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UNIVERSIDAD NACIONAL “SANTIAGO ANTÚNEZ DE MAYOLO”. DEPARTAMENTO ACADÉMICO CIENCIAS. QUÍMICA GENERAL I. Mag . Miguel RAMÍREZ GUZMAN. CONTENIDO. Definición de solución. El agua. Proceso de solvatación. Clasificación de las soluciones. Factores que afectan la solubilidad.

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UNIVERSIDAD NACIONAL

“SANTIAGO ANTÚNEZ DE MAYOLO”

DEPARTAMENTO ACADÉMICO

CIENCIAS

QUÍMICA GENERAL I

Mag. Miguel RAMÍREZ GUZMAN


CONTENIDO

  • Definición de solución.

  • El agua.

  • Proceso de solvatación.

  • Clasificación de las soluciones.

  • Factores que afectan la solubilidad.

  • Pasos para preparar una solución.

  • Formas de expresar las concentraciones.

  • Concentraciones físicas.

  • Concentraciones químicas.

  • Diluciones.

  • Ejemplos:

E


Soluci n
Solución

  • Una solución es una mezcla homogénea compuesta por un soluto disuelto en un solvente.

  • El soluto es el componente presente en menor cantidad.

  • El solvente es el componente presente en mayor cantidad.

M. Ramírez G.


Soluci n1
Solución

  • Por ejemplo, una cuchara de azúcar disuelta en un vaso con agua forma una solución acuosa en donde el azúcar es el soluto y el agua el solvente o disolvente.

  • Se da el nombre de solución acuosa a toda solución en donde el solvente es el agua.

M. Ramírez G.


El agua
El Agua

  • Es una de las sustancias más importantes y también la más abundante de todas las sustancias inorgánicas.

  • Es la sustancia que forma el mayor porcentaje del cuerpo.

  • El agua es un excelente disolvente.

M. Ramírez G.


Soluci n2
Solución

Soluto

Solvente

Solución

M. Ramírez G.


Proceso de solvataci n
Proceso de solvatación

Burns, R. (1996)

M. Ramírez G.


Solvataci n
Solvatación

M. Ramírez G.


Clasificaci n de las soluciones
Clasificación de las soluciones

SOLUCIONES

mezclas homogéneas de dos sustancias:

SOLUTO

SOLVENTE

SEGÚN EL ESTADO FISICO DEL SOLVENTE

SÓLIDA

LÍQUIDA

GASEOSA

M. Ramírez G.


1. Dependiendo de la naturaleza del solvente:

a) Solución Líquida: cuando el solvente es líquido así:

Sólido en líquido:

Ejemplo: NaCl en agua

Líquido en líquido:

Ejemplo: alcohol en agua

Gas en líquido:

Ejemplo: CO2 en agua

M. Ramírez G.


b) Solución Sólida: cuando el solvente es sólido:

Sólido en sólido:

Ejemplo: las aleaciones

Líquido en sólido:

Ejemplo: mercurio en oro (amalgama)

Gas en sólido:

Ejemplo: hidrogeno en paladio

M. Ramírez G.


c) Solución Gaseosa: cuando el solvente es gas:

Gas en gas:

Ejemplo: el aire

Líquido en gas:

Ejemplo: vapor de agua en aire

Sólido en gas:

Ejemplo: yodo sublimado en el aire

M. Ramírez G.


2. Dependiendo del número de componentes:

  • Binaria

  • Ternaria

  • Cuaternaria

M. Ramírez G.


Clasificaci n de las soluciones l quidas
Clasificación de las soluciones líquidas

a) Dependiendo del disolvente:

  • Acuosas

  • No acuosas

b) Dependiendo de la naturaleza del sóluto:

  • Electrolíticas: conducen la corriente eléctrica.

  • No electrolíticas: no conducen la corriente eléctrica.

M. Ramírez G.


c) De acuerdo a la cantidad de soluto, pueden ser:

  • Diluidas: La cantidad de soluto es poco en comparación a la cantidad de solvente.

  • Concentradas.- La cantidad de soluto es apreciable en comparación con la cantidad de solvente.

M. Ramírez G.


  • Saturada.- Cuando en la solución no se puede disolver más soluto.

  • Sobresaturada: Cuando la solución acepta más soluto que la saturada.

M. Ramírez G.


Factores que afectan la solubilidad
Factores que afectan la solubilidad

Propiedades del soluto y el solvente:

  • Los compuestos iónicos (NaCl) y los polares (Azúcar), son solubles en los solventes polares (H2O).

