9Unidad
Y estudiaremos:
•Disoluciónysuscomponentes.•Concentracióndelasdisolucionesysuexpresión.
•Disolucionessaturadasysobresaturadas.
•Diluciones.•Densidad:conceptoyexpresiónmatemática.
En esta unidad aprenderemos a:
•Definirelconceptodedisoluciónydeterminarsusconceptosytipos.
•Preparardisolucionessegúnlasformasdeconcentración.
•Preparardiferentestiposdediluciones.
•Expresareldatodedensidadabsolutamatemáticamenteydiferenciarentredensidadabsolutayrelativa.
•Determinarladensidaddesólidosylíquidos.
•Utilizareldensímetroparamedirdensidadesdelíquidos.
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1. Disolución y sus componentes
Ladisoluciónmássencillaestáformadaporlamezcladedoscomponentes:elcompo-nenteenmayorproporciónsellamadisolventeyelcomponenteenmenorproporciónsellamasoluto.Lasdisolucionessenombrancitandoenprimerlugarelsolutoyense-gundolugar,eldisolvente.Ejemplo:salenagua.
Cuandosetratadesolutoydisolventessólidossesueleempleareltérminodemezcla homogénea (nosepuedendistinguirsuscomponentes)enlugardeltérminodisolución,quesereservaparamezclasdesólidoylíquidoolíquidoylíquido(lasmásutilizadasenFarmacia).
Lahomogeneizacióneselprocesousadoparaconseguirquenosediferencienloscom-ponentesdeunadisolución.Enlaprácticafarmacéuticaesteprocesosellevaacabosegúnelestadofísicodeloscomponentesdeladisolución(Figs.9.1y9.2).
SolutoDisolvente
Sólido Líquido Gas
Sólido Polvospédicos Suerosalino Humo
Líquido Arcilla Alcohol70ºC Nebulización
Gas Hidrógenoenpaladio Bebidasgaseosas Aire
Tabla 9.1. Ejemplos de mezclas de sustancias y aplicaciones.
Unadisolucióneslamezclahomogéneadedosomássustancias.
Disolvente Características
AguapurificadaEsteeseldisolventemásutilizadoenFarmacia.Esinsípida,inodora,incolora,nopresentaactividadfarmacológicaynoesirritante.DescritaenRFE.
Etanoloalcoholetílico
Elalcoholde96ºC,tambiénllamadoalcoholde95ºCoalcoholoficinal,eselmásusadoenlaformulaciónmagistral.Esmiscibleconaguayotrosalcoholesyesunexcipientededeclaraciónobligatoria.Elalcoholabsolutode99%esmuyhigroscópicoynoseutiliza.Elde70ºCeseldemayorpoderantiséptico.
Isopropanol Estedisolventeestóxicoporvíaoralysoloseusaporvíatópica.
GlicerinaProductomuyviscosoqueledaconsistenciaalasdisolucionesyesmiscibleconaguayetanol.Tambiénesunconservantenotóxicoporvíaoral.
Propilenglicol Productoquesemezclaconagua,acetona,etanolyglicerinaparautilizarseenalimentaciónycosméticos.
Polietilenglicoles(PEG) Polímerosdeaguayóxidodeetileno.Sonhigroscópicos,solublesenagua,alcohol,glicerinayacetona.
Sorbitol Líquidoincoloro,deconsistenciasemejantealaglicerina,queposeesabordulceyseusacomoedulcorante.Esmiscibleconaguayalcohol.
Dimetilsulfóxido Estedisolventeseusaparadisolversustanciasinsolublesenagua.Soloseempleaparausoexterno.
Tabla 9.2. Disolventes de uso frecuente en Farmacia.
Fig. 9.1. Si los componentes de la disolución son sólidos, la homogeneización se realiza mediante mortero con pistilo (a) o con mezcladora del tamaño adecuado (b).
Fig. 9.2. Si hay algún componente líquido, la disolución se realiza bien de forma manual, en vaso de precipitados con varilla (a) o matraz aforado, o bien con agitador magnético (b).
Enlasdisolucionespuedehabermásdeunsolutopero,unavezquelamezclaestáhomogenei-zada,nosedistinguensuscom-ponentes.
Toma nota
a) Mortero con pistilo.
a) Vaso de precipitados con varilla.
b) Mezcladora.
b) Agitador magnético.
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2. Concentración de las disoluciones y su expresión
Laconcentraciónexpresa,cuantitativamente,laproporción de solutoenladisolución.Esteconceptosepuedeexpresardediferentesmaneras.
2.1. Expresión en porcentaje
Ladisoluciónexpresadaenporcentajepartedequelacantidadtotaldeladisoluciónson100 partesylacantidaddesolutoesunaporcióndeellas(partesdesolutoen100 partesdedisolución).Serepresentaconelsímbolo%.
Laconcentraciónentantoporcientosepuedeexpresar,asuvez,detresmaneras:a) Peso/peso(p/p);b) Peso/volumen(p/v);c) Volumen/volumen(v/v).
A. Peso/peso
Elsolutoyeldisolventesemidenenunidades de masa,aunqueamboscomponentespueden ser sólidos o líquidos.Así,sitenemosunadisolucióndeconcentraciónal3%significaque,delas100partesdedisolucióntotal,trespartessondesoluto.
Parahacerestamediciónsepuedeemplearcualquierunidaddemasa,siemprequesealamismatantoparaelsolutocomoparaeldisolvente.
LoslíquidossepesanenvasodeprecipitadosomatrazEnlermeyerpreviamentetarados.Sisonmuydensos,espreferiblehacerloenvasodeprecipitadosparafacili-tarsusalida.
Claves y consejos
EnFarmacia,lasunidades de masa más utilizadassongymg.
Toma nota
Preparación de una mezcla de soluto y disolventes sólidos con expresión en % p/p: 140 g de paracetamol en lactosa al 5 % .
Fundamento:preparacióndemezclahomogéneadedossustanciassólidas(paracetamolylactosa).
Material:–Vidrioderelojyvasodeprecipitados.–Morteroconpistiloomezcladoradepolvos.–Espátulasdemetal.–Paracetamol.–Lactosa.
