Instituto Secundario Escuela Particular Moderna

mayo 18, 2010

SOLUCIONES 2010

Filed under: General — iepm @ 3:05 am

Iepm – Química 4to año

SOLUCIONES

 

Nota: las SOLUCIONES se denominan también DISOLUCIONES, que para este  caso se consideran términos  sinónimos, por lo que recurriremos indistintamente a una u otra palabra para designarlas.-

Definiciones:

Las soluciones son sistemas homogéneos formados por dos o más especies químicas o sustancias puras.-

Las sustancias que las componen, cuando están separadas, pueden estar en estado sólido, líquido o gaseoso.-

También las soluciones resultantes pueden presentarse en cualquiera de los tres estados: sólido, líquido o gaseoso.-

En toda solución reconocemos dos componentes a los que llamamos, respectivamente  SOLVENTE y SOLUTO.-

SOLVENTE:  es aquella sustancia componente cuyo estado físico es el mismo que el de la solución terminada y en general (aunque no siempre) es la  más abundante.-

SOLUTO: es la sustancia que puede presentarse, antes de la disolución, en un estado distinto al de la solución. Generalmente (aunque no siempre) es menos abundante que el otro.-

Ejemplo:

Si disolvemos 180 g de nitrato de plata en 120 g de agua. La solución resultante es líquida, por lo que llamaremos solvente al agua (mismo estado que la solución terminada) y soluto al nitrato de plata que, aunque es más abundante su estado inicial es sólido (distinto de la solución)

Casos de soluciones

Dependiendo del estado inicial del soluto y del solvente, podemos distinguir una variedad de soluciones, algunas de las cuales son muy comunes y tienen gran importancia en el mantenimiento de la vida en el planeta, tal como puede verse en el siguiente cuadro:

   SOLVENTE                            SOLUTO                            EJEMPLO

 

  Sólido                                          sólido                                  aleaciones: bronce (cobre, cinc, estaño)

                                                        líquido                                   amalgamas :mercurio y oro o plata etc.

                                                        gas                                    hidrógeno ocluido en paladio

______________________________________________________________________

   Líquido                                          sólido                                          sal en agua

                                                        líquido                             agua y alcohol

                                                        gas                                          oxígeno en agua

______________________________________________________________________        

   Gaseoso                                          sólido                                yodo volatilizado en el aire                                                                                    líquido                                agua en la atmósfera (humedad)

                                                        gas                                aire: oxígeno, argón,vapor de agua,etc     

                                                                                  en nitrógeno

______________________________________________________________________

 

 

 

 

 

 

 

Soluciones diluidas y saturadas:

Cuando agregamos soluto a un solvente, observamos la formación de la solución. Si cada gramo  de soluto agregado se disuelve, decimos que la solución es diluida ,  pero llega un momento en que el soluto que agregamos no se disuelve y en cambio, precipita (en caso de tratarse de un soluto sólido). Decimos entonces que la solución está saturada.-.

La experiencia prueba que el grado de saturación , es decir, la cantidad de soluto que admite una determinada cantidad de solvente depende de la temperatura de la solución. Definimos entonces:

 

Saturación: una solución está saturada a una determinada temperatura cuando no admite más soluto a esa temperatura.

 

Curvas de solubilidad:

Basados en este principio, se trazan para distintas combinaciones soluto/solvente, curvas llamadas  curvas de solubilidad  que muestran la cantidad de soluto que admite una determinada cantidad de solvente (generalmente100g) a distintas  temperaturas

 

Sobresaturación:

Si, procediendo con mucho cuidado y precaución bajamos la temperatura de una solución saturada, podremos observar que no ocurre nada significativo. . Hemos logrado así una solución que tiene  mas cantidad de soluto disuelto que el que corresponde a  ese solvente a la temperatura disminuida.

Este tipo de solución, es decir , la que  tiene más soluto que el que le corresponde a una determinada temperatura,  se denomina solución sobresaturada y aparenta estar en equilibrio.-

Sin embargo, si agregamos un grano más de soluto más o si golpeamos suavemente la pared del recipiente, o revolvemos con una pajilla, observaremos que todo el exceso de soluto  precipita, demostrando que el equilibrio observado era inestable

 

              ESTEQUEOMETRÍA DE LAS SOLUCIONES

Concentración:

Se llama “estequeometría” de las soluciones,  a la relación de la cantidad de soluto con la de solvente o de solución a una determinada temperatura.-

Hay varias formas de expresar la concentración de una solución. En este curso analizaremos las siguientes:

a) Gramos de soluto por 100 g de solvente

b) Gramos de soluto por 100 g de solución. Lo llamaremos % m/m

c) Gramos de soluto en 100 ml de solvente

d) Gramos de soluto en 100 ml de solución.– Lo llamaremos % m/V

e) Molaridad: es el número de moles de soluto de una solución, por cada 1000 ml

   (Un litro) de solución. Se designa con el número de M  (está entendido que es por l litro de solución) eje: 0,5 M   ó   2M ,etc.

