Propiedades físicas de las disoluciones.

Estado Gaseoso, Sólido y Líquido

1.- Atracciones Intramoleculares

Enlaces Iónicos y Covalentes

2.- Atracciones Intermoleculares

Fuerzas de Van der Waals o Fuerzas de London, puentes de hidrógenos

Propiedades que resultan de las fuerzas Intermoleculares

a) Viscosidad

b) Presión de vapor

c) Capilaridad

d) Tensión superficial

SOLUCIONES

SOLUTO + SOLVENTE

Soluto: Componente que se encuentra en menor proporción. Ej. Sólido, liquído, gas

Solvente: Componente que se encuentre en mayor proporción. Ej. SólidoLíquido, gas.

Estados de dispersión

1) Dispersión gruesa Tamaño de partícula > 100 nm

2) Dispersión coloidal Tamaño de partícula 100 - 1 nm

3) Dispersión Molecular Tamaño de partícula < 1 nm(verdadera solución)

Nombre Fase dispersa

Fase continua

Ejemplo

Sol sólido líquido Leche descremada

Espuma gas líquido Cremas batidas

Espuma sólida

Gas sólido Sólido Helados, pan

Emulsión Líquido líquido mayonesa

Gel Líquido Sólido gelatinas

Expresión de la concentración de una disolución

1.- Porcentaje en peso/peso (% P/P):

%P/P = g soluto x 100 g disolución

2.- Porcentaje en peso/volumen (% P/V):

%P/P = g soluto x 100 mL disolución

3.- Porcentaje en peso/volumen (% V/V):

% V/V = mL soluto x 100 mL disolución

4.- Molaridad (M):

M = moles de soluto L disolución

M = % P/P x dsolución x 10PMsoluto

5.- Molalidad (m):

m = moles de soluto Kg solvente

6.- Normalidad (N):

N = equivalentes de soluto L solución

Equivalentes = g soluto/ Peso equivalente

Peso equivalente = masa Molecular / entidades

6.- Partes por billón (ppb):

ppb = g soluto L disolución

7.- Fracción molar (xi)

Xi = moles de i moles totales

5.- Partes por millón (ppm):

Ppm = mg soluto L disolución

8.- Osmolaridad (Osm)

Osm= Osmoles/L

La osmolaridad es una expresión de concentración en la cual el criterio para la cantidad de masa empleada en la solución es el número total de partículas, o solutos totales contribuidos por la misma, y su importancia es básica para definir la tonicidad de soluciones

Peso Osmolar (Po): Es igual al peso fórmula (PF) dividido por el número de iones liberados durante la solvatación.

Ej.1.- Calculo osmolaridad del suero glucosado 5% P/V

PM glucosa: 180 g/mol Po: 180/1

Osmoles glucosa: g/Po = 5/180 = 0,027

Osmolaridad = 0,027 osmoles/0,1 L = 0,27 Osmolaridad

Ej.2.- Calculo osmolaridad del CaCl2 al 0,2% P/V (PM = 111 g/mol)

Po = 111/3 = 37

Osmoles: 0,2/ 37 = 0,0054 Osmoles

Osmolariad = 0,0054 osmoles/0,1 L = 0,054 Osmolaridad

Existe también la opción de un método alterno y más didáctico para el cálculo de la osmolaridad, a partir de la molaridad y el número de partículas del compuesto. En general

Osmolaridad = Osm = molaridad (M) x Nº partículas

Ej.- Calculo de Osmolaridad de CaCI2 0,1 M

Osmolaridad = 0,1 M * 3 = 0,3 Osmolaridad

Preparación de disoluciones yConcepto de Dilución

Dilución

M1 M2

M1 > M2

1.- Un analista químico disolvió 40.0 g de Cloruro de Hierro (II) (FeCl1.- Un analista químico disolvió 40.0 g de Cloruro de Hierro (II) (FeCl33) )

en 500 ml de solución , formando la solución A. Posteriormente tomo en 500 ml de solución , formando la solución A. Posteriormente tomo 25 ml de esta solución y la llevo hasta aforo a 500 ml de solución 25 ml de esta solución y la llevo hasta aforo a 500 ml de solución formando la solución B. formando la solución B.