Cálculos:
• Paracetamol:5/100=x/140;x=7g• Lactosa:140–7=133g
Técnica:
1.Ponerpapeldefiltroenlamesayprepararelmaterialquesevaanecesitar,asícomolasdossustancias.
2.Pesarlos133gdelactosaenvasodeprecipitados.
3.Pesar7gdeparacetamolenunvidriodereloj.
4.Ponerenelmorteroelparacetamolprimero(porserlasustanciaprincipal)ydespuéslalactosa.
5.Mezclarconelpistiloayudándonosconunaespátulahastaqueesténperfectamentemezclados.
Observaciones:losproductoselegidosdebenserlosade-cuadosylamezcladeberealizarseconcuidadoparanoconfundirlos.
Elparacetamolesunpolvoblancodeacciónanalgé-sica,antipiréticayantiinflamatoria.Lalactosaesunexcipientededeclaraciónobligatoria,blancoypul-verulento.
Práctica de laboratorio 1
El jefe del laboratorio farmacéutico donde trabaja Cristina le ha pedido que calcule la cantidad de soluto y disolvente que hay en ¼ kg de una mezcla de almidón de maíz en agua al 8 % p/p. ¿Qué cálculos debe hacer?
Solución:
a) Cantidaddealmidóndemaíz:8·250/100=20gdealmidón.
b) Cantidaddeagua:250–20=230gdeagua.
Caso práctico 1
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B. Peso/volumen
Lacantidaddesolutoseexpresaenmasa (g)ylacantidadtotaldedisoluciónseexpre-saenvolumen (l)(sepuedenusarlosmúltiplosysubmúltiplosdegyl).Así,unaconcen-traciónal3%significaquehay3partesdesolutoexpresadasenunidadesdemasayhasta100partesdedisoluciónexpresadasenvolumen.
Lapreparacióndedisolucionesp/vrequiereelusoderecipientesquemidanvolúmenesdeformaexacta,porloquedebenutilizarsesiempre matraces aforados.
Noolvidesponerlasunidadescorrespondientesalahoradehacerloscálculos.Asíevitaráserrores.Porejemplo:2,5gdesacarosaen100mldedisolución.
Claves y consejos
A Cristina le han pedido que calcule la concentración en % p/v de la disolución prepa-rada al disolver 3 g de un soluto en agua suficiente para completar 150 ml de solu-ción. ¿Cuál será el resultado?
Solución:
Cristinatendráquellevaracabolasiguienteoperación:3·100/150=2.Porlotanto,elresultadoserá2g%p/v.
Caso práctico 2
Preparación de 250 ml de disolución al 0,9 % p/v de NaCl.
Fundamento:mezcladeproductosólido(NaCl)conaguadetalformaquenosediferenciensuscomponentes.
Material:
–Espátulademetal.–Vasodeprecipitados.–Clorurosódico.–Embudo.–Vidriodereloj.
–Pipetagraduadade5ml.–Matrazaforadode250ml.contapón.
–Aguapurificada.
Cálculos:
• Clorurosódico:0,9/100=x/250;x=2,25g• Agua:hasta250mldedisolución.
Técnica:
1.Pesar2,25gdeNaClenelvidrioderelojconlaayudadelaespátula.
2.Poneraguapurificadaenelvasodeprecipitados.
3.Ponerclorurosódicoenelmatrazaforadoconlaayudadelembudoyunpocodeaguapurificada.
4.PonerelclorurosódicoenelotrovasodeprecipitadosyañadirunpocodeaguapurificadaparadisolverelNaCl.
5.Pasarestamezclaalmatrazaforadode250mlconlaayudadelembudo.
6.Agitarlamezclasuavementeporinversiónhastaquesedisuelva.
7.Añadiraguahastaelcuellodelmatrazyagitar.
8.Enrasarconaguahastaelaforodelmatraz.
Observaciones:elsuerosalinoofisiológicotambiénseex-presacomoNaClal9º/00p/v.
Lasal común o cloruro sódico esun sólidoenformadecristalescúbi-costransparentes,saborsaladoymuysolubleenagua.
Práctica de laboratorio 2
Recuerdaquelapartecurvadelmeniscodelenrasedeunlíquidoenunmatrazaforadodebecoincidirconlamarcadelaforodelmatraz.
Claves y consejos
Enrase
Menisco
Fig. 9.3. Enrasado del matraz.
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C. Volumen/volumen
Elsoluto,eldisolventeylacantidadtotaldeladisoluciónsemidenenvolumen,gene-ralmenteenml,ytantoelsolutocomoeldisolventedebenserlíquidos.Ladiferenciaentrelacantidadtotaldedisoluciónyladesolutoserálacantidaddedisolventequesedebeañadiralsoluto.
1. Especificacuálessonelsolutoyeldisolventeen lassiguientesdisoluciones:a) Disolucióndeclorurosódicoenalcohol.b) Disolucióndecloruropotásico.c) Disolucióndeglicerina.d) Mezcladeparacetamolentalco.
2. En½kgdedisoluciónal12,5%p/pdeglicerinaenagua,¿quécantidaddeglicerinalleva?¿Ydedisol-vente?¿Cuáleselsoluto?
3. En250gdeunadisoluciónal23%p/pdesacarosaenalmidón,¿cuáleslacantidaddesoluto?¿Ylacanti-dadtotaldedisoluciónpreparada?
4. Parapreparar½litrodealmidónal40%p/v,¿quécantidaddealmidónsenecesita?¿Ydeagua?
5. Calculalacantidaddesolutoydeaguaquesenece-sitaparapreparar150mldedisoluciónal15%v/vdeácidoacético.
Actividades
Preparar 200 ml de una disolución de lejía en agua al 5 % v/v.
Fundamento:lalejíadiluidaseusaparalalimpiezadematerialdevidriodelaboratorio,comolosportaobjetos.
Material:–2vasosdeprecipitadosde250ml.
–Matrazaforadode100ml.–Embudo.–Aguapurificada.
