unidad iv disoluciones-20015

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Qumica General: Doctorado en Medicina Ciclo I-2015. Universidad de El Salvador

UNIVERSIDAD DE EL SALVADOR FACULTAD DE CIENCIAS NATURALES Y MATEMATICA

ESCUELA DE QUIMICA

UNIDAD IV DISOLUCIONES

QUIMICA GENERAL: DOCTORADO EN MEDICINA

CICLO I / 2015 OBJETIVO GENERAL:

El objetivo de esta unidad es que los estudiantes comprendan y analicen lo que son las

disoluciones, los factores que las afectan y cmo se clasifican; as como aplicar los

conocimientos sobre unidades de concentracin fsicas y qumicas, resolviendo

problemas relativos a stas; y adems, distinguir entre disolucin saturada, no saturada,

sobresaturada, diluida y concentrada, en funcin de la solubilidad.

1.0 Introduccin. El estudio de las disoluciones es muy importante ya que por medio de

estas se verifican las reacciones qumicas mucho ms rpido, debido a que los

componentes se encuentran a nivel microscpico, garantizando mayor superficie de

contacto entre los componentes que se quieren hacer reaccionar. Tambin son de suma

importancia porque nuestro organismo est constituido en su gran mayora por

disoluciones.

1.1. Componentes de una disolucin: Una disolucin esta formada por una sustancia

llamada soluto y otra llamada solvente

Soluto: Es aquel componente de la disolucin que generalmente se encuentra en menor

proporcin y corresponde a la sustancia que se disuelve.

Solvente: Es aquel componente de la disolucin que generalmente se encuentra en

mayor proporcin y corresponde a la sustancia que disuelve al soluto.

1.2. Concentracin: es la cantidad de soluto disuelta en una cantidad determinada de

disolvente.

1. 3. Concepto de disolucin.

Una disolucin es una mezcla homognea formada por dos o ms sustancias, que no

reaccionan entre s. Toda disolucin est formada por una fase dispersa llamada soluto y

un medio dispersante denominado disolvente.

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1.4. TIPOS DE DISOLUCIONES

Dependiendo de la naturaleza de las fases, las disoluciones pueden ser:

Slidas Lquidas Gaseosas

DISOLUCIN SOLUTO DISOLVENTE EJEMPLOS

Gaseosa Gas Gas Aire (N2, O2, He)

Lquida Lquido Lquido Alcohol en H2O

Lquida Gas Lquido O2 en H2O, CO2 en H2O

Lquida Slido Lquido NaCl en H2O

Slida Lquido Slido Hg/Ag (amalgama)

Slida Slido Slido Zn/Cu (Latn)

Slida Gas Slido Hidrgeno en Paladio

2.0. Caractersticas de las disoluciones

a) Presentan una sola fase, es decir, son homogneas y su composicin qumica es

variable

b) Las propiedades qumicas de los componentes de una disolucin no se alteran.

c) Las propiedades fsicas de la disolucin son diferentes a las del solvente puro: la

adicin de un soluto a un solvente aumenta su punto de ebullicin, disminuye su

punto de congelacin, y la presin de vapor de ste.

d) La cantidad de soluto y la cantidad de disolvente se encuentran en proporciones

que varan entre ciertos lmites. Normalmente el disolvente se encuentra en mayor

proporcin que el soluto, aunque no siempre es as.

e) Sus propiedades fsicas dependen de la cantidad de soluto: Ejemplo

Una disolucin HCl (cido clorhdrico) 12 mol / L tiene una Densidad = 1,18 g/cm3

Una disolucin HCl (cido clorhdrico) 6 mol / L tiene una Densidad = 1,10 g/cm3

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f) Sus componentes pueden separarse por cambios de fases como: fusin,

evaporacin, condensacin, destilacin, cristalizacin y tambin por cromatografa.

g) Son totalmente transparentes, es decir, permiten el paso de la luz, acepcin de las

disoluciones slido.

h) Sus componentes no pueden separarse por mtodos fsicos simples como

decantacin, filtracin, centrifugacin, etc.

i) i) Si se dejan en reposo durante un tiempo, las fases no se separan ni se observa

sedimentacin, es decir las partculas no se depositan en el fondo del recipiente.

