soluciones químicas, concentración y solubilidad
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Grado Once Año lectivo 2014
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La materiaMATERIA es todo lo que tiene masa y ocupa un volumen.
PROPIEDADES GENERALES DE LA MATERIA: •Hay determinadas magnitudes físicas que no permiten diferenciar unas sustancias de otras y por ello se les llama propiedades generales de la materia. Es el caso de la masa y el volumen.
PROPIEDADES ESPECÍFICAS DE LA MATERIA:•Para distinguir unas sustancias de otras hay que recurrir a las propiedades específicas, que sí son propias de cada sustancia. Entre ellas podemos citar la densidad, dureza, punto de fusión, etc. Para poder identificar una sustancia, en la mayoría de los casos hay que recurrir al estudio de más de una propiedad específica.
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Mezclas y sustancias puras
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HOMOGÉNEOS HETEROGÉNEOS
Tienen la misma composición y propiedades en cualquier porción de los mismos.
Presentan distinta composición y propiedades en diferentes partes
del mismo.
SISTEMAS MATERIALES
Mezclas y sustancias puras
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Un compuesto no es una mezcla
Los constituyentes de una mezcla pueden encontrarse en cualquier
proporción.
Los constituyentes de un compuesto están siempre en la
misma proporción.
OXÍGENO HIDRÓGENO
Agua
Mezcla
Compuesto
+
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Mezclas y compuestos
Separación de mezclas
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Separación de mezclas
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13/04/23INSTITUCIÓN EDUCATIVA ALFONSO ZAWADZKY
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• Una mezcla está formada por la unión de sustancias en cantidades variables y que no se encuentran químicamente combinadas.
• Por lo tanto, una mezcla no tiene un conjunto de propiedades únicas, sino que cada una de las sustancias constituyentes aporta al todo con sus propiedades específicas.
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• Las mezclas están compuestas por una sustancia, que es el medio, en el que se encuentran una o más sustancias en menor proporción. Se llama fase dispersante al medio y fase dispersa a las sustancias que están en él.
Mezclas
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• De acuerdo al tamaño de las partículas de la fase dispersa, las mezclas pueden ser homogéneas o heterogéneas.
Mezclas homogéneas
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ÁREA DE CIENCIAS NATURALES Y EDUCACIÓN AMBIENTAL
• Las mezclas homogéneas son aquellas cuyos componentes no son identificables a simple vista, es decir, se aprecia una sola fase física (monofásicas). Ejemplo: aire, agua potable.
Mezclas heterogéneas
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• Las mezclas heterogéneas son aquellas cuyos componentes se pueden distinguir a simple vista, apreciándose más de una fase física. Ejemplo: Agua con piedra, agua con aceite.
• Las mezclas heterogéneas se pueden agrupar en: Emulsiones, suspensiones y coloides.
Mezclas heterogéneas
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• Emulsiones: Conformada por 2 fases líquidas inmiscibles. Ejemplo: agua y aceite, leche, mayonesa.
• Suspensiones: Conformada por una fase sólida insoluble en la fase dispersante líquida, por lo cual tiene un aspecto opaco. Ejemplo: Arcilla, tinta china (negro de humo y agua), pinturas al agua, cemento.
• Coloides o soles: Es un sistema heterogéneo en donde el sistema disperso puede ser observado a través de un ultramicroscopio.
Suspensiones y coloides
• Los coloides se diferencian de las suspensiones químicas, principalmente en el tamaño de las partículas de la fase dispersa. Las partículas en los coloides no son visibles directamente, son visibles a nivel microscópico (entre 1 nm y 1 µm), y en las suspensiones químicas sí son visibles a nivel macroscópico (mayores de 1 µm) 15
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ÁREA DE CIENCIAS NATURALES Y EDUCACIÓN AMBIENTAL
SOLUCIONES
SOLUTO SOLVENTE
SEGÚN EL ESTADO FISICO DEL SOLVENTE
SÓLIDA LIQUIDA GASEOSA
mezclas homogéneas de dos sustancias:
Soluciones
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Disoluciones, suspensiones y coloides
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Solución Coloide Suspensión
Tamaño de las partículas: 0.1 nm
Tamaño de las partículas10 y 100 nm
Mayores de 100 nm
Una fase presente Dos fases presentes Dos fases presentes
Homogénea En el límite Heterogénea
No se separa al reposar No se separa al reposar
Se separa al reposar
Transparente Intermedia No transparente
Soluciones
• Son mezclas homogéneas (una fase) que contienen dos o más tipos de sustancias denominadas soluto y solvente; que se mezclan en proporciones variables; sin cambio alguno en su composición, es decir no existe reacción química. 18
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Soluto + Solvente → Solución
Soluto
• Es la sustancia que se disuelve, dispersa o solubiliza y siempre se encuentra en menor proporción, ya sea en peso o volumen.
