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DISOLUCION: DISOLUCION:

Las disoluciones son mezclas homogneas formadas por dos o ms constituyentes, los que en parte pierden sus propiedades, adquiriendo caractersticas propias de la mezcla. Ejemplo, la mezcla de sal comn y agua, adquiere un aspecto lquido, de sabor salubre que permanece indefinidamente constante, con un punto de ebullicin algo superior al del agua pura (100C), estable y se presenta en una sola fase. Algunas caractersticas de las disoluciones son: Presenta una sola fase tanto a simple vista como con la ayuda de instrumentos pticos modernos. Tiene composicin variable dentro de ciertos rangos (dados por la solubilidad). El soluto se disuelve en forma de iones (solucin inica) o molculas (solucin molecular) en el disolvente. Es transparente, aunque puede ser coloreada. No puede ser separada por mtodos mecnicos. Puede ser separada por mtodos fsicos, por ejemplo la evaporacin.

Los componentes de una solucin se denominan soluto (componente que se disuelve; generalmente se encuentra en menor cantidad) y disolvente (componente que disuelve y se encuentra por lo general en mayor cantidad).

Tipos de disoluciones El estado fsico de una disolucin, lo determina el estado fsico del disolvente, por lo tanto, es posible encontrar disoluciones en los tres estados de la materia (slido, lquido y gaseoso).

Disoluciones slidas: Tanto el soluto como el disolvente se encuentran al estado slido. Este tipo de soluciones son de gran importancia prctica y constituyen las aleaciones. Al mezclar dos metales fundidos y luego solidificarse, la disolucin (aleacin) resultante puede presentar distintas propiedades en comparacin a los materiales puros. Por ejemplo, dos metales blandos pueden formar una aleacin dura o dos metales muy buenos conductores de la electricidad pueden formar una aleacin aislante. Disoluciones lquidas: formadas cuando el estado fsico del disolvente es un lquido. El soluto puede presentarse en los tres estados de la materia originando las siguientes disoluciones: - Slido Lquido: Un soluto slido disuelto en un disolvente lquido. Ejemplo, yodo disuelto en alcohol, cloruro de sodio disuelto en agua, nitrato de potasio disuelto en agua.

- Lquido Lquido: Un soluto lquido disuelto en un disolvente lquido. Ejemplo: alcohol etlico disuelto en agua, gasolina.

- Gas Lquido: Un soluto gaseoso disuelto en un disolvente lquido. Ejemplo: disolucin acuosa de amonaco, disolucin acuosa de cido clorhdrico.

Disoluciones gaseosas: Se obtienen disolviendo un gas en otro u otros. Los gases se mezclan en cualquier proporcin, es decir, son infinitamente solubles. Ejemplo, el aire, oxgeno disuelto en nitrgeno. De todos los tipos de soluciones, las ms utilizadas son las disoluciones lquidas. Frecuentemente las disoluciones se nombran de acuerdo al tipo de disolvente utilizado. Si el disolvente utilizado es el agua, las disoluciones son acuosas; si es alcohol, las disoluciones son alcohlicas; si es benceno el solvente, la disolucin ser bencnica. Solubilidad de las disoluciones Este trmino se refiere a la cantidad mxima de soluto que se disuelve en una determinada cantidad de disolvente, a una temperatura dada. La solubilidad entonces, es una medida de concentracin. Por ejemplo, la solubilidad de una disolucin acuosa de cloruro de sodio (NaCl), a 20 C, es de 36 g. de soluto en 100 g de agua (36 g/100 g agua a 20C). Esto significa que en 100 g de agua, a 20 C, la mxima cantidad de cloruro de sodio que se puede disolver es 36 g y la disolucin es saturada. En base al criterio de solubilidad es posible distinguir tres tipos de disoluciones: Disolucin no saturada: Aquella donde la cantidad de soluto disuelto es inferior a la solubilidad en determinado disolvente.

Disolucin saturada: Aquella donde la cantidad de soluto disuelto es igual a la solubilidad en dicho disolvente. En este tipo de disoluciones existe un equilibrio dinmico entre soluto disuelto (disolucin) y soluto no disuelto.

