Normalidad,molaridad idac

Soluciones

2

El Agua

• Es una de las sustancias más importantes y también la más abundante de todas las sustancias inorgánicas.

• Es la sustancia que forma el mayor porcentaje del cuerpo.

• El agua constituye alrededor del 60% de los hematíes, 75% del tejido muscular y el 92% del plasma sanguíneo.

• El agua es un excelente disolvente y medio de suspensión.

•

3

Un disolvente es un líquido o un gas en el que se ha disuelto algún otro material (líquido, sólido o gaseoso) llamado soluto.

Soluto Solvente Solución

En una suspensión el material suspendido puede mezclarse con el líquido o medio de suspensión durante algún tiempo pero acaba por depositarse

4

• En esta fotografía se puede observar la diferencia entre una solución de cloruro de sodio en agua y una suspensión de almidón en agua.

5

Pasos para preparar una solución

Seleccionar soluto completamente soluble

Pesar el soluto

Disolver el soluto

Aforar en balón

6

Formación de suspensiones

Se forma si el soluto no es completamente soluble En este caso, se

utiliza almidón

Se trata de disolver el soluto, pero no se disuelve completamente

Al aforar, se observa dos fases

7

• Fotografía de una solución de cloruro de sodio en agua. Se observa que es totalmente traslúcida.

• Fotografía de una suspensión de almidón en agua. Se observa que es turbia por la poca solubilidad del almidón. Al dejarla reposar, sedimenta parte del almidón y se deposita en el fondo del recipiente.

8

• La versatilidad del agua como disolvente se debe a sus enlaces covalentes polares, en los que los electrones no son compartidos en forma equivalente por los átomos.

• En una molécula de agua existen tanto áreas positivas como negativas. Esto se indica por medio de cargas parciales (δ+, δ -)

•

9

• (a) Se observa la forma

tetraédrica del agua, y su

distribución de cargas

eléctricas.

• (b) Debido a la fuerte

atracción que ejerce el

núcleo del oxígeno hacia los

electrones, éste se carga

negativamente y los

hidrógenos positivamente.

10

• En esta película se puede observar como rodean las moléculas de agua a los iones de cloro y sodio.

• Los oxígenos (δ -) rodean al sodio, y los hidrógenos positivos (δ+) rodean al cloro, llevándose a cabo el proceso de disolución.

11

SolucionesUna Solución es una mezcla homogénea compuesta

de un soluto disuelto en un solvente

El solvente es el compuesto presente en mayor cantidad

El soluto y el solvente pueden existir como moléculas o iones

Las soluciones pueden existir en cualquiera de los tres estados de la materia

12

• Las propiedades de solución y de suspensión del agua son esenciales para la salud y la supervivencia.

• Como el agua puede disolver o suspender tal cantidad de sustancias, es un medio ideal para las reacciones metabólicas.

• Al encontrarse reunidos en un líquido común, los reactantes y restantes materiales necesarios como el ATP y las enzimas, colisionan con facilidad para formar nuevos productos.

13

• El agua disuelve también los productos de desecho y los elimina del cuerpo a través de la orina.

14

El agua participa en las reacciones químicas

• Durante la digestión, por ejemplo, puede añadirse agua a las grandes moléculas de los elementos nutritivos para degradarlas y formar otras moléculas más pequeñas.

• Este tipo de degradación se llama hidrólisis, es necesaria para que el cuerpo utilice la energía de los elementos nutritivos.

15

El agua absorbe y libera calor

• En comparación con otras

sustancias, el agua requiere

una gran cantidad de calor

para elevar su temperatura y

una gran pérdida de calor

para reducirla.

• La existencia de una gran

cantidad de agua reduce los

efectos de los cambios de

temperatura y ayuda a

mantener la homeostasis de

la temperatura corporal.

16

El agua controla la temperatura del cuerpo

• El agua requiere una gran cantidad de calor para cambiar de líquido a gas.

• Cuando el agua se evapora de la piel capta grandes cantidades de calor y proporciona un excelente mecanismo de enfriamiento.

• El agua tiene un calor de vaporización alto.

• Forma una parte importante del moco y de otros líquidos lubricantes, en los que las proteínas se disuelven para hacer que sean más viscosos (más densos).

17

El agua como lubricante

• La lubricación es especialmente necesaria en el tórax y en el abdomen, donde los órganos internos rozan y se deslizan unos sobre otros.

