Disolucionesconcentraciones

1. CONCENTRACIÓN.
En una disolución hay dos partes :
Soluto: Suele estar en menor proporción.
Disolvente: Suele estar en mayor proporción.
SOLUTO
SOLUTO
DISOLVENTE
DISOLVENTE
DISOLUCIÓN
DISOLUCIÓN
Concentración: Indica la proporción que hay entre el soluto y el disolvente. Se puede
expresar de varias formas.
1.1.Porcentaje en masa. Indica la masa de soluto (ms) que hay en 100 unidades de masa de
disolución (m).
% masa de soluto=
ms
∗100
m
1.2. Porcentaje en volumen. Indica el volumen de soluto (Vs) que hay en 100 unidades de
volumen de disolución (V).
% volumen de soluto=
Vs
∗100
V
1.3. Concentración en masa ( C ). Indica la masa de soluto (ms) que hay en un volumen de
disolución (V).
C=
ms
V
CUIDADO. No confundir concentración en masa con densidad.
d=
1
m
V
2. LA SOLUBILIDAD.
La solubilidad es la cantidad máxima de soluto que se puede disolver en una cantidad de
disolvente determinado. Depende de la temperatura.
Las disoluciones pueden ser de tres tipos:
Diluidas:
Tienen una concentración baja.
Concentradas:
Tienen una concentración alta.
Saturadas:
No admite más cantidad de soluto.
2.1. Solubilidad de los sólidos y los líquidos: Aumenta con la temperatura.
Excepción: Sales de calcio ( Ca ) y magnesio ( Mg) ( Cal del agua).
Solubilidad (g soluto/100 g de agua)
250
200
NaClO3
150
KNO3
Pb(NO3)2
S
K2Cr2O4
NaCl
Cs2SO4
100
KCl
50
0
20
30
40
50
60
70
80
90
100
T (ºC)
2.2. Solubilidad de los gases: Disminuye con la temperatura. La agitación térmica provoca
que los gases se escapen de la disolución al aumentar la temperatura.
2
ACTIVIDADES
Actividad 1. Indica donde están las pelotas más concentradas:
A
B
Actividad 2. a) Indica donde están las pelotas más concentradas:
A
b) ¿ Dónde hay más cantidad?
B
PORCENTAJE EN MASA
Actividad 3. Indica qué disolución es más concentrada, una que se prepara disolviendo 10 g de sal
en 100 g de agua o una que se prepara disolviendo 5 g de sal en 20 g de agua.
a) Calcula las concentraciones de ambas disoluciones.
b) Si mezclas las dos disoluciones, cuál será ahora la nueva concentración ( calcula el
porcentaje en masa de soluto).
Actividad 4. La riqueza en azúcar de las magdalenas es de 51,5%, calcula la cantidad de azúcar
ingerida al comer dos magdalenas, si cada una tiene una masa de 60 g.
Actividad 5. Calcula la concentración ( % en masa) de sal de un suero fisiológico que tiene 3g de
sal disueltos en 330 g de agua.
Actividad 6. Calcula la concentración en azúcar ( % masa) cuando se disuelven 10 g de sal en 90 g
de agua.
Actividad 7. Calcula la concentración en azúcar (%masa) cuando se disuelven 10 g de sal en 90 g de
disolución.
Actividad 8. La concentración de una disolución de sal en agua es del 5 % en masa. ¿Qué cantidad
de sal hay en 600 g de disolución?.
Actividad 9. El vinagre es una disolución de ácido acético (soluto) en agua al 3 % en masa. Calcula
la cantidad de soluto que hay en 50 g de vinagre.
Actividad 10. a) Necesito preparar una disolución de 4 Kg con un 20% de sal y el resto de agua.
¿Cómo lo harías?.
b) A la disolución anterior le añado 200 g de agua, ¿ que cantidad y concentración de
sal hay?.
c) De la disolución inicial se evaporan 500 g de agua, ¿ qué cantidad y concentración
de sal hay ?.
PORCENTAJE EN VOLUMEN
Actividad 11. Una persona se bebe 4 quintos de cerveza al 5,2 % en volumen, ¿ cuántos cm 3 de
alcohol ha consumido?. ¿ Cuánta agua ha consumido?.