2.1. Proceso de disolucin.

Las disoluciones se forman cuando las fuerzas de atraccin entre el soluto y el disolvente

son de magnitud comparable con la atraccin entre partculas de soluto partculas del

solvente.

La disolucin comprende dos procesos.

i. Solvatacin - interaccin entre el soluto y molculas del disolvente (diferente al agua). ii. Hidratacin interaccin entre el soluto y molculas de agua.

Hidratacin

La formacin de una solucin requiere cambios energticos para la separacin de

molculas entre soluto-soluto y/o disolvente -disolvente y la interaccin entre molculas

soluto disolvente, o sea:

a) Interaccin soluto soluto (energa reticular) b) Interaccin solvente solvente c) Interaccin soluto solvente (energa de solvatacin)

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2.2. Clasificacin de disoluciones slido liquido.

Por su contenido de soluto las disoluciones se pueden clasificar como:

a) Disolucin insaturada. Disolucin que contiene una cantidad menor de soluto que la

que contiene una disolucin saturada a una temperatura determinada en esta disolucin

la fase dispersa (soluto) y la fase dispersante (solvente) no estn en equilibrio a esa

temperatura; es decir, puede admitir ms soluto hasta alcanzar su grado de saturacin.

Ej.: a 25C, 100 g de agua disuelven 37,5 g de NaCl, es decir, a la temperatura dada, una

disolucin que contengan 20 g NaCl en 100 g de agua, es una disolucin no saturada.

b) Disolucin saturada: Es la disolucin que contiene la mxima cantidad de soluto que

se puede disolver en una cantidad dada de disolvente a una temperatura determinada, en

esta disolucin hay un equilibrio entre la fase dispersa y la disolucin, ya que a la

temperatura que se tome en consideracin, el solvente no es capaz de disolver ms

soluto. Ej.: una disolucin acuosa saturada de NaCl es aquella que contiene 37,5 g

disueltos en 100 g de agua 25C.

Si intentamos disolver 38 g de sal en 100 g de agua, slo se disolvera 37.5 g y los 0.5 g

restantes permanecern en el fondo del vaso sin disolverse.

d) Disolucin sobresaturada: disolucin que contiene mayor cantidad de soluto que una

disolucin saturada a una temperatura determinada. Esta disolucin es inestable, ya que

contiene disuelto ms soluto que el permitido para esa temperatura dada. Para preparar

este tipo de disolucin se agrega soluto en exceso, a elevada temperatura y luego se

enfra el sistema lentamente. Esta disolucin es inestable, porque al aadir un cristal muy

pequeo del soluto, o cualquier impureza induce la precipitacin; de igual manera sucede

con una disminucin brusca en la temperatura.

Disolucin: Insaturada Saturada Sobresaturada

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Tambien las disoluciones se pueden clasificar segn la cantidad relativa de soluto y

disolvente; tratndose as de una clasificacin cualitativa.

Disoluciones diluidas: cuando la proporcin del soluto con respecto al disolvente

es muy pequea.

Disoluciones concentradas: cuando la proporcin del soluto con respecto al

disolvente es alta.

Diluido Concentrado

La figura anterior puede comprenderse a partir de las diferentes intensidades del color.

3.0. Expresar el concepto de solubilidad

La solubilidad es una medida de la mxima cantidad de soluto que se disuelve en

una cantidad definida de disolvente a una temperatura determinada.

3.1. Factores que afectan la solubilidad:

a) Naturaleza del soluto y del disolvente. Las sustancias inicas y covalentes

polares son solubles en otras sustancias polares, las sustancias no polares o apolares

son solubles en sustancias no polares (lo semejante disuelve a lo semejante).

b) Temperatura: Al aumentar la temperatura se favorece el movimiento de las

molculas y hace que la energa de las partculas del slido sea alta y puedan

abandonar su superficie disolvindose. Para la mayor parte de los slidos disueltos en

un lquido al aumentar la temperatura aumenta la solubilidad; por otra parte, la

solubilidad de los gases en los lquidos disminuye al aumentar la temperatura.

c) Presin: En el caso de disoluciones donde el soluto es un gas y el solvente un

lquido, la solubilidad del gas es directamente proporcional a la presin de ese gas

sobre la disolucin. A mayor presin mayor solubilidad del gas en la disolucin.

