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| Las soluciones son mezclas homogéneas de dos o mas sustancias |
Los componentes que encontramos
en las soluciones son
Soluto: Es la
sustancia que se disuelve. Generalmente se encuentra en menor proporción.
Solvente: Es el
medio en el cual se disuelve el soluto. Generalmente se encuentra en mayor proporción
y es quien determina el estado físico en el que se encuentran la solución; sin
embargo, hay que anotar que el agua es el solvente universal, aun cuando este
en menor proporción.
Solubilidad: Es la máxima
cantidad de soluto que se puede disolver en una cantidad dada de solvente en
condiciones de presión y temperatura determinadas (soluciones saturadas).
Factores
Que Afectan La Solubilidad
Temperatura:
La
solubilidad de la mayoría de los sólidos aumenta con el incremento de la
temperatura, lo contrario sucede en el caso de las soluciones en estado
gaseoso.
Presión:
Únicamente
afecta a las soluciones en las que participan gases, en estos casos al aumentar
la presión aumenta la solubilidad.
En la formación de soluciones,
debemos tener en cuenta que las sustancias polares son solubles en solventes
polares y las sustancias apolares son solubles en solventes apolares.
Las soluciones se pueden
encontrar en los tres estados básicos de la materia. Ejemplos:
·
Soluciones en estado gaseoso: El aire, el cual el
solvente es el N2 (concentración del 78%).
·
En estado líquido: Agua con cloruro de Sodio
(NaCl).
·
En estado Sólido: Las aleaciones (acero, bronce).
Concentración
Esta no es más que la relación que existe entre la cantidad de
soluto y la cantidad de solvente que hay en una solución. La concentración puede
expresarse de 2 maneras: cualitativa y cuantitativa.
De forma cualitativa la concentración podemos expresarla
diciendo que hay soluciones insaturadas, saturadas y sobresaturadas. Las primeras
son aquellas que contienen poca cantidad de soluto con relación a la cantidad
del solvente. Las saturadas, en cambio, contienen la máxima cantidad de soluto
que un solvente dado pueda disolver a una temperatura determinada, determinan
la solubilidad de un soluto en un determinado solvente. Y por último las
soluciones sobresaturadas, que se caracterizan por presentar más de la cantidad
de soluto que normalmente pueda disolver a una temperatura determinada.
De forma cuantitativa podemos expresarla en unidades de concentración
las cuales se clasifican en físicas y químicas.
Unidades Físicas
Estas unidades nos permiten establecer de manera más precisa
la concentración de las soluciones y expresarlas en términos de porcentajes. Las
unidades más utilizadas son:
%M/M = {Masa (g) soluto / Masa (g) solución} * 100%
Se utiliza principalmente cuando el soluto y el solvente se
encuentran en estado sólido.
% V/V = {Volumen
(mL) soluto / Volumen (mL) solución} * 100%
Se recomienda en soluciones cuyos componentes
sean líquidos.
%M/V = {Masa
(g) soluto / Volumen (mL) solución} * 100%
Se aplica en soluciones donde el soluto sea un sólido y el
solvente un líquido.
Ej: Se sabe
que el porcentaje en masa del yoduro de potasio KI en una disolución es del 2%.
¿Qué cantidad de KI estará disuelta en 25 g de disolución?
Lo primero que debemos hacer es identificar los diferentes
elementos de la solución
Soluto →KI
Solvente →
H2O
Solución →
KI al 2%
Cuando en un problema no se mencione quien es el solvente se
puede asumir que es el H2O.
Ahora procedemos a calcular los gramos de KI despejando de la formula %M/M.
%M/M = {Masa (g) soluto / Masa (g) solución} * 100%
Despejando:
Masa (g) soluto = (masa (g) solución * %M/M) / 100
Remplazamos valores
Masa (g) soluto = (25 g* 2) / 100
Masa (g) soluto = 0.5 g de yoduro de potasio.
DQ recomienda: Dale clic para mirar el ejemplo de porcentaje masa - masa
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Unidades Químicas
-
Molaridad (M) = n / L de solución
-
molalidad (m) = n / Kg de solvente
-
Fracción Molar = n / n1 + n2
n1: numero de moles de
soluto. n2 = numero de moles solvente
Antes de expresar la concentración de una solución
en unidades químicas debemos saber hallar el número de unidades químicas debemos
saber hallar el número de moles (n) en una cantidad dada, con la siguiente fórmula:
n = m / M
Donde m es la masa en gramos y M es el peso molecular expresado en g/mol.