f) Molalidad : es el número de moles de soluto de una solución , por cada 1000 g de   solvente. Eje.: Se expresa así: Molalidad = 1,3 molal. Significa 1,3 M por 1000g de    solvente

 

 

 

PROBLEMAS Y EJERCICIOS

1º) Una solución acuosa contiene 10 g de sal en 40 g de solución . Expresar la concentración

  a) En gramos de sal por 100 gramos de agua

  b) En gramos de sal por 100 gramos de solución (% m/m)

    Respuestas:a)

                            10 g sal + X g de agua = 40 g de solución  por lo tanto

                                              X g de agua = 40 g de solución – 10 g de sal

                                               X g de agua = 30 g

                                 hacemos ahora una regla de tres:

                            40 g de agua              —————— 10 g sal

                               100 g de agua   —————— X g sal

                                                                100 g agua10 g sal

                                                          X = —————————  = 33,33 g sal

                                                                           30 g agua

               Respuesta a)  la solución tiene 33,33 g de sal cada 100 g de agua

              b)

                            40 g de solución—————— 10 g sal

                               100 g de solución —————— X g sal

                                                                100 g solución10 g sal

                                                          X = ———————————-=  25,00  g sal

                                                                           40 g solución

               Respuesta b) la solución tiene 25,00  g de sal cada 100 g de solución

 

2º) Se disuelven 14 g de ácido en 1000 g de agua . La densidad de la solución es 1,06

     g/cm3.

    Expresar la concentración en gramos de ácido por litro (1000 cm3) de solución

    Respuesta: planteamos la siguiente regla de tres

                            1,06 g  solución   —————— 1 cm3 de solución

                               1000 g de solución —————— X cm3

                                                                1000 g solución .  1 cm3

                                                          X = ———————————-=   943,4 cm3 agua                                                                                            1,06 cm3

                            Planteamos una nueva regla de tres

                            14 g ácido  —————— 943,4 cm3 agua

                                        X g ácido——————  1000 cm3  agua

                                                                1000 cm3 agua14 g ácido

                                                          X = ——————————————–=   14,8 g ácido

                                                                      943,4 cm3 de agua

              Respuesta: La concentración de la solución es: 14,8 g de ácido por litro

                                (1000 cm3)de  solución

 

3º) Se requiere preparar solución de sal en agua, de modo que la concentración resultante  sea de 15 g de sal por cada 100 g de agua . Se dispone de 50 g de sal .

Calcular: a) Qué cantidad de agua se necesita para utilizar toda la sal?

                 b) Qué cantidad de solución se podrá  preparar ?

 

 

 

 

Respuesta:     a) Planteamos una regla de tres

                            15 g sal  —————— 100 g agua

                                      50 g sal  ——————  X g   agua

                                                                50 g sal100 g agua

                                                          X = —————————-   =  333,33 g agua

                                                                      15 g sal

                      b) Si utilizamos 50 g de sal y 333,33 g de agua , la cantidad total de solución es la suma de la sal más el agua , es decir : 50 g + 333,33 g  =  383,33 g

Respuestas: a) Se requieren 333,33 g de agua  b)Se prepararán   383,33 g solución

 

4º) Cuántos gramos de cloruro de calcio (Ca Cl2 ) se necesitan para preparar:

         a) 400 cm3 de solución acuosa 0,5 M                                                                                                 

          b) 3  l de solución acuosa 3 M

          c) Molalidad del caso  a) si la densidad del agua es 1g/cm3

          d) Molalidad del caso b) idem   

Respuestas:a) la masa atómica del Ca = 40 y la del  Cl= 35 por lo tanto la masa

                            Molecular del Ca Cl2 = 40 + 2 x 35 = 110

                            1 mol de Ca Cl2 = 110 g, por lo  tanto  0,5 M = 55 g

                        Planteamos la regla de tres

                           55 g Ca Cl2  —————— 1000 cm3  ( 1 litro) de solución

                           X g Ca Cl2   ——————   400 cm3 de solución

                                                                400 cm3solución55 g Ca Cl2

                                                          X = —————————————-   =  22 g Ca Cl2

                                                                1000 cm3 solución

b) planteamos la regla de tres para la solución 3 M

                           Solución 1 M  Ca Cl2  —————— 110 g  Ca Cl2 por litro

                           Solución 3 M Ca Cl2   ——————   X g  Ca Cl2 por litro

                                                                3 M  Ca Cl2110 g por litro

                                            X = —————————————-   =  330 g Ca Cl2 por litro

                                                             1 M Ca Cl2

       Planteamos una nueva regla de tres

                             1 L solución 3 M ———————–   330 g Ca Cl2

                              3 L solución 3 M ———————–   X g Ca Cl2

 

                                                        3 L solución 3 M  . 330 g Ca Cl2

                                                          X = —————————————-   =  990 g Ca Cl2

                                                             1 L solución 3 M 

 

6º) Una disolución de ácido sulfúrico al 15 % masa /masa a 20°C . Hallar su Molalidad

        Molalidad = moles de soluto en 1000 g de solvente

        Una solución 15 %m/m significa 15 g de SO4H2 en 100 g de solución.