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3.2. Factores que afectan la velocidad de disolucin

a) Tamao de partculas. Para que un slido se disuelva en un disolvente, la superficie

del slido debe estar en contacto con el disolvente; y los cristales ms pequeos tienen

mayor superficie de contacto por lo que se disuelven con mayor rapidez. A mayor

superficie de contacto mayor velocidad de disolucin.

b) Temperatura: En la mayor parte de los casos la velocidad de disolucin de un slido

aumenta con la temperatura, incrementando la energa cintica de las molculas y como

consecuencia, a mayor temperatura mayor velocidad de disolucin.

c) Grado de agitacin o mezclado: el efecto de la agitacin o mezclado es un proceso

cintico. A mayor agitacin de un slido en un lquido mayor ser la velocidad de

disolucin, aumentndose as la energa cintica de las partculas en la disolucin.

d) Concentracin: cuando pequeas cantidades de soluto se agregan al disolvente, la

velocidad de disolucin es mayor. A medida que la concentracin de la disolucin

aumenta y se acerca ms a la saturacin, la velocidad de disolucin disminuye

significativamente.

4.0. Formas de expresar la concentracin y sus unidades

Unidades fsicas de concentracin: %p/p, %p/v, %v/v y ppm. Unidades qumicas de concentracin: Molaridad, Normalidad, molalidad, osmolaridad.

4.1. Unidades fsicas de concentracin.

Porcentaje peso / peso, % p/p

% p /p =

Gramos de soluto

Gramos de disolucinx 100

Gramos de disolucin = gramos de soluto + gramos de disolvente

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Ejemplos:

1. Calcule el porcentaje en masa de CaCl2 presente en una disolucin que contiene 16.5 g de CaCl2 en 456 g de disolucin. 2. Cuntos gramos de disolvente se requieren para preparar una disolucin al 20 % en masa de CuSO4 que contenga 80 gramos de soluto? 3. Cul es el % de soluto y de disolvente en una disolucin de KOH que se prepara

adicionando 2 g de KOH hasta formar 20 g de disolucin

Porcentaje volumen / volumen (% v/v)

Ejemplos:

1. Calcule el % v / v de una disolucin que contiene 3 mL de metanol en 220 mL de

disolucin. 2. Encuentre los mL de soluto presentes en 220 mL de solucin al 5% v/v.

Porcentaje peso sobre volumen, % p/v:

% p / v =

Gramos de soluto

mL de disolucinx 100

Ejemplos:

1. Cul es el % p/v de dextrosa en una disolucin que contiene 10 g de soluto en 80 mL

de disolucin? 2 . Cul es el % p/v de una disolucin de NaOH si en 60 mL de ella hay 3 g de NaOH?

3. Cuantos gramos de HCl hay en 100mL de una disolucin de HCl que se encuentra en 80% en peso y d = 1.5g / mL? Partes por milln ( ppm ).

Las concentraciones de disoluciones muy diluidas se expresan a menudo en partes por

milln (ppm) o incluso en partes por billn (ppb). Estas unidades se emplean con

frecuencia para expresar niveles extremadamente bajos de sustancias txicas.

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solucinKg

solutomgppm

solucinL

solutomgppm

1g = 1000 mg = 1x106 g

1g = 1x10-3 mg = 1x10-6 g

mg = miligramo g = microgramo

Ejemplo: El lmite federal de plomo en el agua de alcantarilla es 0.015 ppm. Exprese esta concentracin en: a) mg/L y b) ppb Solucin:

a) La relacin 1 ppm = 1 mg/L proporciona el factor de conversin idneo.

