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Soluciones

Universidad de La Frontera

Fac. Ing.Cs. y Adm.

Dpto. Cs. Químicas

Prof. Josefina Canales

Una disoluciónes una mezcla homogénea de dos o más sustancias.

Soluto –El más pequeño (en masa) de los componentes en una solución, material dispersado en el disolvente.

Disolvente –El componente principal de la disolución, material en elque se disuelve el soluto.

Solubilidad – La mayor cantidad que se puede disolver en un disolvente específico para formar una solución estable a unatemperatura específica.

Miscible – Sustancia que se puede disolver en cualquier proporciónde modo que es difícil distinguir el soluto del disolvente.

La relación entre la solubilidad y la temperatura

Temperatura (°C)

Sol

ubili

dad

(g d

e so

luto

en

100

g H

2O)

Solubilidad – La mayor cantidad que se puede disolver en un disolvente específico para formar una solución estable a una

temperatura específica.

Temperatura y solubilidad

La solubilidad de los gases y la temperatura

La solubilidad normalmente disminuye a medida que aumenta

la temperatura

So

lub

ilid

ad

Temperatura

Una disolución saturada contiene la máxima cantidad de un soluto que se disolverá en un disolvente en particular, a una temperatura específica.

Una disolución no saturada contiene menor cantidad de soluto que la que es capaz de disolver.

Una disolución sobresaturada contiene más soluto que el que puede haber en una disolución saturada.

En una disolución sobresaturada de acetato de sodio, al agregar un pequeño cristal como semilla se forman rápidamente cristales de acetato de sodio.

Unidades de concentraciónLa concentración de una disolución es la cantidad de soluto presente en una determinada cantidad de unadisolución.Porcentaje en masa

% en masa = x 100%masa de solutomasa de soluto + masa de disolvente

= x 100%masa de solutomasa de disolución

Fracción molar (X)

XA = moles de A

suma de moles de todos los componentes

Unidades de concentración(continuación)

M =moles de soluto

litros de disolución

Molaridad (M)

Molalidad (m)

m =moles de soluto

Masa de disolvente (kg)

¿Cuál es la molalidad de una disolución de 5.86 M de etanol (C2H5OH) cuya densidad es 0.927 g/mL?

m =moles de soluto

masa de disolvente (kg)M =

moles de soluto

litros de disolución

Suponga 1 L de disolución:5.86 moles de etanol = 270 g etanol927 g de disolución (1000 mL x 0.927 g/mL)

masa de disolvente = masa de disolución – masa de soluto

= 927 g – 270 g = 657 g = 0.657 kg

m =moles de soluto

masa de disolvente(kg)=

5.86 moles C2H5OH

0.657 kg disolvente= 8.92 m

Cómo expresar la concentración de partes por masa, partes por volumen, y fracción molar

Problema:a) Calcular las ppb en masa de hierro en una tableta de suplemento

de hierro de 1.85 g que contiene 0.0543 µg de hierro.b) La etiqueta de una lata de cerveza (340 ml) indica “4.5% alcohol en

volumen”. ¿Cuál es el volumen en litros del alcohol que contiene?c) Una muestra de alcohol contiene 118 g de etanol (C2H5OH), y

375.0 g de agua. ¿Cuáles son las fracciones molares?Plan: a) Convertimos µg Fe en gramos y luego usamos la masa de la

tableta de Fe y multiplicamos por 109 para obtener las ppb.b) Conocemos el % vol. y el volumen total , también la definición

para encontrar el volumen del alcohol.c) Conocemos la masa y la fórmula de cada compuesto, podemos

convertirlas en moles y aplicar la definición de la fraccción molar.Solución:Continúa en la siguiente diapositiva.