–2pipetasde10ml.–Matrazaforadode50 ml.
–Varilladevidrio.–Lejíacomercial.
Cálculos:
•Lejía:5·200/100=10ml •Agua:200–10=190ml
Técnica:
1.Medirlos10mldelejíaconunapipetade10mlyponerenunvasodeprecipitadosde250ml.
2.Medirlos190mldeaguaenelsegundovasodepreci-pitadosdelasiguienteforma:medir100mldeaguaconelmatrazaforadode100mlyecharenelvasodeprecipitados.Medir50mldeaguaconmatrazaforadode50mlyañadiralvaso.Porúltimo,medir40mldeaguaconpipetade10mlyañadiralvaso.
3.Añadirelaguaalvasodeprecipitadosquecontienelejíayagitarconvarilladevidrio.
Práctica de laboratorio 3
A Cristina le piden en la farmacia en la que trabaja que prepare 150 ml de glicerina en agua al 2 %. ¿Qué cantidad de glicerina necesita? ¿Y de agua?
Solución:
Paraaveriguarlacantidaddeglicerinaquenecesita,ten-dráquerealizarestoscálculos:
2·150/100=3 ml
Porlotanto,lacantidaddeaguaquenecesitaes:
150–3=147ml
Caso práctico 3
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Esta práctica consiste en preparar 150 g de almidón de maíz en agua al 3,5 % p/p.
Fundamento: sepreparaunamezcladeunproductosólido(almidóndemaíz)yundisolventelíquido(agua)expresa-dosambosenpeso.
Material:
–Espátula. –Varilladevidrio.–Dosvasosdeprecipitados –Almidóndemaíz.de250ml. –Agua.
Cálculos:
• Cantidaddealmidón:3,5/100=x/150=5,25g• Cantidaddeagua:150–5,25=144,75g
Técnica:
1.Pesar5,25gdealmidónenvasodeprecipitadosde250 mlypesar144,75gdeaguapurificadaenelotrovasode250ml.
2.Añadirelaguapesadaalalmidónyagitarconlavari-llahastasutotaldisolución.
Observaciones:elalmidóndemaízessolubleenaguafría.Siseutilizaaguacaliente,seformaunengrudoinso-luble.Elaguadebeañadirselentamentemientrasseagita,parafavorecerladisolución.
Práctica de laboratorio 4
Preparar 500 ml de sulfato de cobre al 0,1 % p/v.
Fundamento:elsulfatodecobredisueltoenaguaseusacomoantisépticodérmico.
Material:
–Matrazaforadode500ml.
–Sulfatodecobre.
–Vasodeprecipitados.
–Embudo.
–Vasodeprecipitadosde100ml.
–Aguapurificada.
–Varilla.
Cálculos:
• Sulfatodecobre:0,1·500/100=0,5g• Agua:hasta500ml
Técnica:
1.Pesarelsulfatodecobreenelvasodeprecipitadosde100ml.
2.Añadir80mldeagua,aproximadamente,ydisolveragi-tandoconlavarilla.
3.Pasarestamezclaalmatrazaforadode500mlconunembudo.
4.Añadir50mldeagua,aproximadamente,alvasoqueconteníaelsulftatodecobre.Agitarconlavarillayaña-diralmatrazde500ml.Mezclaryenrasarconagua.
Práctica de laboratorio 5
Elalmidón de maízesaptoparaenfermoscelíacosysustituyealaharinadetrigoenlaelaboracióndealimentos.
Preparación de 80 ml de disolución al 15 % v/v de glicerina.
Fundamento:sepreparaunamezcladeglicerinayagua,ambasmedidasenunidadesdevolumen.
Material:
–Dospipetasde10ml.–Dosvasosdeprecipitadosde250ml.–Matrazaforadode50ml.–Ácidoacéticocomercial.–Agua.
Cálculos:
• Cantidaddeglicerina:15/100=x/80;x=12ml• Cantidaddeagua:80–12=68ml
Técnica:
1.Ponerenunvasodeprecipitadoslos12mldeglicerinaconayudadeunapipetade10ml.
2.Añadirlos68mldeaguamedidosconunmatrazafo-radode50mlyunapipetade10ml.
3.Mezclarconvarilladevidrio.
Práctica de laboratorio 6
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9Disoluciones,dilucionesydensidad
2.2. Expresión en moles Lamolaridad (M)eselnúmerodemolesdesolutoquehayen1litrodedisolución.Seexpresadelasiguienteforma:
Moleslamasamoleculardeunamoléculaexpresadoeng.Elnúmerodemolesquehayenunadeterminadacantidaddesustanciasecalculadividiendolamasadelasustanciaentresumasamolecular:
Elemento Símbolo Peso atómico Elemento Símbolo Peso atómico
Hidrógeno H 1,01 Hierro Fe 55,8
Oxígeno O 16 Cobre Cu 63,5
Sodio Na 23 Níquel Ni 58,7
Cloro Cl 35,5 Boro B 10,8
Azufre S 32,1 Yodo I 126,9
Nitrógeno N 14 Cinc Zn 65,4
Fósforo P 30,9 Carbono C 12
Potasio K 39,1 Manganeso Mn 54,9
Magnesio Mg 24,3 Cromo Cr 52
Calcio Ca 40,1 Aluminio Al 27
Tabla 9.3. Pesos atómicos de los elementos químicos de uso frecuente.
2.3. Expresión en normalidadLanormalidad (N)eselnúmerodeequivalentesgramodesolutoenunlitrodedisolu-ciónyseexpresaasí:
Elnúmerodegramosdesolutodivididoentresupesomoleculareselnúmero de moles; elnúmerodemolesdivididoentrelavalenciaeselnúmero de equivalentes químicos.
2.4. Expresión en partes por millón
Estaexpresiónseutilizaparamedirloselementosencantidadesmuypequeñaspresentesenunamezcla.Estoselementossellamantrazasyseexpresanconlaabreviaturappm:
Tambiénsepuededefinircomolacantidaddemateriacontenidaenunapartesobrantesobreuntotaldeunmillóndepartes.
