Universidad Nacional Autónoma de México Facultad de Química

Universidad Nacional Autónoma de México
Facultad de Química
Laboratorio de Química General 1
Ejercicios sobre densidad y solubilidad
Fecha de entrega: octubre 2 de 2008.
La densidad nos indica el volumen que ocupa una determinada cantidad de
materia. Así, cuando hablamos de densidad nos podemos referir a la densidad de
sustancias (elementos y compuestos) o bien a la densidad de mezclas (como las
disoluciones, por ejemplo). La densidad se expresa comúnmente en g/mL o en un
múltiplo de estas unidades.
Por otro lado, la solubilidad nos indica la máxima cantidad de soluto que
podemos disolver en un determinado disolvente. Las unidades de solubilidad más
comúnmente utilizadas son g/mL.
Hay que remarcar que aunque la densidad y la solubilidad tienen las mismas
unidades, ambos conceptos expresan diferentes propiedades de la materia. Asimismo se
debe recordar que tanto la densidad como la solubilidad dependen de la temperatura y
de la presión; así, cuando se hable de solubilidad o densidad es necesario especificar las
condiciones de presión y temperatura en las cuales se informan los valores de dichas
propiedades.
La concentración de un soluto expresado en masa por unidad de volumen en
ocasiones se puede confundir con los conceptos de densidad y solubilidad. Sin embargo
hay que saber distinguir lo que nos indican las unidades en las expresiones de densidad,
solubilidad y concentración respectivamente. La concentración expresada en masa por
volumen generalmente nos indica la cantidad de soluto disuelta en un determinado
volumen de disolución. Las unidades pueden ser, al igual que densidad y solubilidad,
g/mL.
Ejemplo:
Una disolución saturada de un reactivo A en H2O a 20°C se prepara disolviendo
completamente 4 g de A en 2 mL de agua (considera la densidad del agua como
1g/mL). ¿Cuál son los valores de la solubilidad del reactivo A y de la densidad de la
disolución?
a) 4.0 g/mL y 4.0 g/mL
b) 2.0 g/mL y 2.0 g/mL respectivamente
c) 2.0 g/mL y 3 g/mL respectivamente
d) Falta alguna información
Este ejemplo nos puede ayudar a notar la diferencia entre la densidad y la
solubilidad. Para contestar por completo a la pregunta del problema es necesario
conocer información adicional.
La solubilidad del reactivo A en agua a 20°C no puede conocerse directamente
con la información que se nos proporciona. Así puesto que la disolución saturada se
obtuvo al disolver por completo a 4 g de A en 2 mL, dicha cantidad de materia es la
máxima cantidad que se puede disolver en un determinado volumen de disolvente.
Así, la solubilidad será de 2 g de A por cada mililitro de agua (s=2 g/mL). Para
conocer la densidad de la disolución es necesario conocer el volumen que ocupa una
determinada cantidad de masa de dicha disolución. ¿Por qué? La respuesta es
simple. El volumen que ocupa el disolvente será distinto cuando a éste se le agrega
el soluto (NOTA: el volumen del disolvente mas el soluto puede ser mayor o menor
que el ocupado únicamente por el disolvente).
Así, la información adicional para contestar la pregunta es como sigue:
experimentalmente se encuentra que la disolución de 4 g de A en 2 mL de agua
ocupa un volumen de 4.78 mL. Así, la densidad de la disolución será de 1.255 g/mL
Problemas:
(En los casos en que sea necesario, cuando no se especifiquen la temperatura (T) y
la presión (P), considérense condiciones estándar, P=1 atm y T=20°C).
1. Calcular la densidad del aceite de oliva en g/mL si 2m3 de este aceite tienen una
masa de 1830 kg.
2. ¿Qué volumen ocuparán 2 kg de aceite de oliva?
3. ¿Qué masa en gramos tendrá una viga de madera de 0.05 m3 de densidad 860
Kg/m3?
4. ¿Qué concentración en g/L se obtendrá al disolver 200 g de NaOH en agua hasta
completar un volumen de 5 L?
5. Por cada 5 Kg de agua de mar se obtienen 240 g de NaCl. ¿Cuál será su
concentración en % p/p?
6. La solubilidad de NH4NO3 en agua a 20°C es de 1.92 g/mL. Si se prepara una
disolución al 60% en masa, ¿estará saturada?
7. ¿Qué masa de HCl habrá en 350 cm3 de una disolución cuya concentración es
2g/L?
8. ¿Qué volumen de disolución de nitrato de amonio cuya concentración es de 5
g/L contendrá 12 g de dicho soluto?
9. ¿Qué masa de benceno debe disolverse en 200 mL de tolueno para que la
disolución de benceno sea al 15 % p/p? (ρ tolueno=0.8669 g/mL)
10. Las disoluciones acuosas de H2SO4 para acumuladores contienen 37.5% (p/p)
de ácido y su densidad es de 1.28 g/mL. ¿Cuántos gramos de ácido y de agua
deben mezclarse para preparar 1 L de disolución que tenga las especificaciones
anteriores?