Se prepara una disolución mezclando 300 g de cloroformo, CHCl3, y 200 g de benceno, C6H6. Calcula la composición en tanto por ciento en masa y la fracción molar de los componentes. Masas atómicas: H = 1; C = 12; Cl = 35'5

Se calcula el porcentaje en masa de ambos componentes, para ello hay que tener en cuenta que la masa total de la disolución es de 500 g:

tan to por ciento de benceno 

masa de benceno 200 g  100  40 % masa total 500 g

Como sólo hay dos componentes, el porcentaje de cloroformo se puede calcular por diferencia:

tan to por ciento de cloroformo  100 %  40 %  60 %

Para el cálculo de las fracciones molares es necesario obtener el número de moles de cada componente: número de moles de benceno, C6H6: Mm(benceno) = 78 g/mol

nbenceno 

200 g  2' 56 mol g 78 mol

número de moles de cloroformo, CHCl3: Mm(cloroformo) = 119’5 g/mol

ncloroformo 

300 g  2' 51 mol g 119' 5 mol

Ahora se puede calcular la fracción molar de cada componente:

X benceno 

nbenceno 2' 56 mol   0' 505 nbenceno  ncloroformo 2' 56 mol  2' 51 mol

La fracción molar del cloroformo se puede obtener por diferencia, ya que la suma de las fracciones molares de todos los componentes es 1:

X cloroformo  1  X benceno  1  0' 505  0' 495

¿Cuál será la presión osmótica a 20ºC de una disolución acuosa que se prepara disolviendo 1'54 g de sacarosa, C12H22O11, por 150 mL de disolución? Masas atómicas: H = 1; C = 12; O = 16. R = 0'082 atm·L·mol-1·K-1 Para calcular la presión osmótica, , se utilizará la expresión propuesta por van’t Hoff:

  M  R T Como se observa, es necesario calcular, previamente, la molaridad de la disolución de sacarosa. Como se conoce la masa de este soluto y el volumen de la disolución es posible calcularla: Con la masa molar de la sacarosa, M m ( sacarosa )  342 moles:

nsacarosa 

g mol

, es posible saber el número de

msacarosa 1' 54 g   0' 00450 mol g M m ( sacarosa ) 342 mol

Molaridad 

nsacarosa 0' 00450 mol   0' 030 M Vdisolución 0'15 L

Sustituyendo en la expresión de la presión osmótica: atm L   M  R  T  0' 030 mol  0' 082 mol  293 K  0' 72 atm L K

¿Qué ocurre con la presión de vapor de un líquido cuando se disuelve en él un soluto no volátil? Ayúdate de dibujos para explicarlo.

Cuando se disuelve un soluto no volátil en un disolvente, la presión de vapor de la disolución formada disminuye con respecto a la del disolvente puro. Raoult propuso una expresión que permite obtener el valor de la presión de vapor de la disolución:

Pv'  Pvo  Pvo  X s En esta expresión, Pv' es la presión de vapor de la disolución, Pvo es la presión de vapor del disolvente puro y Xs la fracción molar del soluto. Para intentar explicar este hecho, de forma simplificada, se puede recurrir al siguiente dibujo:

En este dibujo se representa un recipiente cerrado que contiene un líquido, representado por partículas celestes, y ese mismo recipiente después de disolver un soluto no volátil, representado por partículas de color magenta. Si se considera que se introduce una cierta cantidad de líquido en recipiente cerrado, en un principio, algunas de las partículas de la superficie pueden escapar, de manera que el número de partículas que se hallan en la fase gaseosa va aumentando hasta que al cabo de un cierto tiempo, el número de partículas que pasan a la fase gaseosa se iguala con el de las partículas del vapor que regresan a la fase líquida, alcanzándose una situación de equilibrio. Precisamente, el valor de la presión del vapor que se encuentra en equilibrio con el líquido es lo que llama presión de vapor de esa sustancia, para las condiciones de la experiencia. Cuando se añade un soluto no volátil, algunas de las partículas del disolvente son reemplazadas por las del soluto. Como las partículas que pasan a la fase gaseosa deben surgir de la capa superficial, la probabilidad de que las partículas del disolvente escapen de la disolución disminuye con respecto a la que tenía anteriormente. En cambio, las partículas que se encuentran en la fase gaseosa tienen las mismas probabilidades de regresar a la fase líquida. Así que, si se parte de la situación anterior, se produce un regreso neto de partículas de la fase gaseosa a la líquida, hasta que se alcanza una nueva situación de equilibrio, caracterizada por un menor número de partículas en la fase gaseosa o, lo que es lo mismo, por una menor presión de vapor.

