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Disoluciones qumicas

Sabes que son las disoluciones qumicas? Te invitamos a averiguarlo en el siguiente recurso educativo dedicada a ellas. Contiene ilustraciones.

Disoluciones

El trminodisolucionessugiere que en una mezcla debe existir una sustancia que se disuelva y otra que disuelva a la anterior. La sustancia que se disuelve se conoce con el nombre de soluto, mientras la que disuelve alsolutoes denominadasolventeodisolvente. Lo ms importante es que para que la mezcla sea una solucin, debe serhomognea, es decir, la composicin debe ser igual en cada una de sus partes.

Las soluciones pueden estar en los tres estados de la materia:

Slidas, donde un ejemplo son las aleaciones.

Lquidas, en este caso, el solvente debe ser lquido pero el soluto puede estar en cualquiera de los tres estados. En el agua de mar, el soluto (cloruro de sodio) est en el estado slido; en el caso de un licor, el soluto (etanol) est en el estado lquido y finalmente en la soda, el soluto est en estado gaseoso (anhdrido carbnico).

Gaseosas, soluto y solvente son gases, por ejemplo el aire cordillerano.

Segn cul sea la composicin de la solucin, se podr distinguir una solucin concentrada (que contiene mucho soluto formando parte de la solucin), de una solucin diluida (que contiene poco soluto en solucin). Estos trminos son cualitativos y en qumica es necesario que se conozcan exactamente las cantidades que existen en la mezcla, es decir, una magnitud cuantitativa.

Algunas magnitudes cuantitativas que sirven para calcular la composicin de una solucin son las siguientes:

-ElmolUn mol, es una unidad y equivale a 6,02 x 1023entidades elementales, que pueden ser tomos, molculas u otras partculas. Este nmero se denominanmero de Avogadro.

As por ejemplo:Un mol de tomos de N contiene 6,02 x 1023tomos de nitrgeno.Un mol de molculas de H2O contiene 6,02 x 1023 molculas de agua.

Para calcular los moles se usa la siguiente frmula:

Mol =masa(g) o n =m Masa molar mm

-Masa atmica(m.a.)

Corresponde a la masa de 1 mol de tomos de un elemento o de 6,02 x 1023tomos de un elemento, medidas en gramos.Ejemplo:

La masa atmica del H es 1,008 g/mol, esto significa que: la masa de 1 mol de tomos de H contiene 6,02 x 1023tomos de H y su masa es de 1,008 g.

Las masas atmicas, en general, aparecen en las tablas peridicas con el inadecuado nombre de peso atmico.

-Masa molar(mm)

La masa molar corresponde a la masa de 1 mol de molculas o de 6,02 x 1023molculas, medidas en gramos.La masa molar o molecular o peso molecular de un compuesto se obtiene sumando ponderadamente las masas atmicas de los elementos que conforman el compuesto.Por ejemplo calcular la masa molar del H2O (masa atmica H = 1 g/mol, O = 16 g/mol)

mmH2O = 2 x m.a. (H) + 1x m.a. (O)

= 2 x 1 + 1 x16

= 2 + 16mmH2O = 18 g/mol

Por lo tanto, la masa de 1 mol de H2O o de 6,02 x 1023molculas de H2O es de 18 g.

Para expresar la composicin de la solucin se utilizan unidades como: porcentaje en masa (%m/m), porcentaje masa volumen (% m/v), porcentaje Volumen volumen (% v/v), molalidad (m) y molaridad (M).

Porcentaje en masa (m/m): Corresponde a la relacin porcentual entre la masa del soluto disuelto y la masa de la disolucin expresada en gramos.m/m =Masa de soluto 100 Masa de la solucin

Porcentaje en volumen (v/v): Indica la relacin porcentual del volumen del soluto disuelto respecto al volumen de la disolucin expresadas ambas en mililitros. v/v =Volumen de soluto 100 Volumen de la solucinPorcentaje masa en volumen (m/v): Corresponde a la relacin porcentual entre la masa del soluto (en gramos) y el volumen de la disolucin (mililitros).m/v =masa de soluto 100Volumen de la solucin

Molalidad (m): La molalidad se define como el nmero de moles de soluto por cada Kilogramo de solvente.La frmula general es:

m=moles de solutoKg. Solvente

Molaridad (M): La molaridad se define como el nmero de moles de soluto que se encuentra disueltos en un litro de solucin. La frmula general es:

Molaridad =moles de soluto o M =n Litro de solucinV

Una propiedad intensiva importante de las sustancias es ladensidad, que se define como la cantidad de masa en una unidad de volumen, por lo que permite conocer la masa de un volumen determinado de sustancia y viceversa. La formula general es:

d = masa (g) Volumen (ml)

Se debe recordar que para expresar la cantidad de una sustancia qumica se utiliza la unidadmoles, y que cada sustancia tiene una masa molar que expresa la masa de un mol en gramos.