• En el aparato gastrointestinal el agua del moco humedece los alimentos y garantiza una progresión suave de los mismos.

18

El agua como lubricante

• También es necesaria en las articulaciones, donde los huesos, los ligamentos y los tendones rozan unos con otros.

19

Composición de las soluciones

Solución

Saturada Contiene tanto soluto

disuelto como es capaz de contener a cierta

temperatura

Sobresaturada Contiene una mayor cantidad de soluto del que puede ser disuelto a una temperatura

determinada.

No-saturada Contiene una menor cantidad de soluto del que podría ser disuelto a una temperatura

determinada

20

Concentración

Expresiones relativas

Expresiones cuantitativas

diluido concentradoExpresiones Porcentuales

Partes por millón (ppm)

% en masa % (m/m)

% volumen-volumen % (v/v)

% masa-volumen % (m/v)

Unidades Químicas

Molaridad

Normalidad

Molalidad

21

Expresiones Relativas

• Soluciones Diluidas – Contiene una cantidad

relativamente pequeña de soluto.

– Ejemplo, un refresco de limonada “ralo” contiene poca cantidad de jugo de limón en relación a la cantidad de solvente; que es el agua.

• Soluciones Concentradas – Contiene una cantidad

relativamente grande de soluto.

– Ejemplo, un fresco “fuerte” es concentrado. Contiene una mayor cantidad de jugo limón disuelta.

22

Porcentaje en masa

• Una manera de describir la composición de una solución es el porcentaje en masa, que expresa la masa de soluto presente en una masa determinada de solución.

masa soluto% (masa/masa) = x 100%

masa soluto + masa solución

23

– Se prepara una solución mezclando 1.00 g de etanol, con 100.0 g de agua. Calcule el % en masa del etanol en esta solución.

– – – – – – – –

– Calcule la cantidad en gramos de azúcar que se deben disolver en 825 g de agua para preparar una solución al 20.0%.

– • Resuelva este problema siguiendo el ejemplo anterior

Respuesta:

– – – – – – – –

2

1.00g etanol% (m/m) = x 100% = 0.990% etanol

100.0g H O + 1.00g etanol

masa de solución

24

– Calcule el porcentaje de cloruro de sodio si se disuelven 19.0 g de esta sal en suficiente cantidad de agua para hacer 175 g de solución.

– – – – – Calcule el porcentaje de cloruro de sodio si se disuelven

8.50 g de esta sal en suficiente cantidad de agua para hacer 95.0 g de solución.

• Resuelva este problema siguiendo el ejemplo anterior

Respuesta:

•

•

19.0g sal% (m/m) = x 100% = 10.9% NaCl

175g solución

25

– Calcule el número de gramos de agua que deben agregarse a 10.0 g de NaNO3 para preparar una solución acuosa al 2.00%.

– – – – – Calcule el número de gramos de agua que deben agregarse

a 10.0 g de NaNO3 para preparar una solución acuosa al 2.00%.


Respuesta:

33

98.0g agua10.0g NaNO x 490 g agua

2.00g NaNO=

26

– Calcule el número de gramos de soluto que deben disolverse en 350 g de agua para preparar una solución de sulfato de potasio al 15.0%.

– – – – – Calcule el número de gramos de soluto que deben

disolverse en 15.0 g de agua para preparar una solución de cloruro de potasio al 10.0%.


Respuesta:

• –

22

15.0g Soluto350g H O x 61.7 g soluto

85.0g H O=

27

– Calcule el número de gramos de soluto que deben disolverse en 350 g de agua para preparar una solución de sulfato de potasio al 15.0%.

– – – – – Calcule el número de gramos de soluto que deben

disolverse en 15.0 g de agua para preparar una solución de cloruro de potasio al 10.0%.


Respuesta:

• –

22

15.0g Soluto350g H O x 61.7 g soluto

85.0g H O=

28

• Es importante observar que el volumen de la solución no puede considerarse aditivo (excepto en soluciones muy diluidas), es decir que no es correcto sumar el volumen del soluto más el volumen del solvente.

• El siguiente experimento demuestra lo anterior:

•

•

• Esto ocurre porque se da una contracción del volumen de la solución por formación de puentes de hidrógeno.