         Esto significa   15 g de soluto en 85 g de solvente

         Planteamos la siguiente regla de trres:

                                          15 g soluto —————–  85 g solvente

                                     X g soluto —————-  1000 g solvente

                                                   1000 g solvente . 15 g soluto

                                        X =   ————————————-  =  176,5 g soluto

                                                             85 g solvente

  

 

         1 Mol de soluto SO4H2 = 32 + 4 x 16 + 2  = 98 g

                                     1 Mol soluto          —————–  98 g

                                      X Mol de soluto    —————-  176,5 g

                                                     176,5 g . 1 Mol de soluto

                                            X = .——————————–  =  1,80 Moles

                                                                98 g

           Respuesta: la solución es 1,80 molal

 

 

PROBLEMAS DE SOLUCIÓN MOLAR Y MOLAL

 

1°) Calcular cuánto gramos de agua hay en un MOL de agua (H2O)

Una molécula de agua está formada por  2 átomos de hidrógeno y 1 átomo de oxígeno

La masa de la molécula es la suma de las masa de los componentes:

-Masa de hidrógeno (Z = 1 de la TABLA DE MENDELEIEV) es = 1

por lo tanto : masa de los dos hidrógenos: 2 x 1                                                         =               2

-Masa del oxígeno (Z = 8) es 16 , por lo tanto  1 x 16                                           =               16

                                                                                                                                                ________

       Masa de una molécula de agua                                                                                     =         18

Por definición: 1 MOL de agua es la masa molecular expresada en gramos

                               En nuestro caso 1 MOL de agua = 18 gramos  de agua

                                                                                                                                           

2°) Cuántos gramos de ácido sulfúrico (SO4H2)  se necesitan para preparar  UN LITRO SOLUCIÓN  acuosa 1 MOLAR

 

RESPUESTA:

La solución acuosa 1 MOLAR de ácido sulfúrico significa disolver 1 MOL de ácido sulfúrico en agua, de modo de obtener 1000 ml (1 litro) de SOLUCIÓN. 

Se requiere, por lo tanto, calcular  cuántos gramos son UN MOL de ÁCIDO SULFÚRICO

 

La fórmula del ácido sulfúrico es : SO4H2 . Esto significa que una molécula de ÁCIDO SULFÚRICO está formada por un átomo de azufre + 4 átomos de oxígeno + 2 átomos de hidrógeno.-

Cálculo de   la masa de una molécula de ácido sulfúrico:

 

-Masa atómica del azufre (z = 16)   = 32 por lo tanto  32 x 1                             =                 32

-Masa atómica del oxígeno (Z=8)   = 16 

por lo tanto 4 átomos de oxígeno :  4x 16                                           =                  64

-Masa atómica del hidrógeno (Z = 1)  = 1 , por lo tanto

                                                        2 átomos de hidrógeno: 2x 1                                           =                2

                                                                                                                                                 _________

                                                                                                                                            =              98

 

MASA MOLECULAR DEL  ÁCIDO SULFÚRICO              

 

Por definición:

Un MOL de una substancia  es SU MASA MOLECULAR EXPRESADA EN GRAMOS

En nuestro caso 1 MOL de ÁCIDO SULFÚRICO – (SO4H2 )  =   98  GRAMOS

RESPUESTA: Se necesitan 98 g de ácido sulfúrico para preparar una solución acuosa 1 MOLAR de ácido sulfúrico

 

2°) Cuántos gramos de ácido sulfúrico se necesitan para prepara una solución

5 MOLAR?

Deberemos averiguar cuántos gramos son 5 MOLES de ácido sulfúrico -SO4H2

Ya sabemos que 1MOL de ácido son 98 g , por lo que podemos hacer la siguiente regla de tres:
                            1 MOL                                           98 g

                            5 MOLES                                           X

 

              X 5  MOLES x 98 g       =   490 g de ácido

                                1 MOL

 

RESPUESTA: SE NECESITAN 490 g DE ÁCIDO SULFÚRICO PARA PREPARAR UNA SOLUCIÓN 5 MOLAR

Soluciones Pág.: 1/6

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