M=Soluto(g)/Masamolecular
Volumen(l)
N.ºdemoles=masa(g)/masamolecular
N=masasoluto(g)/(masamolecular/valencia)
Volumendisolución(l)
1ppm=1µg/g,1mg/kgo1mg/l(paraagua)
Lamasadeunmoldemoléculasdecualquierelementoesigualalvalor de sumasa molecular expresadoengramos.
Claves y consejos
6. Calculalaexpresiónenmolesdeunadisoluciónde35gdeNaOHen250 mldeaguaaplican-dolafórmuladelamola-ridad.
7. Calculalanormalidaddeunadisoluciónquecontie-ne15gdesosaenmediolitrodeagua.
8. Expresaenppmlacanti-daddesolutode1litrodesulfatodecobre0.25 M.
Actividades
Elpatróndemoleselnúmerodeátomosqueestáncontenidosen12gramosdecarbonodemasaisotópica12(C12).Elnúmerodepartículasdeunasustanciacontenidasenunmoldedichasustanciasedenominanúmero de Avogadro,yelvalormásexactoqueseconocedeéles6,0221367·1023.Porejemplo:unmoldeelectronescontiene6,0221367·1023elec-tronesyunmoldemoléculasdeaguacontiene6,0221367·1023moléculasdeagua.
Importante
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Disoluciones,dilucionesydensidad9
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3. Disoluciones saturadas y sobresaturadas
Lasolubilidaddependedelatemperatura,deformaque,engeneral,amayortempera-tura,máscantidaddesolutoadmiteladisolución.
4. Diluciones
Lafórmulaparacalcularquécantidaddesoluciónmadreydeaguasenecesitanparaprepararunadilucióndeterminadaeslasiguiente:
Elsubíndiceiindicadisolucióninicial,lamásconcentrada;elsubíndice F significadiso-luciónfinal,lamenosconcentradaodiluida.Así,tenemos:
Vi =volumendeladisoluciónmadrenecesario.Ci=concentracióndeladisoluciónmadre.VF=volumenquesedeseapreparardeladisoluciónfinalodiluida.CF=concentracióndeladisoluciónfinalodiluida.
Otraformadeexpresarunadilucióndeunadisoluciónesmedianteunafracción,siendoeldenominadorBlacantidadtotaldedisoluciónquevamosaprepararyelnumeradorA,lacantidaddeladisoluciónmadrequehayquecoger.Así:
Denominador – Numerador = cantidad de agua necesaria
Unadisolución saturadaesaquellaenlaqueestádisueltalamayorcantidadposi-bledesolutoaunaciertatemperatura.
Unadisolución sobresaturadaesaquellaquecontienetalcantidaddesolutoqueesteprecipitaaunqueseasolubleeneldisolvente.
Unadiluciónesunadisolucióndemenorconcentraciónqueaquelladelaquepartimos.Ladisolucióndepartidasellamadisolución madre.
Vi·Ci=VF·CF
Fig. 9.4. Disoluciones con distintas concentraciones de soluto: la más concentrada aparece a la derecha (con el color más intenso) y las más diluidas, a la izquierda.
UnadisoluciónsaturadadeNaClesaquellaquecontiene37,5gdisueltosen100gdeaguaa20 ºC,ysepreparaañadiendosalalaguahastaqueyanoadmitemássoluto.¿Cuándopasaríaestadisoluciónasersobresaturada?Cuando,alañadirsalalagua,precipitayquedaenelfondo.
Dudas frecuentes
9. Sideseopreparar50mldesulfatodecobreal0,1%partiendodeunadisolu-ción de sulfato de cobre al 5%, ¿qué cantidad debo coger de la soluciónmadre?
10. Enunadilucióna1/8,¿el1representaelsolutooeldisolvente?¿Yel8?
11. Completaelsiguienteenunciado:
Parapreparar50mldeglicerinadiluidaal3%senecesitan mldeglicerinapuray mldeagua.
12. Observalafiguradelaizquierda.Setratadeundisolucióndeazuldemetilenoal5%.Realizaloscálculosnecesariosparapreparar60mldesolucióndeazuldemetilenoal3%partiendodeestadisolución.
Actividades
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9Disoluciones,dilucionesydensidad
En esta práctica se van a preparar 50 ml de disolución de sacarosa al 3 % p/v par-tiendo de una disolución de sacarosa a 20 % p/v.
Fundamento:ladisolucióndesacarosaal20%sellamadisoluciónmadreoinicialporqueeslamásconcentrada.Ladisolucióndesacarosaal3%esladiluidaofinal.
Material:
–Pipetas.
–Vasosdeprecipitados.
–Matrazaforadode50ml.
Cálculos:
AplicandolafórmulaVi·Ci=VF·CFobtenemoslosiguiente:
Cieslaconcentracióndeladisoluciónquetenemos,20%.
Vieselvolumendeesadisoluciónquetenemosquecoger(eldatoquetenemosquecalcular).
VFeselvolumenquedeseamosdeladisolucióndiluida,50ml.
Portanto:20·Vi=50·3
Despejando:Vi=50·3/20=7,5mldesacarosaal20%yañadimoshasta50 mldeagua.
Técnica:coger7,5mldelasoluciónmadreconunapipetaycolocarenelmatrazaforadode50ml.Finalmente,añadirelvolumendeaguanecesariohastaelenrase.
Práctica de laboratorio 7
Miguel está trabajando en el laborato-rio de farmacia y tiene que despejar la siguiente incógnita: necesita calcular el volumen de solución madre necesario, cuya concentración es 3 %, para prepa-rar 90 ml de solución diluida, cuya con-centración deseamos que sea de 2 %.
Solución:
Parahacerestecálculohayqueaplicarlasiguientefórmula:Vi·Ci=VF·CF.
Sustituyendo,quedalosiguiente:Vi·3==90·2.Despejandoahoraelvolumeninicialodelasoluciónmadre,quedaVi=180/3=60ml.
Elresto,hastalos90mlquehayquepreparardesolucióndiluida,esagua.Esdecir,Miguel tendráquemezclar60 mldesoluciónmadrey30mldeagua.