  • Los compuestos no polares (Aceites y Mantecas) son solubles en solventes no polares (Gasolina)

“Lo semejante disuelve lo semejante”

  • Temperatura: En Soluciones de sólidos en un líquido generalmente la solubilidad aumenta al aumentar la temperatura.

M. Ramírez G.


Factores que afectan la velocidad de disoluci n
Factores que afectan la velocidad de disolución

  • Tamaño de la partícula: A menor tamaño de partícula del soluto mayor velocidad de disolución.

  • Velocidad de agitación: La velocidad de disolución del soluto aumenta por la agitación.

  • Temperatura: A mayor temperatura mayor velocidad de disolución.

M. Ramírez G.


Pasos para preparar una soluci n
Pasos para preparar una solución

Seleccionar soluto completamente soluble

Pesar el soluto

Aforar en balón

Disolver el soluto

M. Ramírez G.


Aforar en bal n
Aforar en balón

M. Ramírez G.


Formas de expresar las concentraciones
Formas de expresar las concentraciones

La concentración es la magnitud física que expresa la cantidad de un elemento o un compuesto por unidad de volumen.

Cada sustancia tiene una solubilidad que es la cantidad máxima de soluto que puede disolverse en una disolución, y depende de condiciones como la temperatura, presión, y otras sustancias disueltas.

M. Ramírez G.


Curvas de solubilidad
Curvas de solubilidad

M. Ramírez G.


Formas de expresar las concentraciones1
Formas de expresar las concentraciones

En química, para expresar cuantitativamente la proporción entre un soluto y el disolvente en una disolución se emplean distintas unidades: porcentaje en peso, porcentaje en volumen, fracción molar, partes por millón, molaridad, normalidad, molalidad, etc.

M. Ramírez G.



Formas de expresar las concentraciones3
Formas de expresar las concentraciones

A) Concentraciones Físicas:

Porcentaje en peso %W:

Ejemplo:

¿Cuántos gramos de una sal deberán disolverse en 315 mL de agua para darnos una solución al 25% en masa?

M. Ramírez G.


El solvente es agua:

Vste = 315 mL

Wste = 315 g

Masa de la solución:

Wsol = Wsto + Wste = Wsto + 315

Empleando la formula:

Reemplazando valores y calculando Wsto:

25(Wsto + 315) = Wsto x 100

Wsto = 105 g

M. Ramírez G.


Porcentaje en Volumen %V:

Ejemplo:

Determinar el porcentaje en volumen de una solución preparada con 50 g de etanol en 250 mL de solución. Densidad del etanol 0,79 g/mL.

M. Ramírez G.


Empleando la formula respectiva:

La masa de alcohol debe estar en unidades de volumen.

Usaremos la densidad del alcohol:

ρ =

V = = = 63,3 mL

M. Ramírez G.


Reemplazando valores en la ecuación:

%V = x 100

Determinando el porcentaje de la solución:

%V = 25,3%

M. Ramírez G.


B) Concentraciones Químicas:

Molaridad (M):

Donde:

Moles de soluto

Volumen de la solución en litro

M. Ramírez G.


Ejemplo:

Se disolvieron 68 gramos de nitrato de plata en suficiente agua hasta completar 200 mL de solución. Determinar la molaridad de la solución.

Nitrato de plata: AgNO3

MA: Ag = 108; O = 16; N = 14

Recordando la fórmula de molaridad:

M. Ramírez G.


Calculando la masa molecular del nitrato de plata:

1(108) + 1(14) + 3(16) = 170

Calculando el número de moles de AgNO3:

n = 0,4 mol

M. Ramírez G.


Pasando el volumen de la solución a litros:

V = 200 mL = 0,2 L

Reemplazando en la fórmula de la molaridad:

La concentración molar será:

C = 2,0 M

M. Ramírez G.


Normalidad (N):

Vsol en litros

Para determinar # Eq-g:

Y para determinar el peso equivalente Peq:

M. Ramírez G.


Ejemplo:

¿Cuántos gramos de KOH se necesitan para preparar 80 mL de solución de KOH al 0,25 N?