Se multiplica la cantidad conocida (0.015 ppm) por el factor de conversin

1 mg/L

1 ppm= 0.015 mg/L0.015 ppm x

b) La conversin a ppb se puede hacer empleando la relacin 1 ppm = 1000 000 ppb

1 ppm

0.015 ppm x 1 x 106 ppb

= 15000 ppb

Ejercicios Propuestos. 1. Una muestra de disolucin acuosa de 500 mL tiene 4 mg de fluoruro (F). Cuntas

ppm de fluoruro hay en la muestra?

2. Calcule las partes por milln de soluto de cada una de las siguientes disoluciones:

a) 100 mg de Na+ en 800 mL de disolucin.

b) 2 mg de Al+3 en 2 litros de disolucin.

c) 200 g de NaCl en 300 mL de disolucin.

d) 4 x 103 g de Au en 800 mL de disolucin.

4.2. Unidades Qumicas de concentracin: Molaridad, Normalidad, molalidad Y Osmolaridad.

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M =n

v

n = numero de moles

V = volumen en litros (L)

Molaridad, (M): Es el nmero de moles de soluto contenido en un litro de disolucin.

M =Moles de soluto

Litro de disolucin

n =g

masa molar

V( litros) =M

n

Ejemplo.

a) Cuantos gramos de disolucin de cido ntrico concentrado debe utilizarse para

preparar 250 ml 2.0 M de HNO3, si el cido se encuentra a una concentracin del 70% en

masa y la densidad de esta disolucin es 1.42 g/ml. Calcular el volumen que se debe

utilizar

Solucin:

gHNO3 = 250 mL HNO3 x ( 2moles HNO3 ) x (63 g HNO3) x 100 g disolHNO3

1000 mL HNO3 1 mol HNO3

g HNO3 = 45 g HNO3

a)

b) ml HNO3 = 45.0 g HNO3 x 1 mL HNO3 = 31.7 ml HNO3

1.42 g HNO3

70 g HNO3

Ejercicios:

1. Calcule la molaridad de una disolucin que se prepar disolviendo 23.4 g de sulfato de

Sodio Na2SO4 en suficiente agua para formar 125 mL de disolucin.

2. Cuntos gramos de Na2SO4 se requieren para preparar 0.35 L de Na2SO4 0.50 M?

3. Partiendo de sacarosa slida, C12H22O11, describa cmo preparara 125 mL de

disolucin de sacarosa 0.15 M.

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Normalidad (N)

Es el nmero de equivalentes de soluto contenidos en un litro de disolucin, lo cual puede expresarse mediante la siguiente ecuacin:

Dnde:

# de eq =

Peso eq de sustancia

Gramos de soluto

Para calcular los pesos equivalentes en las sustancias, deber considerarse la funcin qumica de la que se trate (cidos, bases, sales, etc.).

1. Cuando se trate de cidos se deber dividir la masa molar del cido entre el nmero de hidrgenos sustituibles.

a) cido clorhdrico, HCl, Un hidrgeno sustituible

b) cido sulfrico, H2SO4, Dos hidrgenos sustituibles

c) cido fosfrico, H3PO4, Tres hidrgenos sustituibles

Ejemplos.

a) HCl

Peso eq. cidos

Masa molar

Nmero de hidrgenos=

Peso eq. del cido =36.5

g

1eq

mol

= 36.5g

eqmol

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b) H2SO4

Peso eq. cido =Masa molar

# de H

Peso eq. del cido =

98g

mol

2eqmol

g

eq49

c) H3PO4

Peso eq. cido =Masa molar

# de H

Peso eq. del cido

98g

3eq

mol

32.7g

eq

mol

2. Cuando se trate de bases se deber dividir la masa molar de la base entre el nmero b

de hidroxilos.

a) Hidrxido de sodio, NaOH, Un hidroxilo.

b) Hidrxido de calcio, Ca (OH)2, Dos hidroxilos.

c) Hidrxido de aluminio, Al (OH)3, Tres hidroxilos

Peso eq. bases =Masa molar

Nmero de grupos OH-

Ejemplo.