Determine:Determine:

a)a)    % P/V ,% P/V , % P/P,% P/P,  % V/V,   % V/V, M, m, ppm, Osmolaridad y Xi de la solución M, m, ppm, Osmolaridad y Xi de la solución AA

b) La concentración molar de la solución Bb) La concentración molar de la solución B

c) La concentración molar de los iones Cl c) La concentración molar de los iones Cl –– en la solución concentrada en la solución concentrada y diluida.y diluida.

Datos: Densidad de Datos: Densidad de solución: 0.89 g/mL, densidad Hsolución: 0.89 g/mL, densidad H22O: 1 g/mL O: 1 g/mL

Densidad de FeClDensidad de FeCl22: 1,27 g/mL PM : 1,27 g/mL PM FeClFeCl22:: 127 g/mol

2.-Cuántos gramos de Na2.-Cuántos gramos de Na22SOSO44 se deben pesar para se deben pesar para

preparar 250 gramos de solución al 10 % p/p.preparar 250 gramos de solución al 10 % p/p.

R.- 25 g R.- 25 g

3.- Qué cantidad de solvente (en gramos y ml) se deben 3.- Qué cantidad de solvente (en gramos y ml) se deben agregar a 10,00 gramos de KCl, para obtener una agregar a 10,00 gramos de KCl, para obtener una solución al 5 % p/p, si la densidad del solvente es de solución al 5 % p/p, si la densidad del solvente es de 1,05 g/mL. 1,05 g/mL.

R.- 190 g solvente; 181 ml solventeR.- 190 g solvente; 181 ml solvente

4.- La densidad del tolueno C7H8 es de 0,867 g/ml y la del tiofeno C4H4S es de 1,065 g/ml. Para una solución que se prepara disolviendo 15,0 g de tiofeno en 250 ml de tolueno. Calcule

a) Fraccion molar de tiofenob) Molaridadc) Molalidad R.- a) X Tolueno : 0,9295 XTiofeno:: 0,0705

b) 0,68 M

c) 0,82 m

5.- De acuerdo a la siguiente reacción:

2 HCl (ac) + Zn (s) ZnCl2 (ac) + H2(g)

Inicialmente el HCl se obtiene de 25 mL de una solución al 20 % P/P de HCl y el Zn se obtienen 50 mL una solución de Zn acuoso 3 N. Si posteriormente el ZnCl2 se recoge en un recipiente que contiene 250 mL de agua se obtiene la solución A.

Calcule:La concentración molar final de la solución ALa fracción molar de los componentes de la solución A

Datos: MM HCl: 36,5 g/mol MM Zn: 65,39 g/mol MM ZnCl2: 136,39 g/Mol d ZnCl2 : 1,12 g/ml d solución HCl: 1,15 g/ml d solución Zn: 1,32 g/ml d solución ZnCl2: 1,45 g/ml.Trabaje con 3 cifras significativas como máximo

6.- Un analista debe determinar las concentraciones de un fármaco en el organismo, para lo cual saca dos muestras de sangre de 25 mL. Una de estas muestras se lleva a un matraz de aforo de 250 mL y se enraza obteniéndose la solución 1. A la otra restante se le agregan 0.025 ml de agua obteniéndose la solución 2. Si por métodos analíticos se determinó que la cantidad de fármaco presente en la sangre tenía una concentración de 230 ppm, Calcule:

a) La concentración Molar de la solución 1 b) El porcentaje % P/V de la solución 2c) La Molaridad final de una solución formada por 5 mL de la solución 1 y 5 mL de la solución 2 Datos: MM Fármaco: 37 g/mol d Fármaco: 1.21 g/ml d H2O: 1.008 g/ml d solución 1: 1.15 g/ml d solución 2: 1.20 g/mlTrabaje con 3 cifras significativas como máximo

7.- De acuerdo a la siguiente reacción:

2 HCl (ac) + Zn (s) ZnCl2 (ac) + H2(g)

Si de una solución al 20 % P/P de HCl se sacan 30 ml y se hace reaccionar con un exceso de Zn sólido se obtiene una cantidad determinada de ZnCl2, la cual se recoje en dos recipientes A de 25 ml de agua y B de 50 ml de agua. Si la solución resultante del recipiente B fue de 0.40739 M de ZnCl2, determine la cantidad de moles de esta sal que se recogió en el recipiente A y su concentración final.Datos: d HCl: 1.23 g/ml; dH2O: 1.00 g/ml MM HCl: 36.45 g/mol d ZnCl2: 1.34 g/ml MM ZnCl2: 136.27 g/mol.

