Soluciones.

Dispersión a nivel molecular de un soluto en un disolvente.

„Mezcla homogénea.

„Transparente.

„El soluto tendrá un tamaño <1 nm.

Clasificación:

Por su capacidad para disolver un soluto.

ü  Diluidas. Contiene menos cantidad de soluto que la que puede disolver.

ü  Saturadas. Contiene la máxima cantidad de un soluto que se disuelve en un disolvente en particular a una temperatura específica.

ü  Sobresaturadas. Contiene más soluto que el que puede haber en una disolución saturada

Unidades de concentración:

Esta manera de expresar la composición de una solución es muy utilizada en la práctica. Se puede denominar, también, tanto por ciento en peso, riqueza o pureza.

·         Si utilizamos como unidad de masa el gramo, el % en masa de soluto (o simplemente % de soluto) es el número de gramos de soluto disueltos en 100 gramos de solución.

·         Si utilizamos como unidad de masa el gramo, el % de soluto es el número de gramos de soluto disueltos en 100 gramos de solución. Es decir, expresa la masa en gramos de soluto disuelta por cada cien gramos de solución.

Ejercicios:

      Se realiza la sustitución de datos en la formula.

1)    Una muestra de 0.892 g de KCl se disuelve en 54.6 g de H₂O ¿Cuál es el % en masa de KCl en la disolución?

               %masa =  (0.892 g / 55.492 g) (100) = 1.60 % de KCl.

2)    Una muestra de 6.44 g de naftaleno C₁₀H₈ se disuelve en 80.1 g de benceno C₆H₆. Calcula % w del naftaleno en la disolución.

               % masa = (6.44 g / 80.1 g) (100) = 8.03% de naftaleno.

FRACCION MOLAR

La fracción molar del soluto (F₁) es la relación entre el número de moles del soluto (n₁) y el número de moles de la solución (n₁+ n₂).

La Fracción Molar es una forma de medir la concentración que expresa la proporción en que se encuentra una sustancia respecto a los moles totales de la disolución.

La Fracción Molar de una disolución viene determinada por la siguiente fórmula:

Ejercicios

Ejercicio 1: Determinar la fracción molar de soluto de una disolución formada por 12 g de hidróxido de calcio, Ca(OH)₂, en 200 g de agua, H₂O, si la densidad de esta disolución en 1050 kgm^-3. Datos:

• Pesos atómicos: (Ca) = 40 u; (O) = 16 u; (H) = 1 u 
• Soluto: Ca(OH)₂; disolvente: H₂O.

Solución:  

• Peso molecular del Ca(OH)₂ = 40 + 2 · 16  + 2 · 1 = 74 g / mol
• Peso molecular del H₂O = 2 · 1 + 16 = 18 g / mol
• Moles de soluto: n_soluto = 12 g · (1 mol / 74 g) = 0,162 moles
• Moles de disolvente: n_disolvente = 200 g · (1 mol / 18 g) = 11,11 moles
• Moles totales: n_total = 11,11 moles H₂O+ 0,162 moles de soluto = 11,27 moles
• Fracción molar del soluto: x_soluto = (moles de soluto / moles totales) = 0,162 / 11,273 = 0,014

Ejercicio 2: Sea una disolución de ácido sulfúrico H₂SO₄ de 93% en peso y con densidad 1,83 g/ml. Calcular la fracción molar del ácido. Datos: peso molecular del H₂SO₄ = 98; peso molecular del agua = 18.

Solución:

• densidad = 1,83g/ml → 1 litro de disolución son 1830 gramos
• ácido H₂SO₄ en la disolución:  (93/100) · 1830 = 1702 gramos
• agua en la disolución: 1830 - 1702 = 128 gramos
• moles de ácido H₂SO₄ = n_ácido = masa soluto / peso molecular = 1702 / 98 = 17,37 moles
• moles de agua = n_agua = masa / peso molecular = 128 / 18 = 7,11 moles
• fracción molar del H₂SO₄ = x_ácido = n_ácido  / n_ácido + n_agua = 17,37 / (17,37 + 7,11) = 0,71

MOLARIDAD

Esta unidad de concentración es una de las más empleadas en química y se define como la cantidad de moles de soluto contenidas en 1 L de disolución (mezcla).

Para cuestión de ciertos ejercicios debemos tener presentes la siguiente formula:

Los moles para una solución pueden ser calculados por.

n = M x V

Ejercicios:

Numerosos blanqueadores para lavandería contienen hipoclorito de sodio o de calcio como ingrediente activo. El clorox por ejemplo, contiene aproximadamente 52 g de NaClO por litro de solución. ¿Cuál es la molaridad de esta solución?

74.5 g de NaClO ---------- 1 mol de NaClO  

52 g de NaClO ------------- x moles                  x = 0.697 moles                       

M =(0.697 moles de NaClO) / (1L de solución)= = 0.697 moles NaClO                                                                                         

Sol. 0.70 M

Cuantos gramos de hidróxido de sodio se requiere para preparar 0.5 L de una solución 0.5 M.

NaOH = 40 g/mol --à PM

Volumen= 0.5 L

El primer paso es obtener los moles, para esto sustituiremos en la fórmula:

n = M x V

n = (0.5 M) (0.5 L) = 0.25 moles

Segundo paso es obtener los gramos a partir de un despeje de la fórmula de mol.

g = n x PM

g = (0.25 moles) (40 g/mol) = 10 gramos

MOLALIDAD

La molalidad (m) es el número de moles de soluto por kilogramo de solvente. Para preparar soluciones de una determinada molalidad en un disolvente, no se emplea un matraz aforado como en el caso de la molaridad, sino que se puede hacer en un vaso de precipitados y pesando con una balanza analítica, previo peso del vaso vacío para poderle restar el correspondiente valor.

Ejercicios

Ejemplo 1: calcular la molalidad de una disolución de ácido sulfúrico H₂SO₄ siendo la masa del disolvente de 600 gramos y la cantidad de ácido de 60 gramos.

Datos: peso molecular del H₂SO₄ = 98 gramos / mol.

En primer lugar, calculamos el número de moles y a partir de ahí obtenemos la molalidad: 

n de H₂SO₄ = masa / peso molecular

                   = (60 gramos) / (98 gramos / mol) = 0,61 moles 

m = n / masa disolvente

    = 0,61 moles / 0,6 kg = 1,02 molal

Ejemplo 2: calcular la molalidad de 20 gramos de un determinado soluto en 1 litro de disolución acuosa. La masa molar del soluto es 249,7 g / mol.

Primero calculamos el nº de moles de soluto y a partir de ahí obtenemos la molalidad:

n de soluto = masa / peso molecular

                    = 20 gramos / 249.7 gramos· mol^-1 = 0,08 moles

Masa de disolución: es una disolución acuosa por lo tanto 1 litro de disolvente = 1 kg.

m = n / masa disolvente

    = 0,08 moles / 1 kg = 0,08 molal

Bibliografía:

http://depa.fquim.unam.mx/amyd/archivero/Apuntes_sobre_concentraciones_28204.pdf

http://tuxchi.iztacala.unam.mx/cuaed/fisicoquimica/pdf/P-Soluciones-17.pdf