Peso equivalente del Al(OH)3 = 78 g.mol-1 / 3 equivalente.mol-1

= 26 g/equivalente

3. Cuando se trate de sales deber dividirse la masa molar de la sal entre la

valencia total del metal.

Peso eq.sales =Masa molar

Valencia

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Ejemplos:

Encuentre el peso Equivalente en las siguientes sustancias.

a) KBr

Peso eq.de salMasa molar

Valencia total del metal

Peso equivalente del KBr = 119 g.mol-1 / 1 equivalente.mol-1

= 119 g/equivalente

b) Ca(NO3)2

Peso equivalente del Ca(NO3)2 = 164 g.mol-1 / 2 equivalente.mol-1

= 82 g/equivalente

c) Al2(SO4)3

Peso equivalente del Al2(SO4)3 = 342 g.mol-1 / 6 equivalente.mol-1

= 57 g/equivalente

Ejemplo:

Encuentre el nmero de equivalentes presentes en 25 g de Na3PO4.

Solucin:

Paso1. Encontrar el Peso equivalente.

Peso eq.sal

164g

mol

3eq

mol

54.7g

eq

Paso 2. Sustituir el Peso equivalente en la ecuacin.

#eqg soluto

Peso eq.soluto

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#eq25g

54.7g

eq

0.46 eq

Ejemplo:

Encuentre la normalidad de 250 mL de disolucin que contienen 5 g de Ca (NO3)2. Masa

molar: Ca (NO3)2 = 164 g/mol.

Solucin:

Ecuaciones a utilizar:

Paso 1. Encontrar el Peso eq:

Peso eq.sales =

Masa molar

Valencia total del metal

= 164/2 = 82 g/eq.

Paso 2. Encontrar el #eq.

#eq5g

82g

eq

0.06 eq

Paso 3. Encontrar la Normalidad

N0.06 eq

0.25 L0.24

eq

L

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4.3. Relacin entre M y N

La normalidad se puede relacionar con la molaridad por la siguiente ecuacin:

Ejemplo:

Calcule la normalidad de una solucin 0.5 M de Na2SO4.

N = M x valencia total del sdio

N = 0.5 mol/L x 2 eq /mol = 1 eq / litro

Calcule la molaridad de una solucin 0.25 N de Na2SO4.

N = M x Valencia total del metal

Despejando M

M = N / Valencia total del metal

M = 0.25 eq/litros / 2 eq /mol = 0.125 mol/litros

Molalidad (m): Es el nmero de moles de soluto contenidos en un kilogramo

de disolvente.

Ejemplo: Calcular la molalidad de 125 gramos de disolucin de Na2CO3 preparada con 12.6 gramos de la sal. Masa molar = 106 g/mol.

Solucin:

Gramos de solvente = gramos de disolucin - gramos de soluto = 125 -12.6 = 112.4

gramos = 0.1124 kilogramos de disolvente.

Moles de soluto = 12.6 gramos / 106 gramos/mol = 0.119 moles

m = 0.119 moles / 0.1124 kilogramos = 1.06 molal

N = M x # equivalentes/ mol

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Ejercicios:

1. Calcule la molalidad de las disoluciones acuosas siguientes:

a) 13.0 g de benceno, C6H6, disuelto en 17.0 g de tetracloruro de carbono CCl4

b) 5.85 g de NaCl disuelto en 0.240 L de agua.

2. Cuntos gramos de Al2(SO4)3 se necesitan para preparar 87.62 g de

disolucin 0.016 m.

3. Se prepara una disolucin disolviendo 1.69 g de NaCl en 869 g de H2O. Cul es la

concentracin molal?

4. Cuntos gramos de AgNO3, se necesitan para preparar 300 cm3 de

solucin 1m?

