por 4 porque hay 4 oxígenos en la fórmula
Peso molecular (PM) del H2SO4 = 98.0784 g/mol
Ejercicios:
Determinar la masa molecular del Hidróxido de sodio NaOH
Determinar la masa molecular del ácido fosfórico H3PO4
Determinar la masa molecular del ácido acético CH3COOH
Determinar la masa molecular del benceno C6H6
Determinar la masa molecular del cianuro de calcio Ca(CN)2
Determinar la masa molecular de la sacarosa C12H12O11
Determinar la masa molecular del hidróxido de aluminio Al(OH)3
Determinar la masa molecular del fosfato de magnesio Mg3(PO4)2
Expresión de concentración en unidades físicas y químicas
•
•
•
Molaridad
Normalidad
Porcentajes
• En masa
• En volumen
Molaridad
La molaridad o concentración molar (M) es el número de moles de soluto por litro de
disolución.
Ejemplo
El ácido bromhídrico (HBr) es una solución de gas bromuro de hidrógeno en agua.
Calcular la molaridad de la solución de ácido bromhídrico si 455 mL contienen 1.80 moles
de bromuro de hidrógeno
Datos
Moles de soluto = n= 1.80 moles de HBr
V = 455 mL = 0.455 L
1.80 moles de HBr
0.455 L
Fórmula
= 3.9560 moles de HBr/L ó 3.96 M HBr
Ejemplo 2
¿Cuántos gramos de soluto hay en 1.75 L de una solución 0.460 M de fosfato monoácido
de sodio ( Na2HPO4)?
Datos
Fórmula
M = 0.460 Moles de Na2HPO4/ L
Despejando
V = 1.75 L
PM de Na2HPO4 = 141.96 g/mol
= 1.75 L x 0.460 moles de Na2HPO4 /L = 0.805 moles de Na2HPO4
m = n x PM = 0.805 moles de Na2HPO4 x 141.96 g/mol
m = 114.2778 g de Na2HPO4
x
Calcule la molaridad de una disolución que se preparó disolviendo 5.00 g de glucosa
(C6H12O6) en suficiente agua para formar exactamente 100 mL de disolución.
Respuesta: 0.278 M.
¿Cuántos gramos de Na2SO4 hay en 15 mL de Na2SO4 0.50 M? (b) ¿Cuántos
mililitros de disolución de Na2SO4 0.50 M se requieren para
suministrar 0.038 mol de esta sal?
Respuestas: (a) 1.1 g; (b) 76 mL
Ejemplos:
Cálculo de normalidad (N) para un ácido
Calcular la normalidad de una solución que se preparó disolviendo 15 g de ácido fosfórico,
H3PO4, en agua y diluyendo la solución con agua hasta alcanzar un volumen final de 250 mL.
Datos
V = 250 mL = 0.250 L
Masa de soluto = 15 g
PM = 98 g/mol
Número de hidrógenos = 3 en la fórmula H3PO4
Masa de un equivalente gramo de compuesto =
Número de equivalentes gramo =
Normalidad (N) =
Masa de compuesto
g/ equiv.
= equiv.
equiv.
V
Masa de un equivalente gramo de H3PO4 =
Número de equivalentes gramo =
Normalidad =
PM
= g/equiv.
No. de hidrógenos
98 g/mol
3 equiv / mol
15 g
32.7 g/ equiv.
0.459 equiv.
= 1.84 N
0.250 L.
= 32.7 g/equiv.
= 0.459 equiv.
Cálculo de normalidad (N) para una base
Calcule la normalidad de una disolución acuosa que contiene 2.25 g de hidróxido de calcio,
Ca(OH)2 en 1.5 L de disolución.
Datos
Masa = 2.25 g de hidróxido de calcio
V = 1.5 L
P. M. de Ca(OH)2 = 74.09 g/mol
Número de OH = 2 en la fórmula Ca(OH)2 = 2 equivalentes / mol
Masa de un equivalente gramo de Ca(OH)2 =
Número de equivalentes gramo =
Normalidad =
74.09 g/mol
2 equiv / mol
= 37.045 g/equiv.
2.25 g
= 0.0607 equiv.
37.045 g/ equiv.
0.0607 equiv.
= 0.0405 N
1.5 L
Cálculo de normalidad (N) para una sal
Se preparó una solución de nitrato de plata AgNO3 pesando exactamente 24.15 g del sólido y
disolviéndolo en agua, diluyendo en un matraz aforado a 2 L exactamente. Calcular la
normalidad exacta de la solución obtenida.