3
Actividad 12. Una persona se bebe un vaso de 150 mL de whisky al 40 % de alcohol en volumen,
¿qué cantidad de alcohol ha ingerido?.
Actividad 13.
a) ¿ Quién ha ingerido más cantidad de líquido la persona que ha bebido
cerveza o la que ha bebido whisky?.
b) ¿ Quién es más probable que se emborrache?.
Actividad 14. Se preparó una disolución disolviendo 50 mL de alcohol en 200 ml de agua. Calcula la
concentración expresada en % en volumen.
Actividad 15. Algunas cervezas “sin alcohol” pueden contener hasta un 1% de alcohol. Si bebes
0,5L de esta clase de cerveza. ¿ Cuántos mL de alcohol habrás ingerido?.
CONCENTRACIÓN EN MASA
Actividad 16. Echamos 120 g de sal en 12 L de agua. Determina la concentración de la disolución.
Actividad 17. Los análisis de glucosa en sangre se considera normal un intervalo de glucosa entre 70
a 105 mg/L. Si en una muestra de sangre se encuentran 2 mg de glucosa en 20 mL de sangre.
a) ¿ Estará dentro del intervalo normal en sangre?
b) Expresa la concentración en g/L
Actividad 18.Un conocido medicamento para los síntomas del resfriado, se vende en sobres de 10 g,
en los que el 5% es de principio activo. Un enfermo necesita tomar 3 sobres diarios, previamente
disueltos en agua.
a) ¿Qué cantidad de principio activo ingiere al día?
b) Si al disolver un sobre consigue una disolución de 20 mL, ¿qué concentración de principio
activo hay en ella? .
Actividad 19. Un fertilizante para plantas domésticas se vende en sobres de 400 g, con la indicación
de que posee una riqueza del 35 %. Para su uso, es necesario disolverlo en agua. Un alumno vierte
230 g del sobre en 2 litros de agua. Tras agitarlo comprueba que todo se ha disuelto. Determinar:
a) Concentración del fertilizante puro en la disolución fabricada.
b) Si se añaden 75 mL de la disolución a una planta, ¿qué cantidad de fertilizante puro se
añadió?.
SOLUBILIDAD
Actividad 20. ¿ Por qué las bebidas gaseosas ( cerveza, coca cola,...) se sirven en vasos fríos?.
Actividad 21. ¿ Por qué los peces respiran mejor en aguas frías?.
Actividad 22. a) Calcula la cantidad máxima de sal que se puede disolver en 50 ml de agua a 20 º C
b) Calcula la cantidad máxima de sal que se puede disolver en 50 ml de agua a 80 º C
Actividad 23. Tenemos una disolución saturada de Pb(NO3)2 con 200 mL de agua a 80 º C. ¿ Qué
cantidad de esta sustancia se irá al fondo del recipiente si la temperatura desciende a 50 º C?
4
ACTIVIDADES. SOLUCIONES
Actividad 1. Indica donde están las pelotas más concentradas:
A
A : Concentración = 9 pelotas/ 9 huecos = 1 pelota / hueco
SOLUCIÓN:
B
CA = CB
B : Concentración = 6 pelotas/ 6 huecos = 1 pelota / hueco
Actividad 2. a) Indica donde están las pelotas más concentradas:
A
A: Concentración = 12 pelotas / 12 huecos = 1 pelota / hueco
B: Concentración = 6 pelotas / 3 huecos = 2 pelotas/ hueco
SOLUCIÓN:
b) ¿ Dónde hay más cantidad?
A: 12 pelotas
B : 6 pelotas
B
CB > CA
Cantidad A > Cantidad B
PORCENTAJE EN MASA
Actividad 3. Indica qué disolución es más concentrada, una que se prepara disolviendo 10 g de sal
en 100 g de agua o una que se prepara disolviendo 5 g de sal en 20 g de agua.
a) Calcula las concentraciones de ambas disoluciones.
ms
∗100
m
SOLUCIÓN:
DISOLUCIÓN A:
DISOLUCIÓN B:
ms ( masa de soluto)
10 g
5g
md ( masa de disolvente)
100 g
20g
m ( masa de disolución)
110 g
25 g
10
∗100=9,09 %
110
5
∗100=20 %
25
% masa de soluto=
% masa de soluto
b) Si mezclas las dos disoluciones, cuál será ahora la nueva concentración ( calcula el
porcentaje en masa de soluto).