• En una solución pueden haber varios solutos.• A la naturaleza del soluto se deben el color, el olor, el sabor y la
conductividad eléctrica de las disoluciones.• El soluto da el nombre a la solución.
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Solvente
• Es la sustancia que disuelve o dispersa al soluto y generalmente se encuentra en mayor proporción.
• Existen solventes polares (agua, alcohol etílico y amoníaco) y no polares (benceno, éter, tetracloruro de carbono).
• En las soluciones líquidas se toma como solvente universal al agua debido a su alta polaridad.
• El solvente da el aspecto físico de la solución. 20
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Soluciones Su estudio resulta de interés tanto para la física como para la química y la biología.
Algunos ejemplos de soluciones son: agua salada, oxígeno y nitrógeno del aire, el gas carbónico en los refrescos y todas las propiedades: color, sabor, densidad, punto de fusión y ebullición dependen de las cantidades que pongamos de las diferentes sustancias.
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Tipos de disoluciones
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DISOLVENTE SOLUTO EJEMPLO
Sólido
Líquido
Gas
Gas
Líquido
Sólido
Hidrógeno en platino
Amalgamas
Aleaciones
Gas
Líquido
Sólido
Agua con “gas”
Alcohol en agua
Azúcar en agua
Gas
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Aire
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Humo
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• La relación entre la cantidad de sustancia disuelta (soluto) y la cantidad de disolvente se conoce como concentración.
• Esta relación se expresa cuantitativamente en forma de unidades físicas y unidades químicas, debiendo considerarse la densidad y el peso molecular del soluto.
La concentración de una disolución se define como la proporción de soluto en la disolución.
óne disolucicantidad d
e solutocantidad d ión Concentrac
FORMAS DE EXPRESAR LA CONCENTRACIÓN
GRAMOS POR LITROlitrosen disolución de volumen
soluto de gramos ión Concentrac
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La concentración de una disolución se define como la proporción de soluto en la disolución.
FORMAS DE EXPRESAR LA CONCENTRACIÓN EN UNIDADES FÍSICAS
PORCENTAJE EN VOLUMEN
PORCENTAJE EN MASA
x100%disolución de masa
soluto de masa masaen %
%100disolución de
soluto devolumen en volumen % xvolumen
PORCENTAJE EN MASA
x100%disolución deVolumen
soluto de masa enmasa/volumen %
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Preparar 250 cm3 de hidróxido de sodio de concentración 16 g/l
disolución L
solutog C
11 Calcular la masa de hidróxido de sodio.
disolución L C solutog g 4 0,25 16
22 Pesar 4 g de hidróxido de sodio.
33 Disolver con un poco de agua destilada.
44 Verter en un matraz aforado de 250 cm3.
55 Enrasar con una bureta hasta el aforo.
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Concentración
PORCENTAJE EN MASA
%100(g) disolución de
(g) soluto de masa masaen % xmasa
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Concentración
FORMAS DE EXPRESAR LA CONCENTRACIÓN EN UNIDADES FÍSICAS
• Una solución de azúcar en agua, contiene 20g de azúcar en 70g de solvente. Expresar la solución en % p/p.
soluto + solvente → solución 20g 70g 90g
20g azúcar → 90g solución Xg azúcar → 100g solución
X = 20 * 100 = 22,22 %p/p 90
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PORCENTAJE EN VOLUMEN
%100(ml) disolución de
(ml) soluto devolumen en volumen % xvolumen
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Concentración
FORMAS DE EXPRESAR LA CONCENTRACIÓN EN UNIDADES FÍSICAS
PORCENTAJE EN VOLUMEN
• Una solución salina contiene 30g de NaCl en 80 mL de solución. Calcular su concentración en % p/v.
30g NaCl → 80 mL solución Xg NaCl → 100mL solución X = 30 * 100 = 37,5 %p/v 80
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PORCENTAJE EN MASA/VOLUMEN
%100(ml) disolución de
(g) soluto de masa en masa/volumen % xvolumen
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FORMAS DE EXPRESAR LA CONCENTRACIÓN EN UNIDADES FÍSICAS
PORCENTAJE EN MASA/VOLUMEN
• Una solución de KCl contiene 10g de sal en 80 mL de solución. Calcular su concentración en gramos por litro.
10g KCl → 80 mL solución Xg KCl → 1000 mL solución
X = 10 * 1000 = 125 g/L 80
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MOLARIDAD
(litros) v
(mol) mM
(l) disolución de litros
(mol) soluto de moles (M) Molaridad
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Concentración
FORMAS DE EXPRESAR LA CONCENTRACIÓN EN UNIDADES FÍSICAS
MOLARIDAD
• Calcular la concentración molar de una solución disolviendo 7,2 moles de HCl en 7 litros de solución.
