SOLUCIONES

SOLUCIONES Y FORMAS DE EXPRESAR SUS CONCENTRACIONESDEFINICIN: Una solucin es una mezcla homognea de composicin variable. La homogeneidad en este caso se refiere a que no se pueden distinguir sus componentes por formar en s un todo integrado en una sola fase, como tambin a la facilidad de medicin de sus propiedades (concentracin, densidad, temperatura, etc.) y no a las caractersticas a nivel molecular donde se evidencia una heterogeneidad sub microscpica.Las soluciones mas comunes son las binarias.

COMPONENTES DE UNA SOLUCIN.Los componentes de una solucin son el soluto y el solvente.SOLUTO: Es el componente que generalmente est en menor cantidad o en menor proporcin.SOLVENTE: Componente que est en mayor cantidad. Cuando una solucin posee componentes miscibles en todas las proporciones, ejemplo: alcohol en agua, se acepta que el solvente sea el componente que est en mayor proporcin respecto al otro. En caso de estar en la misma proporcin en la solucin, ejemplo: 50 ml de alcoholo y 50 ml de agua, el solvente ser aquel componente que desde el punto de vista qumico, sea menos activo.SOLUTOSOLVENTENATURALEZAEJEMPLOSGasGasGTodas las mezclas gaseosas, aire GasLquidoLAmoniaco (NH3) en aguaGasSlidoSH2 en paladio (Pd), gelatina, pasta dientes.LquidoLquidoLGlicerina, metanol en aguaLquidoSlidoSHg en Cu, Hg en Zn, benceno en I2 slidoSlido SlidoSAleaciones: Au en Pt, Cu en ZnSlidoLquidoLTodas las sales solubles en agua u otro.TIPOS DE SOLUCIONES.Pueden existir todas las mezclas posibles entre los tres estados de la materia, excepto las de lquido en gas (agua al estado de vapor en el aire), que corresponden al estado de aerosoles (coloides).De acuerdo con el estado del soluto y el solvente que forman la solucin tenemos:CONCENTRACIN DE UNA SOLUCIN, UNIDADES DE CONCENTRACIN.Se define la concentracin como la cantidad relativa de soluto disuelta en una determinada cantidad de solucin o de solvente.4Como las propiedades de las soluciones dependen de su composicin, es decir de la cantidad de cada componente presente, se usan las siguientes unidades:UNIDADES FSICAS: Establecen la composicin de una solucin en trminos de peso de soluto que est en un determinado peso o volumen de solucin o solvente: Con frecuencia la Composicin porcentual o partes por cien son formas de expresar las concentraciones. As mismo, podemos relacionar las cantidades de soluto con respecto a la de solucin o a la de solvente y podremos expresar esas cantidades en trminos diferentes, a saber: peso a peso, peso a volumen o volumen a volumen.

UNIDADES QUMICAS: son directamente aplicables a las interpretaciones cuantitativas de las soluciones y a las reacciones qumicas que se verifiquen entre estas. Se diferencian de las unidades fsicas debido a que en este no se tiene en consideracin la formula ni peso molecular de los componentes. Excepto cuando se trabaja con sales hidratadas.COMPOSICION PORCENTUALCon frecuencia la COMPOSICION PORCENTUAL o PARTES POR CIEN son formas de expresar las concentraciones que usan qumicos analticos.El porcentaje en peso se usa con frecuencia para expresar la concentracin de reactivos acuosos comerciales.El porcentaje en volumen es mas comn para especificar la concentracin de una solucin preparada al diluir un liquido puro con otro liquido.El porcentaje peso/volumen se emplea mas para indicar la composicin de soluciones acuosas diluidas de reactivos slidos.

OTRAS FORMAS DE EXPRESAR LAS MEDIDAS DE COMPOSICION DE UNA SUBSTANCIACOMPOSICION PORCENTUALPorcentaje en peso (p/p)Porcentaje en volumen (v/v)Porcentaje en peso/volumen

7Se usa con mucha frecuencia para expresar la concentracin de reactivos acuosos comerciales.Ejemplo: 20g de NaCl disueltos en 90g de H2O pura.

PORCENTAJE DE PESO: PORCENTAJE EN PESO VOLUMEN. Se emplea mas para indicar la composicin de soluciones acuosas diluidas de reactivos slidos.

PORCENTAJE EN VOLUMEN: Es muy comn para especificar la concentracin de una solucin preparada al diluir un liquido puro con otro liquido.Puede convertirse a las anteriores siempre que se tenga conocimiento de las densidades de soluto, solvente y solucin

b) Concentraciones pequeas Para expresar concentraciones muy pequeas, trazas de una sustancia muy diluida en otra, es comn emplear las relaciones partes por milln (ppm), partes por "billn" (ppb) y partes por "trilln" (ppt). El milln equivale a 106, el billn estadounidense, o millardo, a 109 y el trilln estadounidense a 1012.Es de uso relativamente frecuente en la medicin de la composicin de la atmsfera terrestre. As el aumento de dixido de carbono en el aire debido al calentamiento global se suele dar en dichas unidades.PARTES POR MILLN Y PARTES POR BILLNppm (p/p); ppm (p/v); ppm (v/v).ppb (p/p); ppb (p/v) ; ppb (v/v)Un mtodo para deducir las unidades de ppm en la relacin m/m es el siguiente:

1 ppm=

De igual forma se procede para deducir las unidades de esta expresin en la relacin m/v pero utilizando las unidades g de soluto/ 1000000 ml de solucin (g/ml como se usa para expresar densidad). En ambos casos la estrategia es hacer desaparecer la cifra numrica millonaria del denominador.Utilizando esta misma estrategia dimensional se pueden deducir las unidades correspondientes a ppb y ppt

Ejemplo: se mezclan 20g de etanol (0.801 g/c.c) con 90g de agua (0.998 g/c.c). La densidad de la solucin resultante a 25 c es de 0.963 g/c.c expresa la concentracin de las solucin en todas las unidades fsicas posibles.UNIDADES QUMICAS

FRACCIN MOLAR: puede expresarse en trminos del soluto o del solvente.a)

b)

No el nmero de componentes que tenga una solucin cualquiera, la suma de sus fracciones molares siempre ser igual a la unidad.

molalidad (m): se refiere a un nmero de moles de soluto contenido en un determinado nmero de kilogramos de solvente.

