Soluciones

J. Eduardo Morales Méndez

José Eduardo Morales Méndez

Las soluciones están en todas partes, las bebemos, las comemos, las respiramos, nadamos en ellas, incluso nuestro organismo está compuesto de ellas.Por la cantidad de componentes que las constituyen, pueden ser:- Binarias- Ternarias- Cuaternarias

Por el tipo de fase involucrada serán:- Homogéneas ( no se distinguen los componentes a la vista): líquido-líquido, gas-gas, sólido-sólido

- Heterogénea(se distinguen los componentes a simple vista): sólido-liquido, gas-liquido, etc.

ANTECEDENTES

Definición

Una solución es una mezcla homogénea de moléculas, átomos o iones de dos o más sustancias diferentes; por ser una mezcla, su composición es variable. Sin embargo, difieren de otros tipos de mezclas en cuanto a que sólo hay una fase presente y no hay separación de partes apreciables en forma visible.

Soluciones binarias

Estas soluciones están compuestas al menos de dos sustancias a las que se les llama soluto y solvente (disolvente): soluto por que están en menor proporción en la solución; solvente el que se encuentra en mayor proporción en la solución.

Estos conceptos son relativos, ya que una solución formada por 80 ml de agua y 20 ml de alcohol, el soluto será el alcohol, por estar en menor proporción; pero si la solución la forman cantidades iguales de agua y alcohol, pueden asignarse soluto y solvente, indistintamente a uno u otro.

Ejemplos de mezclas o soluciones binarias

Tipo de mezcla

SOLUTO SOLVENTE EJEMPLO

homogénea Gas Gas Aire

heterogénea Gas Líquido Dióxido de carbono en agua (refresco)

heterogénea Gas Sólido Hidrógeno en platino, oxigeno en metales

piedra pómez

heterogénea liquido gas Aire húmedo

Homogénea Líquido Líquido Alcohol en agua, vinagre

heterogénea Líquido Sólido Mercurio en cobre

Homogénea Sólido Sólido Oro en platino

heterogénea sólido líquido Agua de mar

heterogénea sólido gas Humos finos

EMPIRICAS VALORADAS

- DILUIDAS- CONCENTRADAS- SATURADAS- SOBRESATURADA

S

- PORCENTUAL- MOLARIDAD- MOLALIDAD- NORMALIDAD

SOLUCIONES

CLASIFICACIÓN DE LAS SOLUCIONES

SOBRESATURADAS

EMPIRICAS

DILUIDAS

CONCENTRADAS SATURADASSe forma cuando la cantidad de soluto es muy pequeña en relación con la cantidad de solvente

Se forma cuando la cantidad de soluto es grande en el solvente

La cantidad de solvente disuelve con dificultad el soluto, presente

Es una solución que presenta soluto no disuelto en la solución , el solvente ya no disuelve al soluto

Las soluciones empíricas son las soluciones en donde no se toma en cuenta cantidades exactas de soluto y de solvente

VALORADAS

PORCENTUAL

MOLARIDAD MOLALIDAD

NORMALIDAD

La concentración del soluto se expresa en: por ciento en masa o en volumen

Se define como los moles (moléculas gramo) de soluto disuelto en un litro de solución

Se define como el número de moles de soluto disueltos en un Kilogramo de solvente

Se define como el número de equivalentes-gramos de soluto contenido en un litro de solución

Soluciones valoradas son las soluciones donde se expresa cuantitativamente la relación de soluto y solvente en una solución o concentración de la misma

SOLUCIONES VALORADASporcentuales

% en peso = g de soluto x 100 g de solución g de (soluto + solvente)

% en volumen = g de soluto x 100 ml de solución ml de (soluto + solvente)

Calcula la concentración, a) en peso y b) ppm (partes por millón), de la siguiente disolución:

40 g de KOH en 2 L de agua.

Densidad del agua = 1 g/cm3

1cm3 =1g para el agua, por lo tanto, 2L = 2000 cm3 = 2000 g

FORMULAS

% en peso = ( g de soluto / g de solución ) x 100

ppm = ( masa de soluto / masa de solución ) x 1000,000

solución

a) % peso = ( 40 g / 2000 g ) x 100 = 2 %

b) ppm = ( 40 g / 2000 g ) x 1000000 = 20,000 ppm

MOLARIDAD

M = n V

M – molaridad n – numero de moles V - volumen en litros

n = masa peso molecular

Calcula la molaridad (M) de una solución de NaOH que contiene 20 g en 0.5 L de solución.

Formula M = n V M – molaridad n – numero de moles V - volumen en litros

Peso molecular de NaOH = 40 g/mol

n = masa / peso molecular = 20 g / 40 g /mol = 0.5 mol

sustituyendo datos en formula M = 0.5 mol = 1 M ó 1 Molar 0.5 L

MOLALIDAD

m = n Kg solvente

m – molalida

n – numero de moles

Calcula la molalidad (m) de una solución de ácido fosfórico H3PO4, que contiene 32.7 g en

100 g de agua

m (masa del solutos) = 32.7 g PM (del soluto) = 98 g /mol de H3PO4

n (moles) = masa /peso molecular = 32.7g / 98g/mol = 0.334 mol

Masa del solvente = 100 g de agua equivalen a 0.1 Kg

M (molalidad) = n / Kg solvente = 0.334mol / 0.1 Kg = 3.34 m ó 3.34 molal

Normalidad

N = g de soluto V x Peq

N - normalidad ( eq. g / L)V – volumen de la soluciónPe – peso equivalente = peso molecular num de OH o H

Calcula la normalidad de una solución de ácido fosfórico (H3PO4)que contienen 284 g de soluto en

un litro de solución

Formula N = g de soluto V x Peq

N - normalidad ( eq. g / L) V – volumen de la solución Pe – peso equivalente = peso molecular = 98 g/ mol de H3PO4 =

32.66 eq num de OH o H 3 de ( H+3)

Sustituyendo en la formula N = 2 84 g = 8. 69 N 1L x 32.66 eq

Solubilidad

La solubilidad es la capacidad que tiene una sustancia para disolverse en otra, la solubilidad de un soluto es la cantidad de este.

Algunos líquidos, como el agua y el alcohol, pueden disolverse entre ellos en cualquier proporción. En una solución de azúcar en agua, puede suceder que, si se le sigue añadiendo más azúcar, se llegue a un punto en el que ya no se disolverá más, pues la solución está saturada.

La solubilidad de un compuesto en un solvente concreto y a una temperatura y presión dadas se define como la cantidad máxima de ese compuesto que puede ser disuelta en la solución. En la mayoría de las sustancias, la solubilidad aumenta al aumentar la temperatura del solvente. En el caso de sustancias como los gases o sales orgánicas de calcio, la solubilidad en un líquido aumenta a medida que disminuye la temperatura.

Propiedades físicas de las soluciones

Cuando se añade un soluto a un solvente, se alteran algunas propiedades físicas del solvente. Al aumentar la cantidad del soluto, sube el punto de ebullición y desciende el punto de solidificación. Así, para evitar la congelación del agua utilizada en la refrigeración de los motores de los automóviles, se le añade un anticongelante (soluto). Pero cuando se añade un soluto se rebaja la presión de vapor del solvente.