KOH : hidróxido de potasio

MA: K = 39; O = 16; H = 1

Recordando la fórmula:

M. Ramírez G.


Reemplazando las demás fórmulas:

Despejando la masa del soluto:

Determinando el peso molecular de KOH:

M. Ramírez G.


Determinando el Peq:

Pasando el volumen a litros:

V = 80 mL = 0,08 L

Reemplazando en la ecuación de la masa:

m = 0,25 N x 56 g/eq-g x 0,08 L

La masa de soluto será:

m = 1,12 g de KOH

M. Ramírez G.


Molalidad (m):

Donde:

Moles de soluto

Masa de solvente en kg

M. Ramírez G.


Ejemplo:

Una disolución del alcohol etílico; C2H5OH; en agua es 1,54 molal. ¿Cuántos gramos de alcohol etílico estarán disueltos en 2,5 kg de agua?

MA: O=16; C=12; H=1

Recordando la fórmula:

Además:

M. Ramírez G.


Combinando las fórmulas, tenemos:

Despejando Wsto

Determinando la masa molecular del alcohol etílico:

Reemplazando valores en la ecuación anterior:

Wsto = 177 g de alcohol etílico

M. Ramírez G.


Diluciones
Diluciones

Cuando una solución se diluye se aumenta la cantidad de solvente, mientras que la cantidad de soluto permanece constante.

nsto (1) = nsto (2)

# Eq-gsto (1) = # Eq-gsto (2)

C1.V1 = C2.V2

También puede ser útil para mezclar dos o más soluciones de diferente concentración.

M. Ramírez G.


Ejemplo:

Se agregan 800 mL de agua a 200 mL de una solución de HCl 6N. ¿Cuál es la normalidad de la solución resultante?

Teniendo en cuenta que la cantidad de soluto es la misma, se tiene:

# Eq-g (1) = # Eq-g (2)

M. Ramírez G.


Calculando los Eq-g (1):

# Eq-g (1) = N x V = 6 x 0,2 = 1,2

Para la solución inicial, tenemos:

V1 = 0,2 L; C1 = 6N; # Eq-g (1) = 1,2

Para la solución final, tenemos:

V2 = 0,2 + 0,8 = 1L

# Eq-g (2) = 1,2

C2 = ??

M. Ramírez G.


# Eq-gsto (1) = # Eq-gsto (2)

Entonces se cumple:

C1 x V1 = C2 x V2

Reemplazando valores:

6 x 0,2 = C2 x 1

C2 = 1,2 N

M. Ramírez G.


Bibliograf a
Bibliografía

  • Brown, T. et al. (1991) Química: La Ciencia Central. 5ta ed. Estados Unidos de América: Prentice Hall.

  • Burns, R. (1996) Fundamentos de Química. 2da. ed. Estados Unidos de América: Prentice Hall.

  • DiSpezio, M. et al. (1999) Science Insights: Exploring Earth and Space. 1era ed. Estados Unidos de América: Prentice Hall.

  • http://es.wikipedia.org

M. Ramírez G.


Para practicar c lculos de soluciones
Para practicar cálculos de soluciones

1. Preparar una disolución añadiendo agua a 32,86 g de C2H5OH hasta un volumen total de 100,0 mL. Si la densidad de C2H5OH puro es 0,7851 g/mL, ¿cuál será la concentración de la disolución, expresado en porcentaje de C2H5OH en volumen?

Recordando la formula:

M. Ramírez G.


Calculando el volumen del alcohol puro:

El volumen de la solución es:

Calculando la concentración en %(v/v):

M. Ramírez G.


2. Prepara un disolución disolviendo 127 g de alcohol etílico, C2H5OH, en agua suficiente para hacer 1,35 litros de disolución. ¿Cuál es la molaridad de esta?

M. Ramírez G.


3. Deseamos preparar 0,15 litros de disolución de CuSO etílico, C4 0,24 M. ¿Qué masa necesitamos de CuSO4.5H2O cristalizado?

Determinamos la masa de CuSO4:

= 0,24 mol/L x 0,15 L x 159,5 g/mol

M. Ramírez G.


CuSO etílico, C4 CuSO4.5H2O

159,5 g/mol 249,5 g/mol

2,26 x 10 – 4 g X g

X = 3,53 x 10 – 4 g CuSO4.5H2O

La cantidad de agua que aporta a la solución es despreciable.

M. Ramírez G.


4. Tenemos una disolución que contiene 410,3 g de H etílico, C2SO4 en 1,0 litro de disolución a 20ºC. Si la densidad de la disolución es de 1,243 g/mL.

A) ¿Cuál es la molalidad de la disolución?

B) ¿Cuál es la molaridad de la disolución?