Para conocer el número de equivalente gramos
(Eq-g) debemos saber calcular el peso de 1 Ep-g de cualquier sustancia
aplicando:
1 Ep-g =
Peso Molecular / Valencia
La valencia se calcula dependiendo el tipo de
compuesto que sea el soluto. Si el soluto es un acido, la valencia viene dada
por el numero de Hidrógenos. Si el soluto es una base, la valencia es el número
de grupos OH. Para las sales la valencia representa el número total de cargas
positivas aportadas por el catión (metal).
Para calcular el #Eq-g debemos dividir el peso dado por el peso
de 1 Eq-g.
Ej: Calcular
el peso de 1 Eq-g del hidróxido de calcio Ca(OH)2
Los pesos necesarios son. H = 1, Ca = 40, O=
16.
1 Eq-g Ca(OH)2 = 74/2 = 37 g
Ej: Calcular
la normalidad de una solución que contienen 72 g H3BO3, disueltos en 0.5 L de agua.
H= 1 g/mol, B = 11 g/mol, O= 16 g/mol
H3 1 g/mol *3 = 3
B 11 g/mol
O3 16 g/mol*3 =
48 g/mol
PM = 62
1
Ep-g = Peso Molecular / Valencia
1 Eq-g de H3BO3 = [62 g/mol / 3]
1 Eq-g de H3BO3 = 20.7
#Eq -g de H3BO3 = 72 / 20.7 = 3.5
Normalidad = # Eq -g soluto / V (litros)
N = 3.5 Eq-g / 0.5 L
N = 7.0 Normal
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Veamos como calcular la Molaridad en una solucion quimica.
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Veamos como calcular la Molaridad en una solucion quimica.
Ej: ¿Cuál será la molaridad de una solución que
contiene 64 g de Metanol CH3OH (P.M 32 g/mol) en 500 mL de solución?
Para calcular la Molaridad debemos conocer el
número de moles y el volumen.
n= 64 g / 32 g/mol = 2 mol
El volumen lo demos expresar en litros, es
decir, 500 mL equivalen a 0.5 L, ahora remplazamos los valores en la formula de Molaridad
M = 2 mol / 0.5 L
M= 4 Molar
Ahora de este mismo ejercicio cual es la
normalidad de esta solución.
N = M * Valencia
N= 4 *1 = 4
Y de esta forma hemos encontrado la Normalidad a partir de la Molaridad.
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Veamos otro ejercicio pero ahora calculando la molalidad de una solución.
Y de esta forma hemos encontrado la Normalidad a partir de la Molaridad.
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Veamos otro ejercicio pero ahora calculando la molalidad de una solución.
Ej: Calcule la molalidad de una solución preparada
con 18 g de glucosa (C6H12O6) en agua hasta
alcanzar un volumen de 100 mL.
Densidad del agua: 1g/mL
Moles de soluto = (18 g / 180 g/mol)= 0.1 mol
Kg de solvente: tenemos 100 mL de H2O.
Debido a su densidad podemos deducir que tenemos 100 Kg de solvente.
Expresando el peso en Kg: 100 g → 0.1 Kg
Ahora aplicamos la formula de molalidad:
molalidad
(m) = n / Kg de solvente
Remplazamos
valores
m = 0.1
mol / 0.1 Kg H2O
Consiste en
preparar una solución a una concentración deseada, a partir de otra concentración
conocida. Este proceso de dilución se reliza agregando mas solvente.
Para la dilución
tenemos en cuanta un estado inicial y un estado final, aplicando la formula:
C1V1 = C2V2
Donde C representa
la concentración y V el volumen.
Ej: se
tienen 400 mL de solución de H2SO4 al 0.5 M. Calcular la concentración
obtenida si a la solución se le agregan 600 mL de H2O.
C1
= 0.5 M V1= 400 mL C2=? V2 = 600 mL
En estos
tipos de ejercicios no es necesario expresar el volumen en litros, lo
importante aquí es que el volumen final e inicial este expresado en la misma
unidad.
Aplicamos
la formula:
C1V1 = C2V2
Ahora
despejaos C2 y remplazamos los valores:
C2
= (0.5 M *400 mL) / 600 mL = 0.3 M.
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