Vol. alcohol = x

Solución: a) 0.0543µg Fe = 5.43 x 10–8 g Fe

5.43 x 10–8 g Fe1.85 g

x 109 = 2.94 PPB

b) = 15.3 mL alcohol 4.5 mL alcohol

100 mL sol. 340 mL sol.

c) Moles etanol = = 2.744 mol etanol118 g etanol43 g etanol/mol

Moles agua = = 21.94 mol H2O395g H2O

18g H2O/mol

Xetanol = = 0.111172.74421.94 +2.744

Xagua = = 0.8888321.9421.94 +2.744

Xetanol+ Xagua= 0.11117 + 0.88883 = 1.00000

Cómo expresar la concentración de partes por masa, partes por volumen, y fracción molar

Conversión de unidades de concentración

Problema: El ácido clorhídrico concentrado, comercial es HCl 11.8 My tiene densidad de 1.190g/mL. Calcular: a) el % masa de HCl,b) molalidad y c) fracción molar del HCl.

Plan: Conocemos la molaridad y densidad, a) para el % masa de HCl, necesitamos la masa del HCl y el agua (disolvente). Supongamos1 L de solución, de la densidad sabemos la masa de la solución, y de la masa molecular del HCl calculamos su masa. b) Conocemoslas moles de HCl y la masa del agua, c) utilicemos las moles de HCl a partir de a) y la masa del agua para obtener las molesdel agua, luego calculemos las fracciones molares e incorporémolas para revisar.

Solución:a) suponga 1L de HCl solución 11.8 moles HCl

11.8 moles HCl x = 430.228 g HCl36.46 g HClmol HCl

Conversión de unidades de concentración

a) Continuación.

1 L solución x x = 1190. g solución1.190 g sol.mL sol.

1000 mL1 L sol.

% masa HCl = x 100% = 36.1536 % HCl430.228 g HCl1190.g sol.

b) masa de H2O = masa de la solución – masa de HCl =

1190.g solución – = 759.772g H2O430.228g HCl1190g solución

11.8 moles HCl0.759772 kg H2O

= 15.53 m HCl

c) 759.772g H2O18.016g H2O/mol H2O

= 42.172 moles H2OMoles totales =42.172 + 11.8= 53.972=54.0

XHCl = =0.21911.854.0

XH2O = = 0.78142.17254.0

Propiedades coligativas de las disoluciones de no elect rólitos

Propiedades coligativas son propiedades que dependen sólo del númerode partículas de soluto en la disolución y no de la naturaleza de las partículasdel soluto.

Disminución de la presión de vapor

Ley de Raoult

Si la disolución contiene solo un soluto:

X1 = 1 – X2

P 10 - P1 = ∆P = X2 P 1

0

P 10 = presión de vapor del disolvente puro

X1 = fracción molar del disolvente

X2 = fracción molar del soluto

P1 = X1 P 10

PA = XA P A0

PB = XB P B0

PT = PA + PB

PT = XA P A0 + XB P B

0

Solución ideal

Pr e

s ió

n

benceno

benceno

benceno tolueno

PT es mayor que la presiónque predice la ley de Raoult

PT es menor que la presiónque predice la ley de Raoult

FuerzaA-B

FuerzaA-A

FuerzaB-B< y Fuerza

A-BFuerza

A-AFuerza

B-B> y

Pre

sió

n

Pre

sió

n

Aparato de destilación fraccionada

Termómetro

Columna de fraccionamientoAgua

Agua

Refrigerante

Adaptador

Matraz receptor

Matraz de destilación

Parrilla

Elevación del punto de ebullición

∆Tb = Tb – T b0

Tb > T b0 ∆Tb > 0

T b es el punto de ebullicióndel disolvente puro

0

T b es el punto de ebulliciónde la disolución

∆Tb = Kb m

Kb es la constante molal de la elevación del punto de ebullición (0C/m)

Vapor

Líquido

Temperatura

Pre

s ió

n

Puntode

congelaciónde la

solución

Punto

de congelación

del agua

Punto

de ebullición

del agua

Punto

de ebullición

de la disolución

Sólido

m es la molalidad de la disolución

Disminución del punto de congelación

∆Tf = T f – Tf0

T f > Tf0 ∆Tf > 0

T f es el punto de congelacióndel disolvente puro

0

T f es el punto de congelaciónde la disolución

∆Tf = Kf m

m es la molalidad de la disolución

Kf es la constante molal de ladisminución del punto decongelación (0C/m)

Líquido

Vapor

Pre

s ió

n

Sólido

TemperaturaPunto

de congelación

de la disolución

Punto

de congelación

del agua

Punto

de

ebullición

del agua

Punto

de ebullición

de la disolución

¿Cuál es el punto de congelación de una disolución que contiene 478 g de etilenglicol (anticongelante) en 3202 g de agua? La masa molar de etilenglicol es 62.01 g.

