TEMA

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DISOLUCIONES

Sistema material Sustancias puras Elemento

Compuesto

Mezcla Mezcla Homogénea

Mezcla Heterogénea

Mezcla coloidal

Suspensión

1.- DISOLUCIÓN (CONCEPTO) Es una mezcla homogénea de dos o mas sustancias químicas tal que el tamaño molecular de la partículas sea inferior a 10--9 m. Hablaremos de mezcla coloidal cuando el tamaño de partícula va de 10--9 m a 2 ·10--7 m y de suspensión cuando el tamaño de las partículas es del orden de 2 ·10--7 m.

2.- COMPONENTES DE UNA DISOLUCIÓN §

Soluto (se encuentra en menor proporción).

§

Disolvente (se encuentra en mayor proporción y es el medio de dispersión).

3.- CLASIFICACIÓN DE DISOLUCIONES ü Según el número de componentes. ü Según estado físico de soluto y disolvente. ü Según la proporción de los componentes.

ü Según el carácter molecular de los componentes. 3.1- SEGÚN

• • •

EL NÚMERO DE COMPONENTES.

Binarias Ternarias. ...

3.2-SEGÚN

ESTADO FÍSICO DE SOLUTO Y DISOLVENTE.

Soluto Disolvente Gas Líquido Sólido Gas Líquido Sólido Gas Líquido Sólido 3.3.- SEGÚN

Gas Gas Gas Líquido Líquido Líquido Sólido Sólido Sólido

Ejemplo Aire Niebla Humo CO2 en agua Petróleo Azúcar-agua H2 -platino Hg - cobre Aleacciones

LA PROPORCIÓN DE LOS COMPONENTES.

•

Diluidas. Tienen poca cantidad de soluto.

•

Concentradas. Tienen bastante cantidad de soluto.

•

Saturadas. No admiten mayor concentración de soluto.

3.4.- SEGÚN

EL CARÁCTER MOLECULAR DE LOS COMPONENTES.

•

Conductoras. Los solutos están ionizados (electrolitos).

•

No conductoras. El soluto no está ionizado

4.- CONCENTRACIÓN (FORMAS DE EXPRESARLA) 4.1- CONCENTRACIÓN

EN GRAMOS/LITRO.

Expresa la masa en gramos de soluto por cada litro de disolución.

(g ) g  m conc   = soluto  l  Vdisolución (l ) 4.2- TANTO

POR CIENTO EN MASA.

Expresa la masa en gramos de soluto por cada 100 g de disolución.

% masa = 4.3- TANTO

msoluto msoluto × 100 = × 100 mdisolución msoluto + mdisolvente

POR CIENTO EN VOLUMEN.

% volumen =

2

V soluto × 100 V disolucion

4.4- MOLARIDAD. Expresa el número de moles de soluto por cada litro de disolución.

Molaridad =

nsoluto (mol ) msoluto (g ) = Vdisolución (l ) Msoluto × Vdisolución (l )

Ejemplo: ¿Cuál es la molaridad de la disolución obtenida al disolver 12 g de NaCl en agua destilada hasta obtener 250 ml de disolución?

Expresado en moles, los 12 g de NaCl son:

n=

m 12 g = = 0,205 mol M 58,44 g × mol −1

La molaridad de la disolución es, pues:

Molaridad =

nsoluto (mol ) 0,205 mol mol = = 0,821 = 0,821 M Vdisolución (l ) 0,250 l l

ü Relación entre la Molaridad y % en masa y densidad de disolución Sabemos que: % masa =

ms 100 ms × 100 = mdn Vdn × ddn

⇒

Vdn =

100 ms % × ddn

Sustituyendo en la fórmula de la molaridad:

Molaridad =

ms m × % × ddn % × ddn = s = Ms × Vdn Ms × 100 ms 100 Ms

Ejercicio A: ¿Cuál será la molaridad de una disolución de NH3 al 15 % en masa y de densidad 920 kg/m3? Ö

ü Riqueza (η) Las sustancias que se usan en el laboratorio suelen contener impurezas. Para preparar una disolución se necesita saber qué cantidad de soluto puro se añade.