SOLUCIÓN :
% masa de soluto=
ms ( masa de soluto)
ms
∗100
m
DISOLUCIÓN A + DISOLUCIÓN B:
10 g + 5g = 15 g
md ( masa de disolvente)
100 g + 20g = 120 g
m ( masa de disolución)
110 g + 25 g = 135 g
15
∗100=11,11 %
135
CONCLUSIÓN: Cuando se mezclan dos disoluciones la concentración final es una media de las
disoluciones originales, NUNCA se suman.
% masa de soluto
5
Actividad 4. La riqueza en azúcar de las magdalenas es de 51,5%, calcula la cantidad de azúcar
ingerida al comer dos magdalenas, si cada una tiene una masa de 60 g.
SOLUCIÓN:
% masa de soluto=
ms
∗100
m
ms = ¿ ?
60 g
60 g
m = 60 g+ 60 g= 120 g
% masa de azúcar = 51,5 %
51,5%=
ms
∗100
120
;
51,5∗120
=ms ; ms =61,8 g
100
Actividad 5. Calcula la concentración ( % en masa) de sal de un suero fisiológico que tiene 3g de
sal disueltos en 330 g de agua.
SOLUCIÓN:
% masa de soluto=
ms
∗100
m
ms ( masa de soluto)
CALCULOS
3g
md ( masa de disolvente)
330 g
m ( masa de disolución)
3 g + 330 g = 333 g
% masa de soluto
3
∗100=0,9%
333
Actividad 6. Calcula la concentración en azúcar ( % masa) cuando se disuelven 10 g de sal en 90 g
de agua.
SOLUCIÓN:
% masa de soluto=
ms
∗100
m
CALCULOS
ms ( masa de soluto)
10 g
md ( masa de disolvente)
90 g
m ( masa de disolución)
10 g + 90 g = 100 g
% masa de soluto
10
∗100=10 %
100
Actividad 7. Calcula la concentración en azúcar (%masa) cuando se disuelven 10 g de sal en 90 g de
disolución. SOLUCIÓN:
% masa de soluto=
ms ( masa de soluto)
ms
∗100
m
CALCULOS
10 g
md ( masa de disolvente)
90 – 10 = 80 g
m ( masa de disolución)
90 g
% masa de soluto
6
10
∗100=11,11%
90
Actividad 8. La concentración de una disolución de sal en agua es del 5 % en masa. ¿Qué cantidad
de sal hay en 600 g de disolución?. SOLUCIÓN:
% masa de soluto=
ms
∗100
m
ms ( masa de soluto)
CALCULOS
5%=
ms
∗100
600
;
5∗600
=ms ; m s=30 g
100
md ( masa de disolvente)
NO NECESARIO
m ( masa de disolución)
600 g
% masa de soluto
5,00%
Actividad 9. El vinagre es una disolución de ácido acético (soluto) en agua al 3 % en masa. Calcula
la cantidad de soluto que hay en 50 g de vinagre. SOLUCIÓN:
% masa de soluto=
ms
∗100
m
ms ( masa de soluto)
CALCULOS
3 %=
ms
∗100
50
;
3∗50
=ms ; ms=1,5 g
100
md ( masa de disolvente)
NO NECESARIO
m ( masa de disolución)
50 g
% masa de soluto
3,00%
Actividad 10. a) Necesito preparar una disolución de 4 Kg con un 20% de sal y el resto de agua.
¿Cómo lo harías?.
SOLUCIÓN:
% masa de soluto=
ms
∗100
m
ms ( masa de soluto)
CALCULOS
20 %=
ms
∗100
4000
;
4000∗20
=ms ; m s=800 g
100
md ( masa de disolvente)
4000 g – 800 g = 3200 g agua
m ( masa de disolución)
4Kg= 4000 g
% masa de soluto
20,00%
Mezclando 3200 g de agua con 800 g de sal.
b) A la disolución anterior le añado 200 g de agua, ¿ que cantidad y concentración de sal
hay?.
% masa de soluto=
ms ( masa de soluto)
ms
∗100
m
CALCULOS
800 g
md ( masa de disolvente)
3200 g + 200 g = 3400 g agua
m ( masa de disolución)
3400 + 800= 4400 g
800
∗100=18,18 %
4400
La cantidad de sal es la misma, pero la concentración ha disminuido porque he añadido
% masa de soluto
agua.