Teniendo presente estos conceptos, es posible resolver los diferentes problemas de disoluciones. Para ello se recomienda seguir la siguiente secuencia de pasos:

1. Saber exactamente cul es el problema, es decir, conocer lo que se desea calcular.

2. Analizar cada uno de los datos para as saber con qu antecedentes se cuenta para llegar a la solucin del problema.

3. Realizar cada uno de los pasos que sean necesario para la solucin del problema.

Ejemplo: Calculemos la molaridad del cloro domstico, si ste contiene 14,9 g de hipoclorito de sodio (NaClO) por cada 1000 ml. (1L) de disolucin. (Masa atmica de Na=23; Cl=35,5; O=16).

Primero calculamos la masa molar del soluto.

mmNaClO= 23x1 + 35,5 x 1 + 16 x 1 = 74,5 g/mol

Segundo calculamos el nmero de moles del soluto (n)

n =mmm

n =14,9 g = 0,2 moles74,5 g/mol

Tercero calculamos la molaridad (M), segn:

Molaridad =nV

M =0,2 mol= 0,2 mol/ L o 0,2 M (lase 0,2 molar) 1 L

Solubilidad

La solubilidad corresponde a la cantidad mxima de soluto que a una temperatura dada, se disuelve en una determinada cantidad de solvente.

Tabla de solubilidades de algunos slidos en H2O a 20C

KNO3316 g/l.

NaCl360 g/l.

Urea1000 g/l.

CuSO4207 g/l.

PbCl29,9 g/l.

La tabla nos presenta diferentes solubilidades de soluto en H2O, as por ejemplo, si observamos el valor de la solubilidad de la urea, significa que podemos disolver 1000 g. de este soluto en 1 L de H2O a 20C, obtendremos as unasolucin saturada, esto quiere decir que la solucin no puede aceptar ms soluto a esa temperatura, si se agrega una cantidad mayor de soluto, esta no se disolver y nos quedar una solucin sobresaturada.

En general una solucin sobresaturada es aquella que contiene ms soluto que su solubilidad y una solucin insaturada es aquella que contiene menos soluto que su solubilidad.

Factores que afectan la solubilidad

-Naturaleza del soluto y solvente

El estudio de pares de sustancias que se mezclan y otras no, han conducido a una importante generalizacin: sustancias con similares fuerzas de atraccin entre partculas tienden a ser solubles entre ellas, es decir, las sustancias polares son solubles en solventes polares, mientras que los solutos no polares son solubles en solventes no polares.

-Temperatura

La temperatura es uno de los factores ms importantes que afectan la solubilidad en la mayora de los compuestos. En general la adicin de calor causa un aumento de la solubilidad en solutos que sean slidos y lquidos, mientras que en gases la solubilidad disminuye.

-Presin

Solo si el soluto es gas, un aumento de presin lleva a un aumento de la solubilidad de los gases en los lquidos. Existe una relacin de proporcionalidad directa entre la solubilidad de un gas y la presin aplicada.

El efecto de la presin sobre la solubilidad es utilizado en la preparacin de bebidas gaseosas. Todas ellas embotelladas bajo una presin de CO2ligeramente superior a una atmsfera.Cuando las botellas son abiertas, la presin del CO2sobre la solucin disminuye y el gas burbujea fuera de la solucin.

Propiedades de las disoluciones

1. Propiedades coligativas de las disoluciones

2. Propiedades cido-base de las soluciones

Propiedades coligativas de las disoluciones

El cambio de los puntos decongelacin y de ebullicin que experimenta un solvente cuando se agrega un soluto, corresponde a propiedades que dependen de la cantidad de molculas de soluto agregado (composicin de la solucin), pero no del tipo o identidad del soluto. Estas propiedades son las que se conocen comopropiedades coligativas. Otra propiedad coligativa es la presin osmtica.

Las unidades ms adecuadas para expresar la concentracin de la solucin y que permiten explicar las propiedades coligativas, son lamolalidad, m, (que expresa los moles de soluto que se encuentran disueltos por cada kilogramo de solvente), y lasfracciones molares, que expresan la fraccin de moles de soluto que hay en el total de moles que componen la solucin.

Elevacindel punto de ebullicin

El punto de ebullicin se define como la temperatura a la cual la presin de vapor de un lquido es igual a la presin atmosfrica.

Cuando un solvente se mezcla homogneamente con un soluto no voltil, se observa un incremento de su punto de ebullicin.

Este incremento se puede explicar si consideramos que se aumentan las atracciones intermoleculares, lo que se traduce en una disminucin de la presin de vapor; por lo tanto, se requiere aumentar ms la temperatura para lograr igualar la presin de vapor de la disolucin con la presin atmosfrica.

Existe una proporcionalidad directa entre el incremento del punto de ebullicin y la concentracin molal de la solucin. La constante de proporcionalidad se conoce con el nombre de constante de ascenso ebulloscpico y es dependiente del solvente que se est utilizando. Matemticamente se expresa por:

Teb= Kebm

Keb.= Constante ebulloscpica.m= molalidad.

Disminucin del punto de congelacin

El punto de congelacin de un