4.4. Preparacin de disoluciones por dilucin

Mtodo que se utiliza para preparar disoluciones diluidas partiendo de disoluciones

concentradas, agregando solvente. Se puede hacer uso de cualquier unidad de volumen y

de cualquier unidad de concentracin, siempre y cuando se mantengan las mismas

unidades. En el proceso de dilucin la cantidad de soluto permanece constante. Entonces:

Cantidad de soluto inicial = Cinicial x Vinicial

Cantidad de soluto final = Cf inal x Vf inal Como las cantidades iniciales y finales de soluto son iguales: Cinicial x Vinicial = Cf inal x Vf inal

V1C1 = V2C2

V1C1 = volumen y concentracin inicial de la disolucin

V2C2 = volumen y concentracin final de la disolucin

Ejemplo:

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1. Calcule el volumen de cido clorhdrico concentrado, HCl 12.0 M, que se necesitan para preparar 500 mL de una disolucin 2.0 M

Solucin:

Paso 1. Escribir la ecuacin V1C1 = V2C2

Paso 2. Identificar el valor inicial y el final (despus de diluir)

V1 = ? V2 = 500 mL

C1 = 12.0 M C2 = 2.0 M

Paso 3. Despejar y sustituir los valores apropiados en la ecuacin

V1 =V2 C2

C1

V1 =500 mL x 2.0 M

12.0 M= 83.3 mL

2. Calcular el volumen necesario para preparar 250 mL de una disolucin 0.15 N a partir de otra disolucin de cido sulfrico 0. 12 M.

Solucin.

Paso 1. Clculo de la normalidad de la disolucin concentrada:

N = 0,12 mol / litros x 2 equivalente / mol = 0.24 N

Paso 2. V1C1 = V2C2

V1 x 0.24 = 250 x 0.15 V1 = 250 x 0.15 / 0.24 = 156.25 mL Nota. Este mismo problema se puede resolver si convertimos la Normalidad inicial a Molaridad. (Compare la respuesta) 6.0. Propiedades coligativas de las disoluciones

Propiedades Coligativas son aquellas que dependen nicamente de la cantidad de soluto.

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Las propiedades coligativas son:

a) Descenso de la presin de vapor del disolvente.

b) Elevacin ebulloscpica o aumento en el punto de ebullicin del solvente.

c) Descenso crioscpico o disminucin en el punto de congelacin del sovente.

d) Presin osmtica.

Disminucin de la presin de vapor del disolvente.

La presin de vapor de un disolvente es la presin parcial que ejerce un vapor sobre un

lquido. La presin de vapor de un disolvente desciende cuando se le aade un soluto no

voltil. ste efecto es el resultado de dos condiciones:

1. La disminucin del nmero de molculas del disolvente en la superficie libre.

2. La aparicin de fuerzas atractivas entre las molculas del soluto y las molculas

del disolvente, dificultando su paso a vapor.

Nota: Cuanto ms soluto aadimos, menor es la presin de vapor observada.

Elevacin ebulloscpica o aumento en el punto de ebullicin

La temperatura de ebullicin de un lquido es aqulla a la cual su presin de vapor iguala

a la presin atmosfrica.

Cualquier disminucin en la presin de vapor del solvente (como al aadir un soluto no

voltil) har necesario el incremento de la temperatura para poder igualar la presin de

vapor de la disolucin con la presin atmosfrica. La elevacin de la temperatura de

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ebullicin es proporcional a la fraccin molar del soluto agregado. Este aumento en la

temperatura de ebullicin (Te) viene expresado por la siguiente ecuacin:

Te = Ke m

Este ascenso en el punto de ebullicin, puede observarse en el grfico. La constante ebulloscpica (Ke) es caracterstica de cada disolvente (no depende de la

naturaleza del soluto) y para el agua su valor es 0,52 C/m, donde m es la molalidad.

Esto significa que una disolucin 1 molal de cualquier soluto no voltil en agua manifiesta

una elevacin ebulloscpica de 0,52 C.

