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DISOLUCIONES

Bibliografía

R.H. Petrucci y W.S. Harwood. “Química General”. Prentice Hall. 2002.

http://rabfis15.uco.es/labquimica/Simulaciones/Flash/DISOLUCIONES/Disoluciones.swf (Presentación flash sobre preparación de disoluciones)

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Contenido del tema5.1. Tipos de disoluciones

5.2. Una visión molecular del proceso de disolución

5.3. Concentración de una disolución

5.4. Efecto de la temperatura en la solubilidad

5.5. Efecto de la presión en la solubilidad

5.6. Propiedades coligativas de las disoluciones de no electrolitos

5.6.1. Disminución de la presión de vapor

5.6.2. Aumento del punto de ebullición

5.6.3. Disminución del punto de congelación

5.6.4. Presión osmótica

5.7. Formas de preparar una disolución

Tipos de disoluciones

Es una mezcla homogénea de dos o más sustancias.

MEZCLA,

HOMOGÉNEA

· La especie minoritaria se llama SOLUTO.

· La especie mayoritaria DISOLVENTE y determina el estado de la materia que existe en una disolución.

Tipos de disoluciones

· Una disolución saturada

· Una disolución no saturada

· Una disolución sobresaturada

Disolución Componentes

Disoluciones gaseosas

Aire N2, O2 y otros

Disoluciones líquidas

Agua de mar H2O, NaCl y muchos más

Vinagre H2O, CH3COOH

Refresco H2O, CO2, sacarosa (C12H22O11) y otros

Disoluciones sólidas

Latón amarillo Cu,Zn

Las disoluciones líquidas son las más comunes pero también pueden existir en estado gaseoso y sólido.

Una vista molecular del proceso de disolución

· La etapa 1ª y 2ª requieren energía para romper las fuerzas de atracciónintermoleculares, por tanto, son endotérmicas. La etapa 3ª puede serexotérmica o endotérmica.

·

·

1ª etapa. Separación delas moléculas deldisolvente.2ª etapa. Separación delas moléculas de soluto.3ª etapa. Las moléculasde disolvente y soluto semezclan.

1 2 3disolH H H H∆ = ∆ + ∆ + ∆

Una vista molecular del proceso de disolución

Disolución de un cristal iónico en agua

· Interacción de tipo ion-dipolo· Los extremos negativos de los dipolos apuntan hacia los iones positivos· Los extremos positivos de los dipolos apuntan hacia los iones negativos· Un ion rodeado de moléculas de agua se dice que está hidratado

Concentración de una disoluciónmasa de soluto% masa ·100 ·100

masa de disoluciónS

D

mM= =

volumen de soluto% volumen ·100 ·100volumen de disolución

S

D

VV= =

masa de soluto% masa/volumen ·100 ·100 (g/mL ó g/L)volumen de disolución

S

D

mV= =

Porcentaje en masa

Porcentaje en masa/volumen

Porcentaje en volumen

Partes por millón, partes por billón y partes por trillón

Nombre Abreviatura masa/volumen

Partes por millón ppm 1 mg/L

Partes por billón ppb 1 µg/L

Partes por trillón ppt 1 ng/L

Concentración de una disoluciónFracción molar

cantidad del componente i (en moles)(componente i de la mezcla)cantidad total de todos los componentes de la disolución (en moles)ix =

11

i i

ii

x=

=

=∑Molaridad

nº de moles de soluto ( )Volumen de disolución (en L)

Molaridad M =

Molalidad

nº de moles de soluto ( )Masa de disolvente (en kg)

Molalidad m =

Efecto de la temperatura en la solubilidadLa solubilidad se define como la máxima cantidad de soluto que se disuelveen una cantidad dada de disolvente a una determinada temperatura.

· Solubilidad de los sólidos y la temperatura

En la mayoría de los casos, la solubilidad de una sustancia sólida aumentacon la temperatura.

· Solubilidad de los gases y la temperatura

La solubilidad de los gases en agua, por lo general, disminuye al aumentar laT. Para disoluciones de gases en disolventes orgánicos suele ocurrir locontrario.

Solubilidad de O2 en agua

Efecto de la presión en la solubilidad

c kP=C=mol/L; P= Presión del gas sobre la disolución; k= Constante que depende de T.