η=

msustancia ( pura) × 100 msustancia (comercial )

⇒ msustancia (comercial ) = msustancia ( pura ) ×

100 η

Ejemplo: ¿Como prepararías 100 ml de una disolución 0,15 M de NaOH en agua a partir de NaOH comercial del 95 % de riqueza? –1

–1

m = Molar x M(NaOH) x V = 0,15 mol x l x · 40 g x mol x 0’1 l = 0,60 g de NaOH puro

mNaOH ( comercial ) = mNaOH ( pura ) ×

100 100 = 0,60 g × = 0,63 g de NaOH comercial η 95

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Ejercicio B: Qué volumen de ácido clorhídrico deberás medir con la probeta para preparar 250 cm3 de una disolución de HCl 2 M, sabiendo que el frasco de HCl tiene las siguientes indicaciones: d = 1’18 g/cm3; riqueza = 35 %. Ö

4.5- MOLALIDAD

m= 4.6- FRACCIÓN

MOLAR

moles soluto kg de disolvente

(χ)

Expresa el cociente entre el nº de moles de un soluto en relación con el nº de moles totales

χsoluto =

nsoluto nsoluto = ndisolución nsoluto + ndisolvente

χsoluto + χ disolvente =

χdisolvente =

ndisolvente nsoluto + ndisolvente

nsoluto ndisolvente n + ndisolvente + = soluto =1 nsoluto + ndisolvente nsoluto + ndisolvente nsoluto + ndisolvente

Si hubiera más de un soluto siempre ocurrirá que la suma de todas las fracciones molares de todas las especies en disolución dará como resultado “1”.

χ sustancia =

nsustancia ntotal

Ejemplo: Calcular la fracción molar de CH4 y de C2H6 en una mezcla de 4 g de CH4 y 6 g de C2H6 y comprobar que la suma de ambas es la unidad.

n (CH4 ) =

χ CH4 =

4g = 0,25 mol 16 g × mol −1 nCH 4

n C H 4 + nC 2H 6

χ C 2H 6 =

n C 2H 6 n C H 4 + n C 2H 6

=

;

6g = 0,20 mol 30 g × mol −1

0, 2 5 m o l = 0,56 0, 2 5 m o l + 0, 2 0 m o l

=

0, 2 0 m o l = 0, 44 0, 2 5 m o l + 0, 2 0 m o l

χ(CH4) + χ (C2H6) = 0,56 + 0,44 = 1

4

n (C2H6 ) =

EJERCICIOS 1. Una disolución de ácido sulfúrico (H2SO4) tiene una densidad de 1,045 g/cm3. Si la cantidad existente del ácido en 1 litro de disolución es 99 g, determina la molaridad de la disolución. 2. Disolvemos 24 g de cloruro de potasio en agua hasta obtener ¾ L de disolución. Sabiendo que la densidad de la misma, a 20 ºC, es 1017,3 kg/m3, calcula: a) La concentración en % en masa; b) la Molaridad; c) las fracciones molares de soluto y disolvente. 3. ¿Qué cantidad de nitrato de magnesio puro habrá que emplear para preparar 250 ml de una disolución 0,05 M de dicha sal? 4. ¿Qué cantidad de hipoclorito de sodio al 96 % habrá que emplear para preparar 25 ml de una disolución 0,15 M de dicha sal? 5. ¿Qué volumen de ácido sulfúrico concentrado de 1’8 g/cm3 de densidad y un 70 % de riqueza habrá que tomar para preparar ½ litro de disolución 0’1 M?

