Disoluciones

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Disoluciones

Unidades de concentración

Una disolución es una mezcla homogénea de uno o más soluto(s) (sustancia disuelta que está en menor proporción) distribuido en un disolvente (sustancia que produce la disolución, está en mayor proporción y determina el estado de agregación en el que se encuentra la disolución).

Disoluciones

Clasificación de las disoluciones de acuerdo a:

1. Tipo de disolvente 2. La concentración

Disoluciones

1. Tipo de disolvente

Disoluciones

a. Soluciones sólidas

1. Sólido - sólido. : Aleaciones 2. Gas – sólido : catalizador de

H2/Pt

3. Líquido – sólido : Amalgamas

Disoluciones

b. Soluciones líquidas

1. Líquido - Líquido : Agua/Etanol 2. Sólido - Líquido : Salmuera Suero

fisiológico 3. Gas – Líquido : Soda

Disoluciones

c. Soluciones Gaseosas

1. Gas – Gas : Aire 2. Líquido - Gas : Niebla 3. Sólido – Gas : Polvo en el aire

Disoluciones

2. En cuánto a la concentración

Disoluciones

Ejemplo1. A 0 ºC la solubilidad del NaCl es

de37,5 g/100 g H2O.A la Tº dada:Clasifica las siguientes disoluciones.

a) Una disolución que contenga 37,5 g

de NaCl en 50 g de aguab) Una disolución que contenga 20

g NaCl en 100 g de agua.c) Una disolución que contenga

18,75 g NaCl en 50 g de agua.

Disoluciones

Solubilidad

Solubilidad:1.- Máxima cantidad de soluto en gramos que se puede disolver en 100 g de disolvente a una Tº dada. 2.-Cantidad de soluto requerido para formar una disolución saturada.

Þ A 20ºC y 1 atm de presión una disolución saturada contiene:

· 204 gr de sacarosa en 100 gr de agua. · 0.00138 moles de O2 por litro de agua.

Disoluciones

Disolución diluida: Una disolución donde puede ser disuelto más cantidad de

soluto.Disolución saturada:

Una disolución donde no se puede disolver más cantidad de soluto, y se establece un equilibrio entre las moléculas en estado sólido y en disolución.

Disolución sobresaturada:Una disolución en la cual se disuelve más soluto que en una

disolución saturada..

Solubilidad

Disoluciones

Unidades de concentración

Molaridad

M=

moles de soluto

litros de disolución

Preparación de disoluciones diluidas a partir de disoluciones más concentradas:

nº moles en disoluc. concentrada = nº de moles en disoluc diluida

McVc= MdVd

Molalidad

m =

moles de soluto

Kg de disolvente

Disoluciones

Unidades de concentración

Fracción molar:

XA =moles de A

moles totales

xi= xA+xB+....= 1 % en masa

% masa =masa de soluto

masa total de disolución

ppm = masa de soluto

masa total de disoluciónx 106 = % masa x 104

Para disoluciones muy diluidas se utilizan:

ppm: partes por millón (g/g, mg/L)

ppb: partes por billón (ng/g, g/L)

ppt: partes por trillón (pg/g, ng/L)(Nota: 1.0 L para densidad 1.0 g/mL = 1000 g)

Disoluciones

Aplicación: cálculo de concentraciones

1. Una disolución contiene 8,5 g de NaNO3 por cada 500 g de disolución.

a) Calcula su % m/m e interpreta este valor obtenido.

b) Calcula la masa de soluto contenida en 100 g de disolución

c) Calcula la masa de soluto contenida en 100 g de disolvente

Disoluciones

2. Ejemplo

Disoluciones

3. EjemploSe mezclan 5,00 g de

ácido Clorhídrico (HCl) , (M.M = 36,5 g/mol)

con 35,00 g de agua, formándose

una disolución cuya densidad a 20 ºC

es de 1,060 g/cm3. Calcule: a) El tanto por ciento en masa. b) La concentración en gramos por litro

c) La Molaridad. Interpreta el valor

obtenidod) ¿Qué volumen de ésta disolución

contiene 3,89 g de HCl?¿Cuál es la masa de

agua?

Disoluciones

Fundamentos de la solubilidad

Factores que afectan a la solubilidad:

» Interacciones soluto-disolvente

» Efecto de la temperatura

» Efecto de la presión

Disoluciones

- La solubilidad de lo compuestos iónicos en agua (varía de unos compuestos a otros) depende de un equilibrio entre dos fuerzas, ambas de naturaleza eléctrica.

a) Fuerzas de atracción entre las moléculas de agua y los iones, que tienden a disolver el sólido. (Ej. NaCl, NaOH)b) Fuerzas de atracción entre iones con cargas opuestas, que tienden a mantenerlos en

estado sólido. (Ej.BaSO4, CaCO3)

Disoluciones

Interacciones soluto-disolvente

- Dos sustancias que tienen el mismo tipo y magnitud de fuerzas intermoleculares serán solubles entre sí.

- La solubilidad de las sustancias no polares en agua es muy pequeña, y en general los compuestos orgánicos no son solubles en agua. Sin embargo, existen unos pocos compuestos orgánico solubles en agua como el metanol, etanol y el etilenglicol. Todos ellos poseen grupos –OH en la molécula, observándose un aumento de la solubilidad por interacciones por puentes de H.

etanol etilenglicol glicerol

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Proceso de disolución

Disoluciones

Disolución de sólidos en líquidos

sólido + líquido disolución Hdisolución 0

La solubilidad de los sólidos aumenta con la temperatura.

Tª

Solubilidad

Efecto de la temperatura sobre la solubilidad

Disoluciones

Fundamentos de la solubilidad

Disoluciones

Disolución de gases en líquidos

gas + líquido disolución Hdisolución 0

Fundamentos de la solubilidad

La solubilidad de los gases disminuye al aumentar la Tª.