∆Tf = Kf m

m =moles de soluto

masa del disolvente (kg)= 2.41 m=

3.202 kg disolvente

478 g x 1 mol62.01 g

Kf agua = 1.86 0C/m

∆Tf = Kf m = 1.86 0C/m x 2.41 m = 4.48 0C

∆Tf = T f – Tf0

Tf = T f – ∆Tf0 = 0.00 0C – 4.48 0C = -4.48 0C

Presión osmótica ( ππππ)La ósmosis es el paso selectivo de moléculas disolv entes a través de una membrana porosa de una disolución diluida a una m ás concentrada. Una membrana del semipermeable permite el paso de mol éculas del disolvente pero impide el paso de moléculas del solu to.

Presión osmótica ( ππππ) es la presión requerida para detener la ósmosis

diluirmás

concentrado

Presiónosmótica

Membranasemipermeable

AltoP

BajoP

Presión osmótica ( ππππ)

π = MRT

M es la molaridad de la disolución

R es la constante de gas

T es la temperatura (en K)

Transferencia neta del disolvente

Una célula en:

disoluciónisotónica

disoluciónhipotónica

disoluciónhipertónica

Moléculas de aguaMoléculas de soluto

Propiedades coligativas de disoluciones de no electrólitos

Propiedades coligativas son propiedades que dependen sólodel número de partículas de soluto en la disolución y no en la naturaleza de las partículas del soluto.

Disminución de la presiónde vapor

P1 = X1 P 10

Elevación del puntode ebullición

∆Tb = Kb m

Disminución del puntode congelación

∆Tf = Kf m

Presión osmótica ( ππππ) π = MRT

Los tres tipos de comportamiento de electrólitos

Electrólito fuerte Electrólito débil No electrólito

Propiedades coligativas de disoluciones de no electrólitos

Propiedades coligativas son propiedades que dependen sólodel número de partículas de soluto en la disolución y no en la naturaleza de las partículas del soluto.

Disminución de la presiónde vapor

P1 = X1 P 10

Elevación del puntode ebullición

∆Tb = Kb m

Disminución del puntode congelación

∆Tf = Kf m

Presión osmótica ( ππππ) π = MRT

Propiedades coligativas de disoluciones de electrólitos

0.1 m NaCl disolución 0.1 m Na+ ions & 0.1 m Cl- ions

Propiedades coligativas son propiedades que dependen sólodel número de partículas de soluto en la disolución y no en la naturaleza de las partículas del soluto.

0.1 m NaCl disolución 0.2 m iones en disolución

factor van’t Hoff (i) = número real de partículas en la disolución después de la disociación

número de unidades fórmula disueltas inicialmente en la disolución

no electrólitosNaCl

CaCl2

i debe ser

12

3

Elevación del puntode ebullición

∆Tb = i Kb m

Disminución del puntode congelación

∆Tf = i Kf m

Presión osmótica ( ππππ) π = iMRT

Propiedades coligativas de disoluciones de electrólitos

Un coloide es una dispersión de partículas de una sustanciaentre un medio dispersor, formado por otra sustancia.

Coloide contra disolución

• las partículas coloidales son mucho más grandes que lasmoléculas de soluto

• Una suspensión coloidal no es tan homogénea como unadisolución

Acción limpiadora del jabón

Grasa

Cuerpo hidrofóbico

Cabeza hidrofóbica

Estearato de sodio

Edición Osvaldo Muñoz – Tecnología Médica

FIN