Caso práctico 4
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Disoluciones,dilucionesydensidad9
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5. Densidad: concepto y expresión matemática
Podemosconocerlamasaoelvolumendeunasustancia,sisabemossudensidad(r),mediantelassiguientesfórmulas:
Ladensidaddeunasustanciaobtenidaaldividirsumasaentreelvolumenqueocupasedenominadensidad absoluta;sirelacionamosladensidadabsolutaconladeotrasustanciaquetomamoscomoreferencia,entoncesrecibeelnombrededensidad relati-va o peso específico.
Lasustanciahabitualdereferenciaeselagua,consideradaa4ºCy1atmósfera,yladensidadrelativa(rr)decualquiersustancia(x)siempreserelacionaráconella:
Enelvalordeladensidadinfluyendosfactores:latemperatura,puestoqueelvolumenqueocupaunlíquidooungasvaríamuchoenfuncióndeesteparámetro;ylaflotabi-lidad,yaqueunasustanciaflotarásobreotrasisudensidadesmenor.
Ladensidaddeuncuerpo(r)eselresultadodeladivisiónentresumasayelvolu-menqueocupa:r=m/V
r=m/V V =m/r m =V ·r
rr (x) = Densidad absoluta (x)/Densidad agua (4 ºC y 1 atmósfera)
13. Halla ladensidad (r) de un líquido sabiendoque20dl delmismopesan0,25 kg.
14. Colocaenuntubodeensayograduadode10ml,5mldeaguadelgrifoconpipetay5mldeaceitedealmendrasconotrapipetadistinta.Cierraeltuboconparafilmyagitaporinversiónfuertedurante30segundos;colócaloenunagradillayespera10minutos.Extraetusconclusionesenfuncióndelosdatosqueobservesindicandocuáldelosdoslíquidosesmásdensoyporqué.
Actividades
Ladensidadseexpresaenunida-desdelSistemaInternacional(SI),enkg/dm3y,másfrecuentemen-te,eng/cm3og/ml.Lassustanciasconmenordensi-dadflotaránencimadelassus-tanciasconmayordensidad,comoeselcasodelaceiteenelagua.
Importante
A4ºCya1atmósferadepre-sión,1kgdeaguaocupa1dm3,esdecir,1000gdeaguaocu-pan1000cm3,porloquesudensidadabsolutaes1g/cm3,yaque:r = m/V = 1 000 g/1 000 cm3 = = 1 g/cm3
Claves y consejos
En esta práctica se estudia la flotabilidad de diferentes sus-tancias en relación con su densidad.
Fundamento:colocardiferentessustanciasenunaprobetayobservar,trasagitación,laalturaquehanalcanzadodentrodelamisma.Amayoraltura,menordensidadymayorflotabilidad.
Material:–Probetade20ml.–Aguadestilada.–Champú.–PipetasPasteur.–Aceitedecoco.
Procedimiento:
1.Enunaprobetagraduadade20mlseponen,condife-rentespipetasPasteuryapoyandosiemprelapuntadelapipetaenlasparedesdelaprobeta:
–5mldeaguadestilada. –5mldeaceitedecoco. –5mldechampú.
2.Colocarlaprobetaenunagitadorrotativodurante10 minutos.
3.Dejarreposarlaprobeta25minutos.
4.Observarlacolocacióndelassustanciasdentrodelaprobetayextraerconclusiones.
Práctica de laboratorio 8www.m
cgra
w-hill.
es
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9Disoluciones,dilucionesydensidad
Determinación de la
densidad en sólidos
Método de la
probeta
Elpesodelsólidosedeterminaconunabalanza electrónicaysemidedespuéssuvolumenatravésdellíquidodesalojadocontenidoenunaprobeta graduada.
Vf
V iVi
VF
Fig. 9.5. Probetas graduadas.
Método del principio
de Arquímedes
LareferenciaeselprincipiodeArquímedes:todocuerposumergidoenunfluidoexperimentaunempujeverticalhaciaarribaigualalpesodelfluidodesalojado.Enestecaso,empujeeselpesodellíquidodesalojadoporelsólidosumergido.
Fig. 9.6. Método de Arquímedes.
Método del picnómetro para sólidos pulverulentos
Elpicnómetroesunrecipientedevidrioprovistodetapónconuntubocapilarmarcadoyconenraseenlapartesuperior.Lamasadelsólidoseaveriguamediantepesadayelvolumenloaveriguamosdeterminandoelpesodelvolumendellíquidodesplazadoporelsólidopulverulento,queequivalealvolumendelsólidoenestudio.
Fig. 9.7. Picnómetro para sólidos pulverulentos.
Determinación de la
densidad en líquidos
Método de la pesada
Lamedicióndevolumenporestemétodotienequeserexactamediantepipetasgraduadasomatracesaforados.• Cuandoutilicemoslapipeta,tenemosqueirvertiendo
ypesandoconbalanzaelectrónica,sucesivamente,10mldeunlíquidoproblemaparacalcularsudensidad,hallandolamedia aritméticadelasdensidadescalculadasencadapaso.
• Cuandoutilicemoselmatraz,tenemosquedeterminarvariasveceselpesodeunlíquidocontenidoenunmatrazaforadode100ml.
Fig. 9.8. Pipeteo con pera de goma.
Método del
picnómetro
Elfundamentoconsisteenpesarelpicnómetrovacío(aestepesolollamaremos(P0);despuéspesaremoselpicnómetrodevolumenconocidoyperfectamenteaforadollenodellíquidocuyadensidadqueremoshallar(aestepesolollamaremos(P1);y,porúltimo,pesaremoselpicnómetrollenodeaguadestilada(P2).Paraconocerladensidad del líquidoaplicaremoslasiguientefórmula:
r= (P1–P0)(P2–P0)
=g/cm3
Fig. 9.9. Picnómetro para líquidos: con termómetro y de Gay-Lussac.