A) Recordando la formula de molalidad:

M. Ramírez G.


Calculando las moles de soluto: etílico, C

Calculando la masa en kg de solvente:

Wsol = 1 000 mL x 1,243 g/mL

Wsol = 1243 g

Wste = 1243 g – 410,3 g = 832,7 g

m = 5,03

M. Ramírez G.


B) Para determinar la molaridad de la solución, solo reemplazamos los datos:

CM =4,19 M

M. Ramírez G.


5. Una disolución de ácido sulfúrico concentrado tiene una densidad de 1,836 g/mL y una pureza de 98%. ¿Qué masa de ácido hay en 100 mL de dicha disolución concentrada?

Calculamos la masa de la disolución:

Wsol = 1,836 g/mL x 100 mL

Wsol = 183,6 g

Calculando la masa de H2SO4 puro:

Wsto = 183,6 g x 0,98

Wsto = 179,93 g H2SO4

M. Ramírez G.


6. Calcular de una disolución de H una densidad de 1,836 g/mL y una pureza de 98%. ¿Qué masa de ácido hay en 100 mL de dicha disolución concentrada? 2SO4 del 96% y densidad 1,84 g/mL. ¿Qué volumen de este ácido contendrá 100 g de H2SO4?

Calculamos la masa de la disolución de H2SO4:

Determinamos el volumen de la disolución que contendrá 100 g de H2SO4:

Vsol =56,6 mL

M. Ramírez G.


7. El ácido sulfúrico concentrado que suele venderse comercialmente es del 95% en peso en H2SO4. Si su densidad es 1,834 g/mL, ¿cuál es su molaridad?.

Recordando la fórmula de molaridad:

Adecuando los datos:

CM =17,8 M

M. Ramírez G.


8. ¿Cuál será la concentración molar de una disolución de HNO3 preparada por dilución a 500 mL de 32,0 mL de un ácido concentrado de d = 1,42 g/mL y una riqueza del 69,5%?

La fórmula para disoluciones es:

C1 x V1 = C2 x V2

Primero tenemos que determinar la concentración inicial (C1):

C1 = 15,7 M

V1 = 32,0 mL

M. Ramírez G.


C de HNO2 = ???

V2 = 500 mL

De la fórmula despejando C2 y reemplazando datos:

C2 =1,0 M

M. Ramírez G.


9. Calcula el volumen necesario de HCl concentrado de 36,0% (d = 1,18 g/mL) para preparar 1,00 litros de disolución 2,00 M.

De la fórmula de molaridad, determinamos la masa de soluto:

Wsto = CM x V x M

Wsto = 2,0 mol/L x 1,0 L x 36,5 g/mol

Wsto = 73 g HCl

Calculando el volumen de la solución:

Vsol =171,8 mL

M. Ramírez G.


10.Se dispone de una disolución de H (2SO4 98% en peso (d = l,836 g/mL). Calcula el volumen de ácido necesario para preparar l00 mL de disolución 2,00 M.

De la fórmula de molaridad, determinamos la masa de soluto:

Wsto = CM x V x M

Wsto = 2,0 mol/L x 0,1 L x 98,0 g/mol

Wsto = 19,6 g H2SO4

Calculando el volumen de la solución:

Vsol =10,89 mL

M. Ramírez G.


11. Mezclamos 3,65 litros de NaCl 0,105 M con 5,11 litros de NaCl 0,162 M. Suponiendo que los volúmenes son aditivos, es decir, que el volumen después de la mezcla es 8,76 litros, ¿cuál será la concentración molar de la disolución final?.

Para mezclar soluciones, se tiene que tener en cuenta el soluto:

n1 + n2 = n3

C1 x V1 + C2 x V2 = C3 x V3

M. Ramírez G.


Despejamos C de NaCl 0,162 M. Suponiendo que los volúmenes son aditivos, es decir, que el volumen después de la mezcla es 8,76 litros, ¿cuál será la concentración molar de la disolución final?. 3 y reemplazamos datos:

C3 =0,14M

M. Ramírez G.


12. ¿Cuál es la normalidad de una solución preparada disolviendo 16 g de BaCl2 en agua suficiente para obtener 450 mL de solución?

Recordando la fórmula de normalidad:

Determinando el Peqsto:

M. Ramírez G.


Calculando # Eq-g disolviendo 16 g de BaClsto:

Determinando la normalidad de la solución:

CN = 0,342 N

M. Ramírez G.


GRACIAS disolviendo 16 g de BaCl

M. Ramírez G.


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