M = 7,2 moles KCl 7 L
M = 1,02 mol/l = 1,02 M
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Concentración
MOLALIDAD
Kg
molm
(Kg) disolución de Kilogramos
(mol) soluto de moles (m) Molalidad
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Concentración
FORMAS DE EXPRESAR LA CONCENTRACIÓN EN UNIDADES FÍSICAS
MOLALIDAD
• Calcular la concentración molar de una solución disolviendo 7,2 moles de HCl en 14,4 Kg de solución.
m = 7,2 moles KCl 14,4 Kg
m = 0,5 moL/Kg = 0,5 m
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Concentración
NORMALIDAD
FORMAS DE EXPRESAR LA CONCENTRACIÓN EN UNIDADES QUÍMICAS
NORMALIDAD ( N ) : Se puede entender como una forma de medir la concentración de un soluto en un disolvente.
Por lo tanto, la normalidad es el número de equivalentes de soluto por litro de disolución.
N = normalidad = n° Eq
1 litro de disolución
n° Eq = masa
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Concentración
Se define solubilidad como la máxima cantidad de un soluto que puede disolverse en una determinada cantidad de solvente a una temperatura dada. La solubilidad depende de la temperatura, presión y naturaleza del soluto y solvente. La solubilidad puede expresarse en:
gramos de soluto , gramos de soluto, moles de solutoLitro de solvente 100g de solvente litro de solución
Gramos de soluto por cada 100 cm3 de disolvente a una temperatura dada.
EXPRESIÓN DE LA SOLUBILIDAD
Ej. La solubilidad de la sal en agua a 60oC es de 32,4
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Solubilidad
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Tipos de soluciones
• Solución saturada: Es aquella que contiene la máxima cantidad de soluto que puede mantenerse disuelto en una determinada cantidad de solvente a una temperatura establecida.
• Solución diluida (insaturada): Es aquella donde la masa de soluto disuelta con respecto a la de la solución saturada es más pequeña para la misma temperatura y masa de solvente.
• Solución concentrada: Es aquella donde la cantidad de soluto disuelta es próxima a la determinada por la solubilidad a la misma temperatura.
• Solución Sobresaturada: Es aquella que contiene una mayor cantidad de soluto que una solución saturada a temperatura determinada. Esta propiedad la convierte en inestable.
1. De acuerdo a la cantidad de soluto
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Tipos de soluciones
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Tipos de soluciones1. De acuerdo a la conductividad eléctrica
• Eectrolíticas: Se llaman también soluciones iónicas y presentan una apreciable conductividad eléctrica.
Ejemplo: Soluciones acuosas de ácidos y bases, sales.
• No electrolíticas: Su conductividad es prácticamente nula; no forma iones y el soluto se disgrega hasta el estado molecular.
Ejemplo: soluciones de azúcar, alcohol, glicerina.
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Factores a influyen en la Solubilidad
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Factores a influyen en la Solubilidad
• Los solutos polares son solubles son solubles en disolventes polares y los apolares en disolventes apolares, ya que se establecen los enlaces correspondientes entre las partículas de soluto y de disolvente. Es decir lo “similar disuelve a lo similar”
• Cuando un líquido es infinitamente soluble en otro líquido se dice que son miscibles, como el alcohol en agua.
1. Naturaleza del soluto y solvente
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Factores a influyen en la Solubilidad
Efectos de la temperatura
Solubilidad de sólidos en líquidos:• La variación de la solubilidad con la temperatura está
relacionada con el calor absorbido o desprendido durante el proceso de disolución. Si durante el proceso de disolución del sólido en el líquido se absorbe calor (proceso endotérmico), la solubilidad aumenta al elevarse la temperatura; si por el contrario se desprende calor del sistema (proceso exotérmico), la solubilidad disminuye con la elevación de la temperatura
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Factores a influyen en la Solubilidad
Efectos de la temperatura
Solubilidad de gases en líquidos:• Al disolver un gas en un líquido, generalmente, se
desprende calor, lo que significa que un aumento de temperatura en el sistema gas-líquido, disminuye la solubilidad del gas porque el aumento de energía cinética de las moléculas gaseosas provoca colisiones con las moléculas del líquido, disminuyendo su solubilidad.
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Efectos de la presión
En sólidos y líquidos:• La presión no afecta demasiado la solubilidad de sólidos y
líquidos; sin embargo, sí es muy importante en la de los gases.
En gases: La solubilidad de los gases en líquidos es directamente
proporcional a la presión del gas sobre el líquido a una temperatura dada.
Representa la solubilidad de una sustancia en función de la temperatura
Cada sustancia pura tiene una curva de solubilidad característica que nos permite identificarla.
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Curvas de solubilidad
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Límite de solubilidad
Para una temperatura específica, existe una concentración máxima de
átomos de soluto que se disuelven en el disolvente para formar una
solución sólida.
Solubilidad del azúcar en un jarabe de agua azucarada
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Dilución• Procedimiento por el cual se disminuye la concentración de
una solución por adición de mayor cantidad de solvente.• Al agregar más solvente, se está aumentando la cantidad de
solución pero la cantidad de soluto se mantiene constante
C1 x V1 = C2 x V2
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