Valores de Constante Ebulloscpica para diferentes solventes:

Descenso crioscopico o disminucin en el punto de congelacin

La temperatura de congelacin de las disoluciones es ms baja que la temperatura de

congelacin del disolvente puro (Ver Figura). La congelacin se produce cuando el estado

de agregacin del lquido se iguala al estado de agregacin del slido. Llamando Tc al

descenso crioscpico y m a la concentracin molal del soluto, se cumple que:

Solventes Ke (C/m)

Agua (H2O) 0,52

Benceno (C6H6) 2,53

CCl4 5,02 Etanol (C2H5OH) 1,22

Cloroformo (CHCl3) 3,63

Consecuencia de la

disminucin de la presin de vapor

la temperatura de ebullicin

de la disolucin es mayor

que la del disolvente puro.

Tc = Kc m

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Este descenso en el punto de congelacin, puede observarse en el grfico:

Siendo Kc la constante crioscpica del disolvente. Para el agua, este valor es 1,86

C/m. Esto significa que las disoluciones 1molal de cualquier soluto en agua congelan a -

1,86 C.

Constantes crioscpicas para diferentes solventes:

Osmosis y Presin osmtica La smosis es un fenmeno que sucede cuando dos disoluciones de diferente

concentracin estn separadas por una membrana semipermeable; el disolvente migra

desde la disolucin de baja concentracin hacia la disolucin de alta concentracin,

pasando a travs de la membrana semipermeable.

Una membrana semipermeable permite que slo ciertas molculas pequeas de solvente

pasen a travs de ella, pero restringe el movimiento de molculas ms grandes. En la

mayora de los casos las molculas pequeas, tales como el agua, experimentan

smosis.

Solventes Kc (C/m)

Agua (H2O) 1,86

Benceno (C6H6) 5,12

Etanol (C2H5OH) 1,99

cido actico (CH3COOH) 3,90

Naftaleno (C10H8) 6,90

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La figura a continuacin muestra una disolucin de NaCl separada del disolvente por una

membrana semipermeable, que permite el paso del agua pero no de la sal, el agua tiende

a atravesar la membrana, pasando de la disolucin ms diluida a la ms concentrada.

El equilibrio se alcanza cuando a los dos lados de la membrana se igualan las

concentraciones, ya que el flujo neto de agua se detiene.

.

Analicemos la smosis y presin osmtica con el ejemplo siguiente:

La Figura a) muestra volmenes iguales de dos disoluciones de NaCl, separadas por una

membrana semipermeable. En el lado derecho hay una disolucin de NaCl 1.0 M y en el

izquierdo una disolucin 0.50 M de NaCl. Durante la smosis el agua fluye de la

disolucin ms diluida (0.50 M) a la disolucin ms concentrada (1.0 M), hasta que las

concentraciones de las dos disoluciones sean iguales: Figura b) NaCl 0.75 M. Esto es

debido a la existencia de una diferencia de presin de vapor entre las dos disoluciones. El

equilibrio se alcanza cuando a los dos lados de la membrana se igualan las

concentraciones, ya que el flujo neto de agua se detiene.

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Presin osmtica

La presin osmtica () de una disolucin es la presin que se requiere para detener el proceso de la smosis figura c), y es igual a la presin externa (P).

C) La presin osmtica es directamente proporcional a la concentracin de partculas en la

disolucin. A medida que aumenta la concentracin de partculas, la presin osmtica

tambin aumenta.

Matemticamente se puede calcular la presin osmtica por medio de la siguiente ecuacin:

= M R T

V = nRT. Al despejar = nRT = M RT V Donde M = Molaridad de la disolucin R = Constante de los gases (0.08206 L (atm)/mol( K) T = Temperatura absoluta en grados Kelvin Ejemplo: Se midi la presin osmtica de una disolucin acuosa de una protena con el fin de

determinar su masa molar (Peso molecular). La disolucin contena 3.50 mg de protena

disuelta en suficiente agua para formar 5.00 mL de disolucin. La presin osmtica de la

disolucin a 25C fue de 1.54 torr.

Calcule la masa molar de la protena.