Por definicin:

Una solucin 1 molal es aquella que contiene un mol de soluto en un kilogramo de solvente.143. MOLARIDAD (M): nmero de moles de soluto contenido de un determinado nmero de litros de solucin.

SOLUCIN MOLAR: La que contiene un mol de soluto en un litro de solucin.

4. FORMALIDAD (F): nmero de pesos formula gramos de soluto (iguales al nmero de moles, si se considera siempre la formula molecular) presentes por litros de solucin.

Molaridad y formalidad son muy parecidas en su definicin, pero muy diferentes en el concepto que expresan.La solucin formal proporciona informacin til y definida respecto a como se preparo inicialmente una solucin, pero no implica lo que ocurre al soluto particular despues que se disuelve.5. NORMALIDAD (N): nmero de equivalente en gramos de soluto contenido en un determinado nmero de litros de solucin.

PESOS EQUIVALENTESEn REACCIONES ACIDO-BASEEs el peso en gms de la sustancia que se requiere para suministrar o reaccionar con una mol de Hidrogeno. Por Ej.: H3PO4, Na2CO3.

En REACCIONES DE REDOXEs el peso en gms de sustancia que se requiere para suministrar o reaccionar con una mol de electrones. Por Ej.: KMnO4.

En REACCIONES DE PRECIPITACION O FORMACION DE COMPLEJOSEs el peso en gms de sustancia que se requiere para suministrar o reaccionar con 1 mol de un catin monovalente, mol de un catin divalente, 1/3 de mol de un catin trivalente, y asi sucesivamente.Por Ej.: Ag con CN-

El PE de una sustancia se da en equivalentes, como el PM se da en moles. PE= PM/n n= numero de moles, numero de electrones o numero de cationes monovalentes suministrados o combinados con la sustancia reaccionante.

18PESO EQUIVALENTE DE UN CIDO INORGANICO: es igual al PM del cido entre el nmero de H+ que participan en la reaccin.

Si los cidos participan en una reaccin cediendo solamente una carga positiva (H+), sus PE sera igual a su PM.

EN LOS CIDOS ORGNICOS se divide el peso molecular por el numero de grupos carboxilos

(-COOH) : Acetico:CH3COOH/1, Oxalico:H2C2O4/2, Tartarico:COOH-CHOH-CHOH- COOH/2.PESO EQUIVALENTE DE UNA BASE: es igual al PM de la base entre el nmero de OH- que participen en la reaccin.

Ejemplos: NaOH + HCl ---- NaCl + H2OAl (OH)3 + 3HCl ----- AlCl3 + 3H2OAl (OH)3 + HCl ----- Al (OH)2 Cl + H2OLos pesos equivalentes de NaOH en 1 y Al (OH)3 en 2 y 3 son respectivamente: 40g, 26g y 78g.PESO EQUIVALENTE DE UNA SAL: es igual al PM de la sal entre el nmero de oxidacin total del metal. La carga total se obtiene multiplicando el nmero de oxidacin del metal por su subndice: KCl/1, NaCl/1, AlCl3/3, CaSO4/2, K2SO4/2, K2HPO4(por el K+)/2, K2HPO4(por elH+)/1, K2HPO4(por el PO4)/3.PESO EQUIVALENTE DE LOS IONES: es igual al al peso atomico o molecular por su carga positiva o negativa (valencia del ion): K+/1, Ca+2/2, Fe+3/3, HSO4-/1, HPO4=/2.PESO EQUIVALENTE DE UN OXIDANTE O UN REDUCTOR: es igual al PM del agente oxidante o reductor entre el nmero de electrones ganados o perdidos.

VxM= #moles de solutoVxN= #equiv. G de Soluto VxF= pfg de soluto.

Puesto que M, N y F representan una concentracin (c), en general podemos decir que: v x c = cantidad de soluto disuelto.Como se expreso la cantidad de soluto permanece constante, luego entonces una solucin que contiene un soluto1 al agregarle solvente, disminuye en su concentracin siendo el soluto2 bajo estas condiciones igual al soluto1.Cantidad de soluto1 = cantidad de soluto2 V1 C1 = V2 x C2DILUCIN DE SOLUCIONES.Debido a que las soluciones reactivos en el mercado son altamente concentrados, para utilizarlos con una concentracin mas baja se requiere diluirlas agregndoles un disolvente.Este proceso de preparar soluciones a partir de otras mas concentradas aadindoles disolventes, se llama DILUCIN.Debe tenerse muy en cuenta que el soluto disuelto permanece constante en su cantidad (moles de soluto, eq.g sto, pfg de sto).LOS CALCULOS ESTEQUIOMETRICOS PUEDEN HACERSE UTILIZANDO MOLES O EQUIVALENTES Y LOS RESULTADOS DEBEN SER LOS MISMOS.EJEMPLO: CALCULAR EL NUMERO DE GRAMOS DE H3PO4 QUE SE REQUIERE PARA REACCIONAR CON 60 GRAMOS DE NaOH , MEDIANTE LA ECUACION

H3PO4 + 2 NaOH = 2 Na+ + HPO4= + 2 H2ORta:73,5 gms de H3PO4CALCULOSRESOLUCION DE PROBLEMAS

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