En la exploración oftalmológica es frecuente que se lleve a cabo un estudio biomicroscópico del ojo, utilizando una lámpara de hendidura. Uno de los métodos exploratorios se fundamenta en el efecto Tyndall y en él se estudia la turbidez de los humores acuoso y vítreo. ¿En qué consiste este efecto? ¿Qué tipo de sustancias lo presentan?

El efecto Tyndall es un fenómeno que presentan las dispersiones o disoluciones coloidales. Este efecto se produce por el hecho de que las partículas coloidales poseen la propiedad de dispersar la luz visible. De esta manera, un haz de luz que pasa a través de una dispersión coloidal, puede ser observado cuando se mira perpendicularmente a él, presentando el sistema un aspecto turbio.

Esta propiedad puede utilizarse como criterio para clasificar un sistema como una dispersión coloidal. Por ejemplo, si se tiene una disolución “verdadera” y otra coloidal, ambas presentan un aspecto transparente a simple vista. No obstante, si las hacemos atravesar por una haz de luz, la disolución “verdadera” sigue mostrándose transparente y el haz de luz no es observado, pero la disolución coloidal presentará cierto grado de turbidez y el haz luminoso puede distinguirse. En el dibujo se ejemplifica este hecho y así, según lo comentado, la disolución de color verde se trata de una disolución verdadera y la de color grisáceo de una dispersión o disolución coloidal.

Conviene recordar que las dispersiones coloidales son realmente sistemas heterogéneos, cuyas partículas (micelas) son tan pequeñas que no sedimentan. Las partículas tienen un tamaño intermedio entre las que constituyen una disolución y una suspensión.

Un compuesto llamado glioxal contiene 41’4 % de carbono, 55’2 % de oxígeno y 3’44 % de hidrógeno en masa. Si 2’900 g de glioxal en 20'00 g de agua solidifican a – 4’64 °C, ¿cuál será la fórmula molecular del mismo? Masas atómicas: H = 1; C = 12; O = 16. Kc(H2O) = 1’86 °C·kg/mol A partir de la composición en tanto por ciento en masa es posible obtener la fórmula empírica del glioxal. A continuación, para obtener la fórmula molecular, se utilizará la masa molar de este compuesto que se puede calcular a partir del descenso del punto de solidificación que experimenta una disolución de este compuesto en agua, con respecto al del agua pura.

Para calcular la fórmula empírica se toman los porcentajes; éstos se corresponden con las masas de cada elemento en 100 g de compuesto: masa (g)

Número de moles Relación de moles

C

41’4

41' 4 g  3' 45 g 12 mol

3' 45 1 3' 44

O

55’2

55' 2 g  3' 45 g 16 mol

3' 45 1 3' 44

H

3’44

3' 44 g  3' 44 g 1 mol

3' 44 1 3' 44

La fórmula empírica del compuesto es CHO. La masa molar se obtiene del descenso crioscópico producido al disolver 2’900 g de glioxal en 20’00 g de agua. Sustituyendo en la expresión que permite calcular este descenso:

Tc  K c  m  K c 

nglioxal mdisolvente( kg )

 Kc 

mglioxal M m ( glioxal )

mdisolvente( kg )

 Kc 

mglioxal mdisolvente( kg )  M m ( glioxal )

Despejando la masa molar de glioxal:

M m ( glioxal )  Kc 

mglioxal mdisolvente( kg )  Tc

 kg  1' 86 º Cmol 

2' 900 g g  58'1 mol 0' 020 kg  4' 64 º C

Considerando la fórmula empírica como (CHO)x, su masa molar sería Mm = 29·x g/mol. Igualándola con la calculada se puede calcular el valor de x:

29  x  58'1  x  La fórmula molecular es C2H2O2

58'1 2 29

Se desea preparar una disolución de 250 mL de volumen y de concentración 0'50 M de ácido perclórico, HClO4, partiendo de un bote comercial como el del dibujo: a) Calcula la molaridad del ácido perclórico comercial (bote). b) Calcula el volumen de ácido comercial necesario para preparar la HClO4 60%

disolución.

d = 1'5298 g/cm3

c) Indica el material necesario y explica el procedimiento seguido en el

Mm = 100'46 g/mol

laboratorio.

a) Para calcular la molaridad de la disolución comercial se puede tomar una base de cálculo, por ejemplo, 1 litro de disolución comercial. Así, el problema consiste en calcular el número de moles de soluto, HClO4, que hay disuelto en ese litro; puesto que para calcular el valor de la molaridad ya se tendría el número de los moles de soluto disueltos en un volumen (1 litro) de disolución. Como se ha dicho, se calcula el número de los moles de ácido disuelto en un litro de disolución comercial: 1000 cm3 disol . comercial 

1' 5298 g disol . comercial 60 g HClO4 1 mol HClO4    9'14 mol HClO4 1 cm3 disol . comercial 100 g disol . comercial 100' 46 g HClO4

Ahora se puede calcular la molaridad, pues se sabe que en un litro de disolución comercial hay 9’14 moles de ácido.

Molaridad 

9'14 mol HClO4  9'14 M 1 L disol . comercial

b) Para calcular el volumen que hay que tomar de ácido comercial, se comenzará calculando la cantidad que se necesita de ácido puro para preparar los 250 mL de disolución 0’5 M. A continuación se relaciona con los datos del ácido comercial para calcular los mililitros que se deben tomar. Como en el apartado anterior se hizo el cálculo en un solo paso, utilizando los datos del bote comercial, ahora se realizará paso a paso, aunque se puede realizar de la misma manera:

1- Se calcula el número de moles de HClO4 necesarios para preparar nuestra disolución:

0' 250 L 

0' 5 mol  0'125 mol 1L

2- Se calcula la masa de HClO4 que corresponde a esa cantidad:

0'125 mol 

100' 46 g HClO4  12' 56 g HClO4 1 mol

3- Se calcula la masa de HClO4 comercial que contiene esa cantidad:

12' 56 g HClO4 

100 g HClO4 comercial  20' 93 g HClO4 comercial 60 g HClO4

4- Se calcula el volumen del bote de HClO4 comercial que contiene esa masa:

1 cm3 HClO4 comercial 20' 93 g HClO4 comercial   13' 7 cm3 HClO4 comercial 1' 5298 g HClO4 comercial c) Material:

Reactivos:

Cuentagotas

HClO4 comercial

Frasco lavador

Agua destilada

Matraz aforado de 250 mL con tapón Pera de pipetear Pipeta graduada Vaso de precipitados

El proceso de preparación de la disolución se puede esquematizar en los siguientes pasos: - En primer lugar, se debe disponer de guantes y de gafas apropiadas, como medida de seguridad. - A continuación, se introduce un poco de ácido perclórico comercial en un vaso de precipitados, pero siempre un volumen mayor al necesario. Así, al no pipetear directamente del bote comercial, el ácido no se va contaminado. - Se toma con la pipeta el volumen de ácido comercial calculado en el apartado anterior. Para aspirar el líquido hay que ayudarse de la pera de pipetear o de otro aspirador. - Se introduce el ácido en el matraz aforado, al que previamente se le habrá añadido un poco de agua destilada. Se le coloca el tapón y se agita. - Se sigue añadiendo agua destilada con ayuda del frasco lavador, hasta que el nivel del líquido se acerque a la señal de enrase del matraz aforado. Entonces, con ayuda del cuentagotas, se enrasa procurando que el menisco que forma el líquido, quede tangente a la señal de enrase. Por último, se vuelve a agitar y se etiqueta.