Anlisis y estrategia:

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Nos dan la temperatura t = 25C y la presin osmtica = 1.54 torr. La temperatura absoluta ser: K = 273 + C , 273 + 25C = 298 K

= 1.54 torr x torr

atm

760

1= 0.002 atm

Conocemos el valor de R, as que podemos utilizar la ecuacin: V = nRT

Si = n/V RT entonces = M RT de donde M = RT

Sustituyendo valores:

Masa molar = g /M x L = 0.0035 g / 8.18 x10-5 mol/L x 0.005 L = 8,552 g/ mol Comentario: Las mediciones de la presin osmtica son una forma excelente para determinar las masas molares de molculas grandes.

Ejercicio.

Se prepara una muestra de 50.00mL de una disolucin que contiene 1.08 g de una

protena del plasma sanguneo, seroalbmina humana. La disolucin tiene una presin

osmtica de 5.85 mmHg a 298 K. Cul es la masa molar de la albmina?. R/ = 6.86

x104 g/mol.

Tonicidad de una disolucin

Debido a que las clulas vivas poseen membranas semipermeables, la smosis es

importante para mantener el balance adecuado de los fluidos dentro de la clula.

La smosis no ocurre si la clula est rodeada por una disolucin que contenga la misma

concentracin de partculas de soluto.

Si comparamos las presiones osmticas de varias disoluciones podemos encontrar tres casos:

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a) Disoluciones isotnicas. Son aqullas que manifiestan la misma presin osmtica que la disolucin de referencia.

b) Disoluciones hipotnicas. Son aqullas que manifiestan menor presin osmtica que

la disolucin de referencia.

c) Disoluciones hipertnicas. Son aqullas que manifiestan mayor presin osmtica que la disolucin de referencia

La membrana del eritrocito (glbulo rojo) puede considerarse como una membrana

semipermeable, que permite el paso del agua, pero no de las sales. En un medio

isotnico (de igual presin osmtica), el eritrocito permanece inalterable. Si el eritrocito

se introduce en agua destilada o en un medio hipotnico el agua atravesar la

membrana hacia el citoplasma, con lo que aumenta el volumen celular, distendiendo la

membrana hasta que llega un punto en que sta se rompe. Este fenmeno se conoce con

el nombre de hemlisis. Si el eritrocito se pone en un medio hipertnico (de mayor

presin osmtica), el agua sale del eritrocito hacia el exterior, con lo cual su volumen

disminuye, y la membrana se retrae, de forma que ofrece al microscopio un aspecto

estrellado, a este proceso se le conoce como crenacin.

Medio Isotnico Medio Hipotnico Medio Hipertnico

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Resulta, por tanto, vital para la integridad de la clula que la presin osmtica del

medio intersticial sea constante.

Osmolaridad (Osm): Es el nmero de osmoles/ litro de disolucin

La osmolaridad es la medida usada por farmacuticos y mdicos para expresar la

concentracin total (medida en smoles / litro en vez de en moles/litro como se hace en

qumica) de sustancias en disoluciones usadas en medicina. El prefijo "osmo-" indica la

posible variacin de la presin osmtica en las clulas, que se producir al introducir la

disolucin en el organismo. En un organismo normal la concentracin est alrededor de

300 miliosm (0.300 osmoles), similar a una solucin al 0,9 % de NaCl).

Una solucin o disolucin de NaCl 0.1M nos dara 0.1 moles de Na+ y 0.1 moles de Cl-

por litro, siendo su osmolaridad 0.2. Si se inyecta esa disolucin a un paciente sus clulas

absorberan agua hasta que se alcanzase el equilibrio, provocando una variacin en la

presin sangunea.

El Osmol se define como un mol de cualquier combinacin de partculas ionizables.

1 osmol es la cantidad de sustancia que contiene 1 mol de partculas.

Osm = M x No de partculas ionizables

Unidades: Osm =Osmoles

Litros (L)

Unidades de particulas: =Osmol

Mol

M = Molaridad

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Ejercicio.

Encuentre el nmero de partculas que se producen al disolver en agua 1 mol de las siguientes sustancias:

Ejercicios

Se tiene una disolucin de cido clorhdrico concentrado, 37 % p/p, d = 1.19 g/ml.

Calcule la M, N, Osmolaridad y m.

unidad iv disoluciones-20015

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