8. a) Calcule la molaridad de una solución que contiene 0,0345 mol de NH4Cl en 400 mL de solución; b) ¿cuántos moles de HNO3 hay en 35,0 mL de una solución 2,20 M de ácido nítrico?; c) cuántos mililitros de una solución 1,50 M de KOH se necesitan para suministrar 0,125 mol de KOH?; d) Calcule la masa de KBr que hay en 0,250 L de una solución de KBr 0,120 M; e) calcule la concentración molar de una solución que contiene 4,75 g de Ca(NO3)2 en 0,200 L; f) calcule el volumen en mL de Na3PO4 1,50 M que contiene 5,0 g de soluto.

R: (a) 0,0863 M NH4Cl, (b) 0,0770 mol de HNO3, (c) 83,3 mL de 1,50 M de KOH, (d) 3,57 g de KBr (e) 0,145 M de Ca(NO3)2 (f) 20,3 mL de 1,50 M Na3PO4

Electrolitos

Especies que producen iones y que por lo tanto conducen la corriente eléctrica en solución.

a) Electrolítos Fuertes: especies totalmente disociadas

Ejemplos: Sales iónicas (NaCl, MgSO4) ; ácidos y bases fuertes (HCl, NaOH)

b) Electrolítos débiles: especies parcialmente disociadas

Ejemplos: ácidos y bases débiles (NH3; Hac)

Calculo de concentración de Iones en solución

NaCl (s) Na+(ac) + Cl-

(ac)

0,1 M 0,1 M 0,1 M

FeCl3 (s) Fe+3 (ac) + 3 Cl- (ac)

0,1 M 0,1 M 0,3 M

1.1. Un analista químico disolvió 4.0 g de Cloruro de Hierro (II) en 25 ml Un analista químico disolvió 4.0 g de Cloruro de Hierro (II) en 25 ml de agua y posteriormente llevo la sal totalmente disuelta en ese de agua y posteriormente llevo la sal totalmente disuelta en ese volumen, a un matraz de aforo de 500 ml, donde enrazo hasta el volumen, a un matraz de aforo de 500 ml, donde enrazo hasta el aforo. Determine la concentración de la sal en: aforo. Determine la concentración de la sal en: 

a)a)                % V/V% V/V

b)b)                % P/V% P/V

c)c)                % P/P% P/P

d)d)                MM

Datos: Densidad de Datos: Densidad de FeClFeCl22: 0.89 g/ml, densidad de agua: 1 g/ml : 0.89 g/ml, densidad de agua: 1 g/ml

2.2. Cuántos gramos de NaCuántos gramos de Na22SOSO44 se deben pesar para preparar se deben pesar para preparar

250 gramos de solución al 10 % p/p.250 gramos de solución al 10 % p/p.

R.- 25 gR.- 25 g

3.- Qué cantidad de solvente (en gramos y ml) se deben 3.- Qué cantidad de solvente (en gramos y ml) se deben agregar a 10,00 gramos de KCl, para obtener una agregar a 10,00 gramos de KCl, para obtener una solución al 5 % p/p, si la densidad del solvente es de 1,05 solución al 5 % p/p, si la densidad del solvente es de 1,05 g/mL. g/mL.