Datos
Masa = 24.15 g
V=2L
P. M. de AgNO3 = 169.9 g/mol
Iones Plata fórmula AgNO3, solo 1 y su carga como catión es 1, Alg1+ , los equivalentes por
cada mol se obtienen multiplicando 1 x 1 = 1 equiv / mol
Masa de un equivalente gramo de AgNO3 =
Número de equivalentes gramo =
Normalidad =
169.9 g/mol
1 equiv / mol
= 169.9 g/equiv.
24.15 g
= 0.1421 equiv.
169.9 g/ equiv.
0.1421 equiv.
= 0.0710 N
2L
Cálculo de normalidad (N) para una sal
Ejercicios:
Calcular la normalidad de 34.2 g de sulfato de aluminio, Al2(SO4)3, disueltos en agua
suficiente para obtener 6 L de solución.
Datos
Fórmula
Masa = 34.2 g
V=6L
P. M. de Al2(SO4)3 = 342.1527 g/mol
Iones aluminio en la fórmula Al2(SO4)3, son 2 y su carga como catión es 3, Al3+ , los
equivalentes por cada mol se obtienen multiplicando 2 x 3 = 6 equiv / mol
Masa de un equivalente gramo de Al2(SO4)3 =
Número de equivalentes gramo =
Normalidad =
342.1527 g/mol
= 57.02545 g/equiv.
6 equiv / mol
34.2 g
= 0.5997 equiv.
57.02545 g/ equiv.
0.5997 equiv.
= 0.0999 N
6L
Ejercicios
¿Cuántos gramos de ácido sulfúrico están contenidos en 3 litros de una solución de 0.5 N.
Masa molecular o peso molecular del ácido sulfúrico (H2SO4).
Calcular la normalidad y molaridad de una solución que contiene 26,5 g de carbonato de
sodio, Na2C03, en 500 mL de solución.
Una solución contiene 30 gramos de HNO3 determinar la normalidad de la solución en 300
mL de solución.
Si se disuelven 4 g de hidróxido de sodio en agua y el volumen se lleva a 500 mL, hallar la
normalidad de la disolución.
Porcentaje en masa
Esta forma de expresar la concentración de una mezcla relaciona la masa del soluto con la
masa total de la solución, lo que equivale a la suma de las masas del soluto y del disolvente .
La expresión con la cual se calcula es la siguiente:
Masasoluto
Masasoluto + Masadisolvente
% de soluto =
x 100
Ejemplo
Calcular el porcentaje en masa obtenido al disolver 40 g de cloruro de sodio, NaCl, en 200 g de
agua destilada.
Datos
Masa soluto = 40 g de NaCl
Masa de disolvente = 200 g de agua destilada
% de NaCl =
40 g
x 100
40 g + 200 g
% de NaCl = 16.67 %
Porcentaje en volumen
Esta forma de expresar la concentración de una mezcla relaciona el volumen del soluto con
el volumen total de la solución, lo que equivale a la suma de los volúmenes de soluto y del
disolvente . La expresión con la cual se calcula es la siguiente:
% de volumen =
Volumensoluto
x 100
Volumensoluto + Volumendisolvente
Ejemplo
Una botella de brandy contiene un volumen de 946 mL. En la etiqueta dice tener un 38 % en
volumen de alcohol. Calcula el volumen de alcohol contenido.
Datos
Volumen total (Volumensoluto + Volumendisolvente) = 946 mL
% de volumen de alcohol (soluto) = 38
Se despeja Volumensoluto de la ecuación de arriba
Volumensoluto =
% de volumen x (Volumensoluto +Volumendisolvente)
100
Volumensoluto =
38 x (946 mL)
100
Volumensoluto = 359.48 mL de alcohol
Calcule el porcentaje en masa del cloruro de potasio si se disuelven 6.30 g de este sal
en 52.5 g de agua.
Respuesta = 10.7 %
¿Qué volumen de jugo de limón se necesita para preparar una solución de 2000 mL al 15 %.
Respuesta = 300 mL
Calcula el porcentaje en masa de una disolución preparada disolviendo 5 g de nitrato de
potasio en 200 mL de agua destilada.
Nota: para convertir de 200 mL a 200 g se multiplica por la densidad del agua = 1 g/mL, en
otras palabras cuando se trata de agua 1 mL = 1 g.
Respuesta = 2.4 % en nitrato de potasio