Unidades de disoluciones

Unidad de
Disoluciones
Contenidos: capítulos 1, 4 y 13
Objetivos de la clase

Espontaneidad del proceso de disolución

Disolución de sólidos en líquidos.

Disolución de líquidos en líquidos
(Miscibilidad)

Disolución de gases en líquidos

Efecto de la temperatura en la solubilidad

Efecto de la presión en la solubilidad
Proceso de disolución




Una disolución es una mezcla homogénea de
dos o más sustancias.
El medio de disolución es llamado disolvente
(mayor cantidad).
Las especies disueltas son llamadas soluto
(menor cantidad).
Tres estados de la materia (9 posibilidades
de disoluciones)
Tipos de disoluciones









Soluto
Sólido
Líquido
Gas
Líquido
Solido
Gas
Gas
Sólido
Líquido
Disoluciones homogéneas
Solvente
Líquido
NaCl en agua
Líquido
Etanol en agua
Líquido
Bebidas carbonatadas
Sólido
Amalgama dental
Sólido
alloys
Sólido
H2 en paladio
Gas
Aire
Disoluciones heterogéneas
Gas
Gas
Polvo en aire
Nubes, niebla
Tipos de disoluciones

Una disolución saturada contiene la máxima cantidad
de un soluto que se disolverá en un disolvente en
particular, a una temperatura específica.

Una disolución no saturada contiene menor cantidad
de soluto que la que es capaz de disolver.

Una disolución sobresaturada contiene más soluto
que el que puede haber en una disolución saturada.
Espontaneidad en el proceso
de disolución
Hay dos factores que afectan la disolución

del soluto.
Cambio en la entalpía (ΔH) de la disolución.
1.

Si Hsolución es exotérmico (< 0) disolución es
favorecida.

Si Hsolución es endotérmico (> 0) disolución no
es favorecida.
Espontaneidad en el proceso
de disolución

Cambio en el desorden de la disolución Smezcla



Si Smezcla incrementa (> 0) disolución es
favorecida.
Si Smezcla decrece (< 0) disolución no es
favorecida.
Por lo tanto, las mejores condiciones para disolución
son:

Proceso exotérmico.


Hsolución < 0
Mayor desorden.

Smezcla > 0
Espontaneidad en el proceso
de disolución

¿Qué factores afectan a Hsolución?


Hay una competencia entre distintos factores
Las atracciones soluto-soluto como ion-ion, dipolodipolo, entre otras.

Las atracciones solvente-solvente como los puentes de
hidrógeno en el agua.

Romper las atracciones soluto-soluto o solvente-
solvente requieren de la absorción de energía.
Espontaneidad en el proceso
de disolución

Las atracciones soluto-solvente (Solvatación), liberan
energía.

Si la energía de solvatación es mayor a la suma de
las interacciones soluto-soluto y solvente-solvente, la
disolución es exotérmico,
Hsolución < 0.

Si la energía de solvatación es menor a la suma de
las interacciones soluto-soluto y solvente-solvente, la
disolución es, endotérmica Hsolution > 0.
Espontaneidad en el proceso
de disolución
Hsolución = H1 + H2 + H3
Espontaneidad en el proceso
de disolución
Disolución de sólidos en
líquidos

La energía liberada cuando un mol de celdas
unitarias de un sólido es formado a partir de
sus constituyentes iónicos en estado
gaseoso, se conoce como energía de retículo
cristalino.
Disolución de sólidos en
líquidos

Disolución es una competición entre:
1. Atracciones soluto-soluto.

Energía de retículo cristalino para sólidos iónicos
2. Solvente-solvente
Puentes de hidrógeno.
3. Soluto-solvente

Solvatación o energía de
hidratación
Disolución de sólidos en
líquidos

Solvatación
Disolución de sólidos en
líquidos

En una disolución la energía se libera cuando
las partículas del soluto son disueltas.

Esta energía es llamada energía de
solvatación o de hidratación (cuando el
disolvente es el agua).

Observamos la disolución de una sal como el
cloruro de calcio.
Disolución de sólidos en
líquidos
CaCl2(s) Ca(OH 2 ) 6 
2
H2O
 2Cl H 2Ox
-
where x is approximately 7 or 8
OH2
2+
H
OH2
H2O
Ca
H2O
O
H
H
Cl-
O
OH2
OH2
H
O
H
H
H
H
O
Disolución de sólidos en
líquidos

La energía liberada cuando un mol de fórmulas
unitarias se hidrata se conoce como: energía
molar de hidratación.
M (g) + x H 2 O  M(OH 2 ) x 
n
 hydration E for M
y
X ( g )  n H 2 O  X(H 2 O)n 
 hydration E for X
n+
y-
n+
y-
Disolución de líquidos en
líquidos



Los líquidos polares son
miscibles en otros líquidos
polares.
Generalmente los líquidos
siguen la regla “igual disuelve
a igual”.
Moléculas polares son
solubles en disolventes
polares. Por ejemplo el
metanol (CH3OH) es soluble
en agua.
Disolución de líquidos en
líquidos

El tetracloruro de carbono es muy miscible en
benceno.
H
Cl
Cl C
Cl
C
H
Cl
H
H
C
C
C
C
C
H
H
Disolución de gases en
líquidos



Gases polares son más solubles en agua que los gases
no polares.
Algunos gases polares pueden formar puente de H con
el agua.
Otros incrementan su solubilidad reaccionando con el
agua.
Disolución de gases en
líquidos

Pocos gases no polares son solubles en agua, por
que reaccionan con ella.
2


 H O  aq   HCO  aq 
CO2  g   H 2O  H 2CO3 


3
3
H O
very wea k acid

Debido a que los gases presentan interacciones
soluto-soluto muy débiles, se disuelven en agua en
procesos exotérmicos.
Efecto de la temperatura en la
solubilidad


¿Cuál será el efecto de calentar o enfriar el agua en la
cual deseamos disolver un sólido?
Para procesos exotérmicos, el calor puede ser
considerado como un producto:
H O
2
LiBr s  

 Li  aq   Br  aq   48.8 kJ / mol


+
-
Calentar el agua decrece la solubilidad y enfriarla
aumenta la solubilidad.
Prediga el efecto sobre una disolución endotérmica:
H 2O
-
KMnO 4 s   43.6 kJ / mol 
 K  aq   MnO 4  aq 
+
Efecto de la temperatura en la
solubilidad
Efecto de presión en la
solubilidad

Cambios en la presión tienen un pequeño efecto en la
solubilidad de líquidos y sólidos en líquidos (son
incomprensibles).

Cambios en la presión producen un gran efecto en la
solubilidad de gases en líquidos.

La efervescencia al abrir una bebida carbonatada se
debe al repentino cambio de presión.

Aeroembolismo o embolismo.
Efecto de presión en la
solubilidad

El efecto de la presión sobre la solubilidad de
los gases se describe mediante la Ley de
Henry.
Pgas  KM
gas
Efecto de presión en la
solubilidad
Unidades de concentración

Concentración molar o molaridad (M):
M 
moles .soluto
L .disolución

Molalidad:
m 
moles .soluto
Kg .disolvente
Unidades de concentración

Fracción molar:
Xi 

moles
i
moles .totales
Porcentaje masa en masa, % m/m:
%m / m 
masa .soluto
masa .disolución
x100
Unidades de concentración

Porcentaje masa en volumen, %m/v:
%m / v 
masa .soluto
x100
volumen .disolución

Porcentaje volumen en volumen
%m / v 
volumen .soluto
volumen .disolución
x100
Unidades de concentración

Miligramos por litro (mg/L):
ppm 
mg .soluto
L .disolución