50mL de agua + 50mL de alcohol etílico 100mL de solución≠

29

– Calcule el % en volumen de una solución de alcohol isopropílico preparada mezclando 25.0 mL de alcohol con suficiente agua para dar un volumen total de 125 mL de solución.

– – – – Calcule el % en volumen de una solución de alcohol etílico

preparada mezclando 10.5 mL de alcohol con suficiente agua para dar un volumen total de 50.0 mL de solución.


Respuesta:

• – –

25.0 mL alcohol% (p/p) = x 100%

125 mL solución

30

– Un vino contiene 12.0% de alcohol por volumen. Calcular el número de mL de alcohol en 225 mL de vino.

– – – – Un vino contiene 12.0% de alcohol por volumen. Calcular el

número de mL de alcohol en 225 mL de vino. • Resuelva este problema siguiendo el ejemplo anterior

Respuesta:

–

12.0 mL alcohol225 mL vino x = 27.0 mL alcohol

100 mL vino

31

Porcentaje masa-Volumen

• Este método expresa la concentración como gramos de soluto por 100 mL de solución.

• Con este sistema, una solución de glucosa al 10.0% (m/v) se prepara disolviendo 10.0 g de glucosa en agua, diluyendo a 100 mL, y mezclando.

masa soluto% (m/v) = x 100%

volumen solución

32

– Calcule el % (m/v) de una solución que se prepara disolviendo 22.0 g de metanol (CH3OH) en etanol (C2H5OH) para dar 100 mL de solución.|

– – – – Calcule el % (m/v) de una solución que se prepara

disolviendo 4.20 g de NaCl en agua para dar 12.5 mL de solución.


Respuesta:

22mL metanol% (m/v) = x 100% = 22.0 % (m/v)

100mL solución

33

Partes por millón (ppm)

• Son las partes de masa de soluto por un millón de partes de masa de solución.

• Esta concentración se utiliza para soluciones muy diluidas como en el análisis de agua o preparaciones biológicas.

• En estas soluciones muy diluidas, su densidad es muy cercana a la del agua y se supone que la densidad de la solución es de 1.00 g/mL.

• Por lo anterior, se puede hacer la simplificación de mg soluto/Litro de solución.

1

masa de soluto mg de solutoppm = x =

masa de solución Litro de s1 00

olu0,000

ción

34

– Una muestra de agua contiene 3.5 mg de iones fluoruro (F-1) en 825 mL de solución. Calcule las partes por millón del ion fluoruro en la muestra.

– – – – – Una muestra de agua contiene 0.0075 mg de plomo (Pb+2) en

500 mL de solución. Calcule las ppm de plomo en esta muestra.


Respuesta:

–

-3.5 mg F = 4.2 ppm

1 Lt soln.825 mL soln. x

1000 mL soln.

35

– Calcule los mg de fluoruro (F-1) que hay en una muestra de 1.25 L de solución que tiene 4.0 ppm de ion fluoruro.

– – – – Calcule los mg de hierro (Fe+2) que hay en una muestra de

0.75 L de solución que tiene 2.5 ppm de ion hierro. • Resuelva este problema siguiendo el ejemplo anterior

Respuesta:

•

–

-1-14.0 mg F

1.25 L soln. x = 5.0 mg F 1.0 L sol.

36

Molaridad

• La molaridad o concentración molar (se abrevia M) es la cantidad de moles de soluto por litro de litro de solución. solución.

•

• – Calcule la molaridad de una solución preparada disolviendo

1.50 g de Nitrato de sodio (NaNO3) en 125 mL de solución.

–

moles de solutoM = molaridad =

litro de solución

3 3

3

1.50 g NaNO 1.00 mol NaNO1000 mL soln.M = x x 0.119 M

125 mL soln. 1 L soln. 101.103 g NaNO=

37

– Calcule la molaridad de una solución preparada disolviendo 0.524 g de carbonato de sodio (Na2CO3) en 250 mL de solución.


Respuesta:

•

– Calcule cuantos gramos de hidróxido de potasio se necesitan para preparar 625 mL de solución de KOH 0.350 M.

0.350 mol KOH 56.106 g KOH625 mL soln. x x = 12.3 g KOH

1000 mL soln. 1 mol KOH

38

– Calcule cuantos gramos de bromuro de potasio se necesitan para preparar 500 mL de solución de KBr 0.125 M.


Respuesta:

– Calcule el volumen de una solución 0.525 M que se puede preparar con 11.5 g de carbonato de potasio (K2CO3).