Método del
densímetro
Losdensímetrosestánformadosporuntubohuecoquetieneunensanchamientoenlaparteinferior,elcualterminaconundepósitoconperdigonesomercurio,quesirvedelastre,manteniéndoloverticalalhundirseenloslíquidos.Enlapartesuperiorpresentaunvástagocilíndricograduado,quenosindicaladensidadenelpuntodelvástagohastadondesehahundidoenellíquido.Cuantomenoresladensidaddeunlíquido,mássehundeeldensímetroenél.Losdensímetrosnosonmuyprecisos,peropermitendeterminacionesrápidas,porloqueseempleanentécnicasrutinariasquenorequierenunagranprecisión.Elfundamentodelasdeterminacionescondensímetroconsisteenrealizarcorrectamentelalecturadeladensidaddeunasolucióncontenidaenunaprobeta,observandoelpuntodelvástagograduadoquetocalasuperficiedellíquidoenestudio.
a) b) c) Lectura: 10,074 g/ml–11,000
1,100
Fig. 9.10. Para determinar la densidad, el densímetro (a) se introduce en la probeta con un leve movimiento giratorio (b). Después, sin tocar el densímetro, se hace la lectura (c).
Tabla 9.4. Métodos de determinación de la densidad en sólidos y líquidos.
5.1. Métodos de determinación de la densidad
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Disoluciones,dilucionesydensidad9
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El objetivo de esta práctica es determinar la densidad de un sólido irregular en g/cm3.
Material:
–Dosprobetasde50cm3. –Aguadestilada.–Balanzaelectrónica. –Sólidoirregular.
Procedimiento:
1.Hallarlamasadelsólidoirregularperfectamentelimpioysecoenunabalanzaelectrónicayanotarsupeso,alquellamaremos(ms).
2. Llenarhastalamitadunaprobetade50cm3conaguadestiladayenrasarconpipetaPasteur(mirandolabasedelmeniscoqueformaellíquidoconlasparedesdelaprobeta).
3.Anotarelvolumenquealcanzaellíquido,alquellama-remosVi(volumeninicial).
4. Introducir,conmuchocuidado,dentrodelaprobetaelsólidoirregular,quedeberátocarelfondo.Anotarelvo-lumenquealcanzaelagua,alquellamaremosVF(volu-menfinal).
5.HallarelvolumendelsólidoVspordiferenciaentreVFyVi;asíVs=VF–Vi,yaqueelvolumendelsólidoyeldellíquidodesalojadosonelementalmenteiguales.
6. Ladensidaddelsólidosehallaaplicandolafórmula:
r=m1
Vs
=g/cm3
Práctica de laboratorio 9
Esta práctica busca determinar la densidad de una solución de bicarbonato sódico y de otra de ácido acético glacial.
Fundamento:determinarladensidaddedossolucionesproblema,bicarbonatosódico(NaHCO3)yácidoacéticoglacial(CH3—COOH),preparadasporelprofesorem-pleandoelpicnómetroparalíquidos.
Material:
–Balanzaelectrónica.–Picnómetro.–Solucionesproblemadebicarbonatoydeácidoacéticoglacial.
–Aguadestilada.
Procedimiento:
1.Unavezestabilizadalabalanzaelectrónica,pesarelpicnómetrovacío,limpioyseco.SeobtieneelpesoP0.
2.PesarelpicnómetrollenoyperfectamenteaforadoconlasoluciónproblemadeNaHCO3.SeobtieneelpesoP1(NaHCO3)
3.Vaciarelpicnómetro,aclararconaguadestiladayen-juagarvariasvecesconlasoluciónproblemadeácidoacéticoglacial.
4.Vaciardenuevoy,sihicierafalta,secarperfectamenteporfuera.
5. Llenarelpicnómetroyaforardenuevoconlasolucióndeácidoacéticoglacial.
6.Pesarelpicnómetrollenodelasolucióndeácidoacéti-coglacialyobtenerelpesoP1(CH3—COOH).
7.Porúltimo,vaciar,aclararvariasvecesconaguadesti-lada,secarporfuera(sihicierafalta),llenarconaguadestilada,aforarperfectamenteypesar.SeobtendráP2(aguadestilada).
8. Ladensidaddelassolucionesproblemasehallarádivi-diendoelpesodecadaunadeellasentreelpesodelaguadestilada(r=1g/cm3).
9.Rellenarelcuadroqueaparecemásabajoysacarcon-clusiones.
Práctica de laboratorio 10
Líquidos Picnómetro vacío Picnómetro lleno Densidad ( g/cm3)
Sinlíquido P0=
Sol.NaHCO3 P1(NaHCO3)= r= (P1–P0)(P2–P0)
∙1g/cm3=
Sol.CH3—COOHglacial P1(CH3—COOH)= r= (P1–P0)
(P2–P0)∙1g/cm3=
H2Odestilada P2(H2Odest.)=
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9Disoluciones,dilucionesydensidad
SíntesisDisolución y sus componentes
Mezclahomogéneadedosomássustanciasformadaporsolutoydisolventes
(sólidos,líquidosogaseosos).
Principalesdisolventes:agua,alcoholetílico,glicerina,isopropanol,propilenglicol,sorbitol,dimetilsulfóxidoyPEG.
ConcentraciónExpresacuantitativamentelaproporcióndelsoluto
enladisolución.
1. Porcentaje.Indicalaspartesdesolutoquehayen100partesde disolución.Sepuedeexpresarcomo:
•p/p:gdesolutoen100gdedisolución. •p/v:gdesolutoen100mldedisolución. •v/v:mldesolutoen100mldedisolución.2. Molaridad.Númerodemolesdesolutoquehayen1lde disolución.3. Normalidad.Númerodeequivalentesquímicospresentesen1lde
disolución.4. PPM.Partesdesolutoquehayenunmillóndepartesdeladisolución.
Densidad r
Expresiónmatemáticar=m/V
Símbolo
Unidades:kg/l,g/cm3yg/ml
Densidad absoluta:masadeunasustanciadivididaporelvolumenqueocupa.
Densidad relativa:densidadabsolutadeunasustanciaconrespectoaladensidaddeotrasustanciadereferencia.