6. ¿Qué volumen de HCl del 36 % y 1,19 g/cm3 de densidad necesitarás para preparar ¼ litro de disolución 0,23 M de HCl. 7. Se dispone de ácido sulfúrico al 80 % de riqueza en masa. Calcula: a) su concentración en g/L y su molaridad; b) el volumen necesario para preparar ¾ L de disolución 0,3 M. Nota: Sabemos que la densidad del ácido es de 1800 kg·m–3. 8. Disolvemos 7 g de H2S en 55 g de agua obteniéndose una disolución de densidad 1080 kg·m–3. Determina la concentración en % en masa, en g/L, molaridad y fracción molar de H2S. 9. Una disolución de ácido sulfúrico H2SO4, de densidad 1,066 g/cc contiene un 10% en peso del ácido. Calcula: a. Molaridad de la disolución b. Volumen que se necesita de la misma para preparar 500 cc de disolución de H2SO4 0,5 M 10. Explica cómo prepararías 220ml de disolución KOH 0,500 M partiendo de: a. KOH sólido con una riqueza del 95% b. Otra disolución de KOH 1,25 M 11. Se preparan 500cc de disolución de ácido nítrico (HNO3) 0,25 M a partir de ácido comercial cuya riqueza es del 70% y densidad 1,42 g/cc. a. Determina el volumen de ácido comercial que hay que utilizar para preparar la disolución deseada b. En una reacción se utilizan 30 ccc de la disolución 0,25 M, ¿Qué masa de ácido nítrico ha reaccionado? 12. ¿Qué se neccesita para preparar una disolución de ácido clorhídrico 2M, si el frasco de laboratorio que contienen HCl concentrado indica: densidad= 1,18 g/cm3, riqueza 35 %?

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13. Un suero contiene 43,5 g/l de sacarosa (C12H22O11). Si la densidad de la disolución es 1,015 g/cm3, calcula su concentración en % en masa; molalidad, molaridad y las fracciones molares de la sacarosa y del agua 14. Se disuelven 5 ml de ácido nítrico comercial al 70%, que tiene una densidad de 1,42 g/ml en agua destilada hasta formar un litro de disolución. Calcula la molaridad de la nueva disolución 15. Calcula la masa de agua y de nitrato de hierro (III) existente en 100ml de disolución acuosa al 6%. Densidad de la disolución 1,16 g/l 16. Una disolución de ácido sulfúrico de 99g/l tiene una densidad de 1,045 g/cc. Calcula la molaridad, molalidad y las fracciones molares del ácido y el agua. 17. ¿Con qué cantidad de agua deben diluirse 50 g de ácido clorhídrico del 26,9% y densidad 1,15 g/ccc para obtener una disolución 1 molar? 18. Una disolución de ácido clorhídricco tiene una densidad de 1120 kg/m3. La molaridad de la disolución es 1,16. Calcular la concentración en tanto por ciento en masa. 19. Se mezclan 200 ml de una disolución de hidróxido de sodio, del 8% en peso y densidad 1,045 g/ml con 300ml de agua. Calcular la concentracción de la disolución resultante expresándola en g/l, molaridad y molalidad 20. Se disuelven 10 ml de ácido nítrico comercial al 70% que tiene una densidad de 1,4 g/ml en agua destilada hasta formar 1 litro de disolución. Averigua la concentración de la nueva disolución expresándola en molaridad , % masa y molalidad. 21. ¿Qué cantidad (en gramos) de ácido clorhídrico comercial al 96% en masa tendremos que coger para preparar 50 ml de una disolución 0,35 Molar? 22. Mezclamos 400 ml de una disolución 0,5 M de amoníaco con 100 ml de una disolución 2 M de la misma sustancia ¿Qué concentración en molaridad tendrá la disolución resultante? 23. Se mezclan 200 ml de una disolución de Hidróxido sódico del 8% en masa y densidad 1,05 g/cc con 500 ml de agua. Calcula la concentración de la disolución resultante expresándola en g/l , molaridad y molalidad. 24. ¿Con qué cantidad de agua tendremos que diluir 50 gramos de una disolución de ácido clorhídrico comercial del 30 % en masa y densidad 1,3 g/ml para obtener una disolución 0,5 Molar?

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