Disoluciones

Fundamentos de la solubilidad

Disoluciones

Efecto de la presión sobre la solubilidad

Fundamentos de la solubilidad

La presión tiene un efecto importante sobre la solubilidad para los sistemas gaseosos. A una Tª determinada, el aumento de presión implica un incremento en la solubilidad del gas en el líquido.

Cg = k Pg

Ley de Henry:

Cg= Concentración del gas en la disoluciónPg= Presión parcial del gas sobre la disolución

Disoluciones

Propiedades coligativas

Las propiedades de la disolución dependen de la concentración de partículas de soluto, más que de su naturaleza y se denominan propiedades coligativas:

- Descenso de la presión de vapor- Presión osmótica- Aumento del punto de ebullición- Descenso del punto de congelación

Descenso de la presión de vapor (Ley de Raoult)

Al añadir un soluto a un disolvente puro, se produce una disminución de la presión de vapor del dte. La relación

entre la presión de vapor del disolvente (PA) sobre la disolución

y la concentración se expresa mediante la ley de Raoult:

PA = A P° P°= Presión de vapor del dte puro

Disoluciones

Propiedades coligativas

Pbenzene = benzene P°benzene = (0.500)(96.1 mm Hg) = 47.6 mm Hg

Ptoluene = toluene P°toluene = (0.500)(28.4 mm Hg) = 14.2 mm Hg

Ptotal = Pbenzene + Ptoluene = 61.8 mm Hg

Determinación de la presión de vapor en disoluciones ideales y de la composición del vapor en el equilibrio.

La presión de vapor del benceno y tolueno puro a 25ºC son 95.1 y 28.4 mm Hg, respectivamente. Se prepara una disolución donde la fracción molar para ambos es 0.5. ¿Cuáles son las presiones parciales de benceno y tolueno en la disolución? ¿Cúal es la presión de vapor total?

¿Cuál es la composición del vapor en el equilibrio en una disolución de benceno-tolueno?

benzene = Pbenzene/Ptotal = 47.6 mm Hg/61.89 mm Hg = 0.770

toluene = Ptoluene/Ptotal = 14.2 mm Hg/61.89 mm Hg = 0.230

Disoluciones

Elevación del punto de ebullición

» El punto de ebullición de una disolución es mayor que el punto de ebullición del disolvente puro.

» Esto se debe a la disminución en la presión de vapor en la disolución (Ley de Raoult). Se deben alcanzar Tª más altas antes de que hierva, es decir, antes de que su presión de vapor iguale la presión externa.

Te= Te- Teo = ke molalidad

donde:

Te es el punto de ebullición de la disolución

Teo es el punto de ebullición del disolvente puro

ke constante molal del punto de ebullición

Propiedades coligativas

Disoluciones

Descenso del punto de congelación

» El punto de congelación de una disolución es menor que el punto de congelación del disolvente puro.

» Esto es consecuencia directa de la disminución en la presión de vapor del disolvente por el soluto. El disolvente puro se separa cuando la disolución se congela.

Tf= Tfo - Tf = kf molalidad

donde:

Tf es el punto de congelación de la disolución

Tfo es el punto de congelación del disolvente puro

kf constante molal del punto de congelación

Propiedades coligativas

Disoluciones

Propiedades coligativas

Diagrama de fases:

Disoluciones

Propiedades coligativas

- Líquidos anticongelantes para

coches:

Disolución de etilenglicol (soluto no

volátil con alto punto de ebullición) en

agua.

Aplicaciones:

Disoluciones

Propiedades coligativas

Evaporación y condensación

- Situación experimental:

Agua pura Disolución concentrada

Disolución diluida

Vacío

La fuerza motriz responsable del proceso es la presión de vapor de agua en los vasos.

El agua se desplaza desde la región en la que su presión

de vapor o fracción molar es alta (x1 = 1 para el agua pura), a

otra en la que la presión de vapor o fracción molar es baja (x1 1

para una disolución de azúcar)

tiempo

Disoluciones

Propiedades coligativas

Presión osmótica

El proceso de transferencia de disolvente puro a través de una membrana semipermeable desde una disolución diluida a otra más concentrada, se llama ósmosis.

Disoluciones

πV = nRT

π = RTn

V = M RT

Como consecuencia de la ósmosis el nivel de agua asciende por una de las ramas de la U:

La presión osmótica () es la presión requerida para parar el proceso de ósmosis, y es igual a la presión externa (P).

»Si P < , la ósmosis tiene lugar en sentido normal.

M – molaridad de la disoluciónR – Constante de los gases (0.08206 L(atm)/mol(K))T – Tª en Kelvin

Propiedades coligativas

Disoluciones

Propiedades coligativas

»Si P > , las moléculas de agua atraviesan la membrana des de la disolución hacia el agua pura. Este proceso se denomina ósmosis inversa, y se utiliza para obtener agua potable a partir de agua de mar.

Agua pura Agua de mar

Presión

Disoluciones

Las propiedades coligativas están referidas para sustancias tipo “no electrolito”, pero podemos determinar el efecto de la disolución de un soluto de tipo iónico introduciendo un factor de “corrección” en las distintas ecuaciones vistas anteriormente, denominado factor de Van´t Hoff (i).

Para las disoluciones acuosa de electrolitos:

Tf= 1,86ºC/m x molalidad x i

Te= 0,52ºC/m x molalidad x i

= M x R x T x i

Donde i= nº de moles de iones por mol de electrolito.ej: i (NaCl) = 2

i (MgSO4) = 2

i (CaCl2) = 3

Propiedades coligativas de los electrolitos

Propiedades coligativas