PREPARACIÓN DE SOLUCIONES

¿ Qué es una solución ?

Las soluciones en química, son mezclas homogéneas de sustancias en iguales o distintos estados de agregación..

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.

PARTES DE UNA SOLUCIÓNLa sustancia presente en mayor cantidad suele recibir el nombre de solvente, y a la de menor cantidad se le llama soluto y es la sustancia disuelta.

CONCENTRACIÓNLa concentración de una solución constituye una de sus principales características. Bastantes propiedades de las soluciones dependen exclusivamente de la concentración. Su estudio resulta de interés tanto para la física como para la química.

UNIDADES DE CONCENTRACIÓNAl momento de preparar soluciones hay que tomar en cuenta varios aspectos, en el análisis químico son de particular importancia las "unidades" de concentración, y en particular dos de ellas: la molaridad y la normalidad. También punto de equivalencia, fracción molar, la concentración decimal, entre otros.

MOLARIDADEl método más común que los químicos emplean para expresar la concentración de las soluciones es la molaridad (se abrevia M), la cual se define como el numero de moles de soluto disuelto en un litro de solución.

Molaridad (M): Moles de soluto

Litros de soluto

MOLARIDAD

Este es un método conveniente de expresar la concentración de una solución ,porque a menudo nos interesa medir el numero especifico de moles de soluto.

MOLARIDAD¿ DESCRIBE CÓMO PREPARAR 500.0 ML DE UNA SOLUCIÒN 6,00 M DE NAOH APARTIR DE NAOH A PARTIR DE NAOH SÓLIDO?

1. Empieza con la cantidad conocida (el volumen) en ml y conviértela a L.

2. Convierte los Litros a moles con la molaridad como factor de conversión.

3. La serie de conversiones pueden resumirse como sigue:

MOLARIDADPLAN: mL Litros Moles Gramos

O.50 L x 6.00 mol x 40.0 g : 120g

L mol

Una vez efectuados los cálculos, preparara la solución siguiendo los tres pasos:

Pesa los 120 g de NaOH en un recipiente apropiado

b) Transfiere el NaOH a un matraz aforado de 500 ml, parcialmente lleno con agua pura (destilada) y agita para disolver.

La solución se calienta considerablemente debido al calor de la disolución).

c) Cuando la solución se haya enfriado, agrega agua suficiente para llenar el matraz hasta la marca de 500.0 ml. Pon el tapón al matraz e invierte este varias veces para mezclar perfectamente.

MOLALIDADLa molalidad (m) es el número de moles de soluto dividido por kilogramo de disolvente(no de disolución). Para preparar disoluciones de una determinada molalidad, 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.

MOLALIDADLa principal ventaja de este método de medida respecto a la molaridad es que como el volumen de una disolución depende de la temperatura y de la presión, cuando éstas cambian, el volumen cambia con ellas. Gracias a que la molaridad no está en función del volumen, es independiente de la temperatura y la presión, y puede medirse con mayor precisión.

Es menos empleada que la molaridad pero igual de importante.

NORMALIDADLa normalidad (N) es el número de equivalente (eq-g) de soluto (sto) por litro de disolución (Vsc).

El número de equivalentes se calcula dividiendo la masa total por la masa de un equivalente: n = m / meq, o bien

como el producto de la masa total y la cantidad de equivalentes por mol, dividido por la masa molar:

Es la normalidad de una disolución cuando se utiliza para una reacción como ácido o como base. Por esto suelen titularse utilizando indicadores de pH

En este caso, los equivalentes pueden expresarse de la siguiente forma:

 para un ácido, o   para una base.

Donde:

n es la cantidad de equivalentes.

moles es la cantidad de moles.

H+ es la cantidad de protones cedidos por una molécula del ácido.

OH– es la cantidad de hidroxilos cedidos por una molécula de la base.

Por esto, podemos decir lo siguiente:

 para un ácido, o   para una base.

NORMALIDAD ACIDO-BASE

Ejemplos:

Una disolución 1 M de HCl cede 1 H+, por lo tanto, es una disolución 1 N.

Una disolución 1 M de Ca (OH)2 cede 2 OH–, por lo tanto, es una disolución 2 N.

NORMALIDAD ACIDO-BASE

Donde:

N es la normalidad de la disolución.

M es la molaridad de la disolución.

H+ es la cantidad de protones cedidos por una molécula del ácido.

OH– es la cantidad de hidroxilos cedidos por una molécula de la base.

NORMALIDAD REDOXEs la normalidad de una solución cuando se la utiliza para una reacción como agente oxidante o como agente reductor. Como un mismo compuesto puede actuar como oxidante o como reductor, suele indicarse si se trata de la normalidad como oxidante (Nox) o como reductor (Nrd). Por esto suelen titularse utilizando indicadores redox.

NORMALIDAD REDOXEn este caso, los equivalentes pueden expresarse de la siguiente forma:

Donde:

n es la cantidad de equivalentes.

moles es la cantidad de moles.

e– es la cantidad de electrones intercambiados en la semirreacción de oxidación o reducción.

NORMALIDAD REDOX

Por esto, podemos decir lo siguiente:

Donde:

N es la normalidad de la disolución.

M es la molaridad de la disolución.

e–: Es la cantidad de electrones intercambiados en la semirreacción de oxidación o reducción.

NORMALIDAD REDOX

Ejemplos:

En el siguiente caso vemos que el anión nitrato en medio ácido (por ejemplo el ácido nítrico) puede actuar como oxidante, y entonces una disolución 1 M es 3 Nox.

4 H+ + NO3– + 3 e– ↔ NO + 2 H2O

NORMALIDAD REDOXEn el siguiente caso vemos que el anión ioduro puede actuar como

reductor, y entonces una disolución 1 M es 2 Nrd.

2 I– - 2 e– ↔ I2

En el siguiente caso vemos que el catión argéntico, puede actuar como oxidante, donde una solución 1 M es 1 Nox.

1 Ag+ + 1 e– ↔ Ag0

¿ cómo expreso concentraciones pequeñas?

Para expresar concentraciones muy pequeñas, trazas de una sustancia muy diluida en otra, es común emplear las relaciones partes por millón (ppm), partes por "billón" (ppb) y partes por "trillón" (ppt). El millón equivale a 106, el billón estadounidense, o millardo, a 109 y el trillón estadounidense a 1012.

Es de uso relativamente frecuente en la medición de la composición de la atmósfera terrestre. Así el aumento de dióxido de carbono en el aire debido al calentamiento global se suele dar en dichas unidades.