Elvolumensemideatravésdellíquidodesalojado.Métododelaprobeta
Elempujeeselpesodellíquidodesalojado.MétododelprincipiodeArquímedes
Lamasadelsólidoseaveriguamediantepesadayelvolumen,determinandoelpesodelvolumendellíquidodesplazadoporelsólidopulverulento.
Métodoconpicnómetro
Métodos de determinación de la densidad en sólidos
Métodos de determinación de la densidad en líquidos
Métododepesada Mediciónexactadevolumenmediantepipetaomatraz.
Métodoconpicnómetro r= (P1–P0)(P2–P0)
=g/cm3
Métodocondensímetro Pocopreciso,peropermitedeterminacionesrápidas.
Disolución saturada Disoluciónenlaqueestádisueltalamayorcantidadposibledesolutoaunaciertatemperatura.
Disolución sobresaturada
Disoluciónquecontienetalcantidaddesolutoqueesteprecipitaaunqueseasolubleeneldisolvente.
Diluciones Disolucionespreparadasapartirdeotramásconcentradayquetienenmenorconcentraciónqueaquelladelacualproceden.
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Disoluciones,dilucionesydensidad9
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Test de repaso1. Lamolaridades:
a) Unaformadeexpresarelpesodeunasustancia.
b) Unaformademedirelvolumendeunadisolución.
c) Unaformademedirconcentraciones.
d) Ningunaescorrecta.
2. Unadilucióna1/10deunadisoluciónindica:
a) 1partedesolutoy10dedisolvente.
b) 1partedesolutoy9dedisolución.
c) 1partedesolutoy11dedisolución.
d) Ningunaescorrecta.
3. En50mldeunadisoluciónde lactosaal20%p/vhay:
a) 20gdelactosa.
b) 10gdelactosa.
c) 10gdeagua.
d) 25gdelactosa.
4. Lastrazasestánrelacionadascon:
a) Concentraciónexpresadaenmolaridad.
b) Concentraciónexpresadaen%.
c) Concentraciónexpresadaenppm.
d) aybsoncorrectas.
5. Elsuerosalinoes:
a) NaClal9%p/v.
b) NaClal20%p/p.
c) NaClal0,9%p/v.
d) aycsoncorrectas.
6. ¿Cuántosmgdeglucosapormldesolucióncontieneunasoluciónal33%?
a) 0,33mg.
b) 3,3mg.
c) 33mg.
d) 330mg.
7. Laconcentracióndeunasoluciónnoseexpresaen:
a) mg%
b) g/l
c) %
d) microgramos
8. Lassiglasppmsignifican:
a) Partespormil.
b) Partesporbillón.
c) Partesparamover.
d) Partespormillón.
9. Ladensidadseexpresaen:
a) g/ml
b) g/cm3
c) kg/l
d) Todassoncorrectas.
10. ¿EncuáldeestassolucionesdeNaHCO3dedistintaconcentraciónsehundirámásundensímetro?
a) Enlade0,35g/l
b) Enlade350mg/l
c) Enlade35cg/l
d) Enlade35mg/l
11. EnelprincipiodeArquímedessellamaempuje(E)a:
a) Elpesodellíquidoquedesalojaelsólidosumergido.
b) Elvolumendellíquidoqueesdesalojadoporelsó-lidosumergido.
c) Lamasadelsólidosumergidoquedesalojaunvolu-men.
d) Todassoncorrectas.
12. Deladensidadsediceque:
a) Suvalorvaríaconlatemperatura.
b) Relacionamasayvolumendeuncuerpo.
c) Sepuedeconocertantoenlíquidoscomoensólidos.
d) Todaslasrespuestassoncorrectas.
Solución:1.c;2.d;3.b;4.c;5.c;6.d;7.d;8.d;9.d;10.d;11.a;12.d
Nota:Todas las actividades de esta página deben hacerse en un cuaderno aparte.
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9Disoluciones,dilucionesydensidad
Comprueba tu aprendizajeDefinir el concepto de disolución y determinar sus compo-nentes y tipos.
1. ¿Quéconcentracióntieneunasoluciónquecontiene20gdesosaen1ldeagua?
2. Calculalaconcentracióndeunadisolucióndeglucosaquecontiene100mgdeglucosaenmediolitrodeagua.
3. Calculalacantidaddesolutoydisolventede1ldealmidónal5%p/v.
4. ¿Quécantidaddesolutohayenunamezcladesaca-rosaenalmidónal35%p/p?
5. Citatresejemplosdemezclashomogéneasenelám-bitodoméstico:sólido-sólido,sólido-líquidoylíquido-líquido.
6. Busca en el laboratorio tres productos químicos enestadosólidoytresenestadolíquido.Describeentucuadernoelaspecto,coloryolordecadaunodeellos.
7. BuscaenInternetinformaciónsobrelosproductosanterio-res:usosmáscomunesyaplicacionesenellaboratorio.
8. BuscaenInternetlafórmulaquímicadeletanol,deliso-propanolydelaglicerina.¿Quétienenencomúnestassustancias?¿Aquégrupoquímicodecompuestosper-tenecen?
9. Buscaenelalmacéndel laboratorioalgúnproductoquepertenezcaalmismogrupoquímicoquelassustan-ciasanterioresycomentasusaplicacionesenellabora-toriofarmacéutico.
Preparar disoluciones según las formas de concentración.
10. Preparalassiguientesdisoluciones:
a) 125gdeeritrosinaenalmidónal1%p/p.
b) 250mldesuerosalino.
c) 250mldeNaOH0,5M.
d) 100mldeNaOH0,2N.
11. Prepara 100 ml de solución saturada de clorurosódico,pésalaycalculalacantidaddesolutoquecon-tieneladisoluciónsaturada.
12. Prepara50mldeazuldemetilenoal0,2%p/vpar-tiendodeazuldemetilenoenpolvo.
13. Calculalanormalidaddemediolitrodedisoluciónquecontiene5,6gdeHClsabiendoquesuriquezaesdel38%ysudensidadesde1,25g/ml.
14. Calculalamolaridadde200mldeunadisoluciónquecontiene3gdesosa.
15. Prepara250mldedisolucióndeyodoal2%p/v.
Preparar diferentes tipos de diluciones.