7
c) De la disolución inicial se evaporan 500 g de agua, ¿ qué cantidad y concentración de sal
hay ?.
% masa de soluto=
ms
∗100
m
CALCULOS
ms ( masa de soluto)
800 g
md ( masa de disolvente)
3200 g - 500 g = 2700 g agua
m ( masa de disolución)
2700 + 800= 3500 g
800
∗100=22,86 %
3500
La cantidad de sal es la misma, pero la concentración ha aumentado porque he quitado
% masa de soluto
agua.
PORCENTAJE EN VOLUMEN
Actividad 11. Una persona se bebe 4 quintos de cerveza al 5,2 % en volumen, ¿ cuántos cm 3 de
alcohol ha consumido?. ¿ Cuánta agua ha consumido?. SOLUCIÓN:
% volumen de soluto=
Vs
∗100
V
Vs ( volumen de soluto)
CALCULOS
5,2 %=
Vd ( volumen disolvente)
Vs
∗100 ;
800
5,2∗800
=41,6 mL Alcohol
100
800 mL – 41,6 mL = 758,4 mL de agua
4∗1
L=0,8 L=800mL
5
V ( volumen de disolución)
% volumen de soluto
5,20%
Actividad 12. Una persona se bebe un vaso de 150 mL de whisky al 40 % de alcohol en volumen,
¿qué cantidad de alcohol ha ingerido?.
SOLUCIÓN :
% volumen de soluto=
Vs
∗100
V
Vs ( volumen de soluto)
Vd ( volumen disolvente)
CALCULOS
40 %=
Vs
∗100 ;
150
40∗150
=60mL Alcohol
100
No necesario
V ( volumen de disolución)
150 mL
% volumen de soluto
40,00%
Actividad 13.
a) ¿ Quién ha ingerido más cantidad de líquido la persona que ha bebido
cerveza o la que ha bebido whisky?.
SOLUCIÓN: La de la cerveza. 800 mL > 150 mL
b) ¿ Quién es más probable que se emborrache?.
SOLUCIÓN : La que ha bebido whisky. 60 mL alcohol > 41,6 mL alcohol
8
Actividad 14. Se preparó una disolución disolviendo 50 mL de alcohol en 200 ml de agua. Calcula la
concentración expresada en % en volumen. SOLUCIÓN:
Vs
CALCULOS
% volumen de soluto= ∗100
V
Vs ( volumen de soluto)
50 mL Alcohol
Vd ( volumen disolvente)
200 mL de agua
V ( volumen de disolución)
50mL + 200 mL = 250 mL
50
∗100=20 %
250
% volumen de soluto
Actividad 15. Algunas cervezas “sin alcohol” pueden contener hasta un 1% de alcohol. Si bebes
0,5L de esta clase de cerveza. ¿ Cuántos mL de alcohol habrás ingerido?. SOLUCIÓN:
% volumen de soluto=
Vs
∗100
V
CALCULOS
Vs ( volumen de soluto)
1 %=
Vd ( volumen disolvente)
Vs
∗100 ;
500
1∗500
=5mL
100
No necesario
V ( volumen de disolución)
0,5 L = 500 mL
% volumen de soluto
1,00%
CONCENTRACIÓN EN MASA
Actividad 16. Echamos 120 g de sal en 12 L de agua. Determina la concentración de la disolución.
C=
ms
V
CALCULOS
ms ( masa de soluto)
120 g
V ( volumen de disolución)
12 L
Concentración en masa
C=
120g
=10g / L
12L
Actividad 17. Los análisis de glucosa en sangre se considera normal un intervalo de glucosa entre 70
a 105 mg/L. Si en una muestra de sangre se encuentran 2 mg de glucosa en 20 mL de sangre.
a) ¿ Estará dentro del intervalo normal en sangre?
b) Expresa la concentración en g/L
C=
ms
V
CALCULOS
ms ( masa de soluto)
2 mg = 0,002 g
V ( volumen de disolución)
20 mL = 0,02 L
2mg
0,002 g
=100mg / L ; C=
=0,1 g / L
0,02 L
0,02 L
a) 70mg/l < 100 mg/L < 105 mg/L. Se considera normal, pero un poco alto, esta persona
debería de cuidarse.