–

1 mol sal 1000 mL soln.11.5 g sal x x = 159 mL soln. sal

18.206 g sal 0.525 mol sal

39

– Calcule el volumen de una solución 0.132 M que se puede preparar con 1.75 g de sulfuro de sodio (Na2S).


Respuesta:

•

40

Normalidad

• La concentración normal o normalidad (N), se define como el número de equivalentes de soluto por litro de solución:

• • •

– El peso equivalente de un ácido se define como la masa en gramos que producirá 1 mol de iones H+ en una reacción.

– El peso equivalente de una base es la cantidad en gramos que proporcionará 1 mol de iones OH-.

–

equivalentes de solutoN =

Litros de solución

o a menudo se establece la forma más simple como

equivN =

L

41

• Por ejemplo, considere una reacción de H2SO4 en la cual ambos iones H+ son remplazados como

• •

• En esta reacción 1 mol de H2SO4 (98 g) contienen 2 moles de iones H+ y por lo tanto la cantidad necesaria para producir un mol de H+ será 98 g/ 2 = 49 g.

–

• Resumiendo, se puede decir que el peso equivalente de un ácido o una base es igual a:

ácido o base - +

peso fórmula en gramosp-eq =

# de iones OH ó H transferidos

2 4 2 4 22 2H SO NaOH Na SO H O+ → +

42

• Calcular el peso equivalente de cada uno de los siguientes compuestos:

– H2SO4 en una reacción en la cual solamente es remplazado un ion H+.

– –

– Ca(OH)2 en donde ambos iones OH- son remplazados.

– – – – HCl

peso fórmula en gramos 98 gp-eq = = = 98 g

1 1

peso fórmula en gramos 36.45 gp-eq = = = 36.45 g

1 1

peso fórmula en gramos 74 gp-eq = = = 37 g

2 2

43

– El peso equivalente de una sal se calcula dividiendo el peso fórmula por la carga positiva total (o negativa, puesto que debe ser la misma).

• Calcular el peso equivalente de cada una de las siguientes sales: • •

– AlCl3

–

–

– CaSO4

– –

– Al2(SO4)3

–

peso fórmula en gramos 135.5 gp-eq = = = 44.5 g

3 3

peso fórmula en gramos 342 gp-eq = = = 57.0 g

6 6

peso fórmula en gramos 136 gp-eq = = = 68.0 g

2 2

44

• Calcular la normalidad de una solución de H3PO4 que contiene 2.50 g de ácido en 135 mL de solución en reacciones que se remplazan los tres hidrógenos.

• • • Calcular la normalidad de una solución de NaOH que

contiene 3.75 g de hidróxido en 125 mL de solución. • Resuelva este problema siguiendo el ejemplo anterior

Respuesta:

•

3 4 3 4 3 4

3 4

2.50 g H PO 1 eq H PO 0.566 eq H PO x = = 0.566 N

0.135 L 32.7 g H PO L soln.

45

• Calcular el número de gramos de H2SO4 necesarios para preparar 225 mL de solución 0.150 N en reacciones en que se remplazan ambos hidrógenos.

• •

• Calcular el número de gramos de H3PO4 necesarios para preparar 125 mL de solución 0.200 N en reacciones en que se remplazan los tres hidrógenos.


Respuesta:

• – –

2 4 2 42 4

2 4

0.150 eq H SO 49.0 g H SO1 L soln225 mL soln x x x 1.65 g H SO

1000 mL soln 1 L soln 1 eq H SO=

46

Molalidad

• La concentración molal, se abrevia como m y se define como el número de moles de soluto por kilogramo de solvente. Se expresa como:

•

•

• Calcular la concentración molal de una solución que contiene 18 g de NaOH en 100 mL de agua. – Puesto que la densidad del agua es 1 g/mL, 100 mL de agua

= 100 g de agua.

•

moles de solutoconcentración molal = =

kilogramo de solventem

2

2 2 2

1000 g H O18 g NaOH 1 mol NaOH mol NaOH x x = 4.5 = 4.5

100 g H O 40 g NaOH 1 Kg H O Kg H Om

47

• Calcular la concentración molal de una solución que contiene 175 g de alcohol etílico (C2H6O) en 450 g de agua.


Respuesta:

–

48

Education

Normalidad,molaridad idac