16. Preparalassiguientesdiluciones:
a) 80mldeunadilucióna1/20deladisoluciónante-rior.
b) 300ml dedisoluciónde yodoal 1,2%p/vpar-tiendodeladisolucióndeyodoal2%p/v.
c) 50mldeazuldemetilenodiluidoa1/4apartirdeladisoluciónmadredelaactividad12.
Expresar el dato de densidad absoluta matemáticamente y diferenciar entre densidad absoluta y relativa.
17. Determinalardeuncuerpoquepresentalossiguien-tesvaloresdemasayvolumen:a) masa=345dg;volumen=35,6cm3
18. SitedicenqueunasustanciaC tieneunar=0,986a25ºC,¿aquétipodedensidadserefiere?
Determinar la densidad de sólidos y líquidos.
19. Llenaunaprobetade50mlconetanolanhidroyenrá-salabiena25ml conpipeta Pasteur. Pesa3gdeNaClenbalanzaelectrónicayañadeconcuidadolasal.Rellenaelsiguientecuadro:
Volúmenes V(inicial) V(final) Vf – Vi
Etanol 25ml
r(NaCl)=
20. ElprofesorteentregaunadisolucióndesulfatodeZn7H2Oquehapreparado,juntoconunpequeñofrascodevidriocontapónesmeriladode100ml,ytedicequehalleslardelasoluciónproblemasiguiendoelcuadroadjunto:
P0(frascovacío)= P1–P0=
P1(frascollenoH2Odest.)= P2–P0=
P2(frascollenosol.ZnSO4)= rH2O(T°C)=
21. HallalardelasolucióndeZnSO4·7H2Oaplicandolafórmulacorrespondienteyexplicandopasoapasolatécnicaaemplear.
Utilizar el densímetro para medir densidades en líquidos.
22. DeterminalardedossolucionesdeNaClconconcen-tracionesde2g/ly12g/l,respectivamente.Despuésdehallarlardecadaunacondensímetro,relacionaelvalorderobtenidoconlacantidaddesolutoquetienecadaunayconelniveldeflotabilidaddelden-símetro.
Nota:Todas las actividades de esta página deben hacerse en un cuaderno aparte.
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Práct icas propuestasPráctica propuesta 1
Preparar 1 litro de disolución de sulfato de cinc al 1 % y, a partir de ella, preparar 100 ml de solución de sulfato de cinc diluido a 1/10.
Fundamento:sepreparaunasoluciónmadrey,apartirdeella,preparamoslasdilucionesquenecesitemos.
Material:
–Matrazaforadode1000ml.
–Pipetagraduadade10ml.
–Varillasagitadoras.
–Embudos.
–Matrazaforadode100ml.
–2vasosdeprecipitados.
–PipetasPasteur.
Parte 1. Preparación de la disolución madre: sulfato de cinc al 1 %.
Cálculo: senecesita1000·1/100=10gdesulfatodecinc.
Procedimiento:
1.Sepesanlos10gdesulfatodecincenunvasodeprecipitadosde250mlyseañaden,aproximada-mente,100mldeagua.Seagitaysetrasladaconelembudoalmatrazaforadode1l.
2.Seañadenotros100mlaproximadamentedeaguaalvaso,seagitaysevuelveaecharalmatrazafo-rado.Seagitayseenrasaconaguahastaelaforode1000ml.
3.Etiquetarelmatraz.
Parte 2. Preparar 100 ml de disolución a 1/10 a partir de la anterior.
Cálculos:lacantidaddesoluciónmadrequesenecesitaes:100·1/10=10ml
Procedimiento:1.Semiden10mlconlapipetaadecuadayseponen
enunmatrazaforadode100ml.2.Seañadeaguahastaelenrase.3.Etiquetarelmatraz.
Elsulfato de cincseutilizacomoantisépticodérmi-coparaeltratamientocoadyuvantedelherpes.
Práctica propuesta 2Determinar la densidad de una solución de cristal vio-leta.
Material: –Balanzaelectrónica.
–Matrazaforadode100mlcontapón.
–Embudo.
–PipetaPasteur.
–Soluciónproblemadecristalvioletapreparadaporelprofesor.
Procedimiento:
1. Colocarunmatrazaforadocontapón,limpioyseco,enunabalanzaelectrónica.Anotarelpesodelma-trazvacíocomom01.
2. Utilizandounembudo,llenarelmatrazconellíquidoproblemahasta2cmpordebajodelalíneadeaforo.
3. Conlalíneadeaforodelmatrazalaalturadelosojos,utilizarunapipetaPasteurparaenrasarcorrec-tamente;esdecir,conlapuntadelapipetaPasteurapoyadaenlasparedesdelmatraz,dejarcaerellí-quidohastaquelabasedelmeniscoqueformaellíquidoconlasparedesdelcuellodelmatraz,toquetangencialmentealalíneadeaforo.Después,cerrarcontapón.
4. Colocarelmatrazenlabalanzaelectrónica,esperaraqueseestabilicenlosdígitosyanotarelpesocomom11.
5. Repetirelmismoprocesodosvecesmás.6. Acontinuación,rellenarlasiguientetabla:
VolúmenesPeso matraz
vacío con tapón (g)
Peso matraz lleno cerrado con tapón (g)
Peso del líquido (g)
Densidad g/ml
100ml m01= m11= (m11–m01)= r1=
100ml m02= m12= (m12–m02)= r2=
100ml m03= m13= (m13–m03)= r3=
7. Pordiferencia,hallar,cadavez,elpesodellíquidocontenidoenelmatrazaforado.
8. Calcular,cadavez,ladensidad,aplicandolafórmu-la r=m/V.Seobtendrántresvaloresdedensidad(r1,r2,r3).
9. Además,parahallarladensidaddelasolucióncris-talvioleta,calcularlamediaaritméticadelostresvaloresdedensidadhallados:
r(solución)=r1+r2+r3
3=g/ml
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