· La presión externa no afecta a la solubilidad de líquidos y sólidos pero sí afecta mucho a la solubilidad de los gases.

· La relación cuantitativa entre la solubilidad de un gas y la presión viene dada por la ley de Henry que establece que la solubilidad de un líquido en un gas es proporcional a la presión de gas que existe sobre la disolución.

Cuando la presión parcial de gas sobre la disolución aumenta, laconcentración del gas disuelto también lo hace.

Propiedades coligativas de las disoluciones de no electrolitos

Las propiedades coligativas dependen del número de moléculas de soluto en la disolución y no de la naturaleza de las partículas de soluto.

· DISMINUCIÓN DE LA PRESIÓN DE VAPOR

La presión de vapor es la presión de la fase gaseosa sobre la fase líquida,para una temperatura determinada, cuando la fase líquida y el vapor seencuentran en equilibrio dinámico.

Si un soluto es no volátil, la presión de vapor de sus disoluciones siempre esmenor que la del disolvente puro.

La relación entre la presión de vapor de la disolución y la presión de vapor del disolvente dependerá de la concentración del soluto en la disolución.

01 1 1P X P= Ley de Raoult

1 20

1 2 10 0

1 1 2 1

1

(1 )

X XP X PP P P X P

= −

= −

− = ∆ =

P1 Presión de vapor del disolvente sobre la disoluciónX1 Fracción molar del disolvente en la disoluciónP1º Presión de vapor del disolvente puro


· AUMENTO DEL PUNTO DE EBULLICIÓN

- El punto de ebullición de una disolución es la temperatura a la cual su presiónde vapor se iguala a la presión atmosférica externa.

- La presencia de un sólido no volátil hace que disminuya la presión de vapor,por tanto, debería aumentar la temperatura para alcanzar el punto de ebullición.

∆Tb Elevación del punto de ebullición

Tb Punto de ebullición de la disolución

Tbº Punto de ebullición del disolvente

∆Tb es proporcional al descenso de presión de vapor, por tanto, a la concentración

m molalidad

Kb Constante molal de elevación del punto de ebullición

0b b b

b

b b

T T T

T m

T K m

∆ = −

∆ ∝

∆ =


-El punto de congelación es la temperatura a la cual la fase sólida y la fase líquida coexisten en equilibrio (P=1 atm).

- Al disminuir la presión de vapor de la disolución se produce una disminución del punto de congelación.

· DISMINUCIÓN DEL PUNTO DE CONGELACIÓN

0f f f

f

f f

T T T

T m

T K m

∆ = −

∆ ∝

∆ =

Ejemplo.NaCl utilizada en carreteras con nieve para eliminarla.


· PRESIÓN OSMÓTICA

Es el paso selectivo de moléculas del disolvente a través de una membrana porosa desde una disolución diluida hacia una de mayor concentración.

- Las dos partes del tubo están separadas por una membrana semipermeable, quepermite el paso de moléculas de disolvente pero no de las moléculas de soluto.- Al transcurrir un tiempo el nivel del tubo de la derecha empieza a aumentar hastaalcanzar el equilibrio.- La presión osmótica π de una disolución es la presión que se requiere para detener laósmosis.

M= Molaridad de la disoluciónMRTπ =

Formas de preparar una disolución

Preparación de una disolución a partir de un soluto sólido

♦ Si el soluto es sólido se pesa la cantidad de sustancia necesaria para preparar una disolución de una concentración determinada. ♦ Se disuelve en un vaso de precipitado, se agita con una varilla de vidrio y se vierte en el matraz aforado.♦ Se va añadiendo agua destilada (agitando la disolución) hasta el enrase.


Formas de preparar una disolución

Preparación de una disolución a partir de una disolución de un ácido obase comercial

♦ Si el soluto es líquido o una disolución se mide el volumen necesario. Paraello, se utilizará una pipeta graduada o aforada.

♦ El matraz aforado se llena previamente hasta la mitad con agua destilada.

♦ El volumen de medido de disolución se vierte en el matraz aforado.

♦ Se añade agua destilada hasta el enrase (agitando bien).

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