Concentración en masa
b) C = 0,1 g/L
9
C=
Actividad 18.Un conocido medicamento para los síntomas del resfriado, se vende en sobres de 10 g,
en los que el 5% es de principio activo. Un enfermo necesita tomar 3 sobres diarios, previamente
disueltos en agua.
a) ¿Qué cantidad de principio activo ingiere al día?
b) Si al disolver un sobre consigue una disolución de 20 mL, ¿qué concentración de principio
activo hay en ella? .
C=
ms
V
ms ( masa de soluto)
CALCULOS
5%=
ms
∗100
10
;
10∗5
=m s ; ms=0,5 g 0,5g*3 =1,5g total
100
m ( masa de disolución)
10 g
V ( volumen de disolución)
20 mL = 0,02 L
% masa de soluto
5,00%
Concentración en masa
C=
0,5 g
=25g / L
0,02 L
Actividad 19. Un fertilizante para plantas domésticas se vende en sobres de 400 g, con la indicación
de que posee una riqueza del 35 %. Para su uso, es necesario disolverlo en agua. Un alumno vierte
230 g del sobre en 2 litros de agua. Tras agitarlo comprueba que todo se ha disuelto. Determinar:
a) Concentración del fertilizante puro en la disolución fabricada.
C=
ms
V
ms ( masa de soluto)
CALCULOS
35 %=
ms
∗100
230
m ( masa de disolución)
;
35∗230
=ms ; ms =80,5 g
100
230 g
V ( volumen de disolución)
2L
% masa de soluto
35,00%
Concentración en masa
C=
80,5 g
=40,25 g / L
2L
b) Si se añaden 75 mL de la disolución a una planta, ¿qué cantidad de fertilizante puro se
añadió?.
C=
ms
V
ms ( masa de soluto)
V ( volumen de disolución)
Concentración en masa
10
CALCULOS
40,25 g / L=
ms
;40,25 g / L∗0,075 L=m s ; 3,019 g =m s
0,075 L
75 mL = 0,075 L
C = 40,25 g/L
SOLUBILIDAD
Actividad 20. ¿ Por qué las bebidas gaseosas ( cerveza, coca cola,...) se sirven en vasos fríos?.
Las burbujas son de CO2 , un gas, y por tanto se disuelve mejor en frio que en caliente.
Actividad 21. ¿ Por qué los peces respiran mejor en aguas frías?.
Los peces respiran el O2 disuelto en el agua, y los gases se disuelven mejor a bajas temperaturas.
Solubilidad (g/100 g agua)
Tª (ºC) NaCl Pb(NO3)2
35
35,5
36
36,5
37
37,5
38
39
40
54
62
72
80
90
100
110
120
132
120
100
80
S
20
30
40
50
60
70
80
90
100
140
60
NaCl
Pb(NO3)2
40
20
0
20 30 40 50 60 70 80 90 100
T(ºC)
Actividad 22. a) Calcula la cantidad máxima de sal que se puede disolver en 50 ml de agua a 20 º C
Masa de agua ( disolvente)
Masa de soluto ( NaCl) máxima que se puede disolver
100 g
35 g
50 g
ms= 50g*35g / 100 g = 17,5 g
b) Calcula la cantidad máxima de sal que se puede disolver en 50 ml de agua a 80 º C
Masa de agua ( disolvente)
Masa de soluto ( NaCl) máxima que se puede disolver
100 g
38 g
50 g
ms= 50g*38g / 100 g = 19 g
Actividad 23. Tenemos una disolución saturada de Pb(NO3)2 con 200 mL de agua a 80 º C. ¿ Qué
cantidad de esta sustancia se irá al fondo del recipiente si la temperatura desciende a 50 º C?
T(ºC) Masa de agua ( disolvente) Masa de soluto ( Pb(NO3)2 ) máxima que se puede disolver
80º C 100 g
110 g
80 ºC 200 g
ms= 200g*110g / 100 g = 220 g
50 ºC 100 g
80 g
50 º C 200 g
ms= 200g*80g/100 g = 160 g
50 º C
220 g – 160 g = 60 g de sustancia que NO se puede disolver
RECUERDA: SOLO PARA EL AGUA. 1 g = 1 mL; ya que su densidad es d = 1 g/mL
11