R.- 190 g solvente; 181 ml solventeR.- 190 g solvente; 181 ml solvente

4.- Suponga que se mezcla 3.65 L de NaCl 0.105 M con 5.11 L de NaCl 0.162 M. Suponiendo que los volúmenes son aditivos, ¿ Cual será la concentración final de la disolución?.R.- 0.138 M

5.- La obtención de vinos comprende una serie de reacciones complejas realizadas en su mayor parte por microorganismos. La concentración inicial en azucares, de la solución de partida "el mosto" es la que determina el contenido final de alcohol en el vino. Si en la producción de un determinado vino partiéramos de un mosto con una densidad de 1,093 g/ml y con un 11, 5 % en peso de azúcar, determine:

a) Los Kg de azúcar / Kg agua R.- 0.130 kg azucar/Kg agua

Los g de azúcar/ L mosto R.- 125.7 g azúcar/l solución

6.-6.- Se mezclan 0,9945 g de NaCl (M.M. = 58,5 g/mol) con 25 Se mezclan 0,9945 g de NaCl (M.M. = 58,5 g/mol) con 25 mL de una solución de NaCl 0,30 M, diluida con agua mL de una solución de NaCl 0,30 M, diluida con agua hasta completar el volumen a 100 mL (a). A continuación hasta completar el volumen a 100 mL (a). A continuación se tomaron 50 mL de la solución resultante y se mezcló se tomaron 50 mL de la solución resultante y se mezcló con agua hasta un volumen final de 250 mL (b). con agua hasta un volumen final de 250 mL (b). Determine:Determine:

i.i. La concentración M en la solución a.La concentración M en la solución a.

ii.ii. La concentración % p/v en la solución b.La concentración % p/v en la solución b.

iii.iii. Si la d= 1,25 g/ml determine la concentración %p/p en la Si la d= 1,25 g/ml determine la concentración %p/p en la solución b.solución b.

2.- Se tiene una solución 1 formada por 250 ml de un alimento A al 3% P/P. Además, se tiene una solución 2 de un alimento B formada por la disolución de 3,5 g de B en 250 ml de agua. Por último se tiene una solución 3 formada por 5 ml de un alimento C al 7,8 % V/V. En base a lo anterior determine:

a) La concentración molar resultante del alimento A cuando 25 ml de la solución 1 son llevadas a 350 ml de solución.b) La concentración molar del alimento B en la solución 2.c) Los moles totales del alimento C en la solución 3.d solución 1: 1,23 g/ml; d solución 2: 1,73 g/ml; d solución 3: 1,65 g/ml d Agua:1,00 g/ml MM Alimento A: 58 g/mol ; MM Alimento B: 88 g/mol ; MM Alimento C: 98 g/mol ; d alimento A: 1,15 g/ml; d alimento B: 1,09 g/ml; d alimento C: 1,45 g/ml

3.- Se tienen 250 ml de una solución 1 que contiene 2,7 moles de un compuesto A. Además se cuenta con 250 ml de una solución 2 de un compuesto B 16,2 M. Si se toman 25 ml de cada solución (1 y 2) y se llevan a un matraz de 500 ml se forma el compuesto C, de acuerdo a la siguiente reacción:

2 A + 3 B CCalcule:a) Molaridad de C en la solución final b) % P/V de la solución C si son agregados 250 ml de aguac) La Molaridad de la solución 1 y solución 2 luego de la reacción.Datos: MM A: 37 g/mol d solución 1: 1.21 g/ml MM B: 17 g/mol d solución 2: 0.8 g/ml MM C: 27 g/mol d C: 1.15 g/ml

4.- Sabiendo que la Kps del cromato de plata vale 1.1 x 10 –12 a 25 ºC. Calcular la máxima cantidad de dicha sal que podria disolverse en 250 ml de agua a dicha temperatura. Datos: MM Ag2CrO4: 331.7 g/mol

R.- 5.4 x 10 –3 g/ 250 ml

5.- La solubilidad del oxalato de plata es de 6.26 x10-2 g/l. Calcular el Kps.

Datos: MM Ag2C2O4: 303.8 g/mol

R.- 3.5 x 10 -11

La Kps del AgCl es de 2.0 x 10-10. Calcular los gramos de cloruro de sodio que se precisa añadir a 100 ml de una disolución 0.01 M de AgNO3 para que se inicie la precipitación.

Datos M(NaCl): 58.5 g/mol

R.- 1,2 x 10-7 g