Disolucin sobresaturada: Corresponde a la disolucin que se prepara disolviendo mayor cantidad de soluto que el determinado por la solubilidad del soluto en determinado disolvente. En este caso existe un equilibrio inestable y cualquier alteracin de la disolucin provoca la precipitacin de la cantidad de soluto en exceso disuelto en el disolvente. Factores que condicionan la solubilidad Como se ha comprobado mediante experiencias cotidianas, hay sustancias muy solubles en agua (azcar), otras muy poco solubles y otras prcticamente insolubles (aceite), por lo tanto la solubilidad no posee siempre valor fijo o constante sino que depende de ciertos factores que harn de la solubilidad un valor que puede ser aumentado o disminuido segn sea el factor modificante y stos son los siguientes: La Temperatura: este factor solo modifica la solubilidad de solutos slidos y gaseosos, los lquidos no sufren ninguna alteracin en su solubilidad, solo hasta que sean miscibles. En el caso de los slidos: en general un aumento de la temperatura provocar un aumento de la solubilidad aunque existen casos donde la solubilidad sufre una pequea variacin e incluso casos donde al aumentar la temperatura la solubilidad disminuye. En el caso de los gases: un aumento de la temperatura produce siempre una disminucin de la solubilidad y viceversa. Si se coloca en un recipiente una pequea cantidad de bebida gaseosa, al ser calentada, se observa inmediatamente una efervescencia derivada del escape de gas (dixido de carbono) de la disolucin. Si se calienta agua, esta pierde el aire disuelto en ella. La Presin: Este factor no produce alteracin alguna en las solubilidades de slidos y lquidos. La presin modifica considerablemente la solubilidad de un gas y acta de la siguiente forma: Un aumento de la presin producir siempre un aumento de la solubilidad del gas y viceversa, siempre que la temperatura permanezca constante (la temperatura tambin modifica la solubilidad de un gas. Esta mitificacin se conoce con trminos matemticos como ley de Henry que dice: La solubilidad de un gas es directamente proporcional a la presin del gas sobre la superficie del lquido a temperatura constante. Esto se puede comprobar fcilmente con la siguiente experiencia: Las bebidas y el champagne, contienen un gas disuelto (dixido de carbono) a una alta presin, sobre todo el champagne, de ah que al abrirlos se produzca una disminucin de la presin y el gas escapa violentamente de la disolucin. Esto se puede evitar un cierto grado enfriando. Naturaleza Qumica del Soluto y el Solvente: Una sustancia podr ser muy soluble en un determinado solvente, pero esto no permite asegurar que lo sea en otros solventes, para ejemplificar lo dicho, hay que observar la solubilidad del azcar y el yodo (en g/100g de solvente a 20C), utilizando como solventes agua y alcohol.

Se puede observar claramente que el azcar es muy soluble en agua pero poco soluble en alcohol, a su vez el yodo es muy poco soluble en agua pero muy soluble en alcohol. En realidad la Naturaleza Qumica tiene que ver con el tipo de Unin o Enlace Qumico que posee el soluto y el disolvente, esto se puede resumir en la siguiente frase: Lo semejante disuelve a lo semejante MISCIBILIDADEn el diagrama adjunto se observa la miscibilidad del sistema fenol en agua. Se observa que a 40C, el fenol es poco miscible en agua.La miscibilidad aumenta con la temperatura. A ms de 66C, fenol y agua son miscibles en cualquier proporcin.(Miscible: Ambos se mezclan; Inmiscible: Los lquidos se presentan en fases distintas, no se unen)CLASIFICACIN GENERAL DE LAS SOLUCIONES

1.- POR SU ESTADO DE AGREGACIN:

2. POR SU CONCENTRACIN:a. DISOLUCION NO-SATURADA:Es aquella donde el solvente es capaz de seguir disolviendo ms soluto a una temperatura dada hasta alcanzar su grado de saturacin.Ej: a 0 C 100 g de agua disuelven 37,5 NaCl, es decir, a la temperatura dada, una disolucin que contengan 20g NaCl en 100g de agua, es una solucin no saturada.b. DISOLUCION SATURADA:En estas disoluciones hay un equilibrio entre soluto y solvente, ya que el solvente no es capaz de disolver ms soluto. Ej una disolucin acuosa saturada de NaCl es aquella que contiene 37,5 disueltos en 100 g de agua a 0 C.c. DISOLUCION SOBRE SATURADA:Representan un tipo de disolucin inestable, ya que presenta disuelto ms soluto que el permitido para la temperatura dada. Para preparar este tipo de disoluciones se agrega soluto en exceso, a elevada temperatura y luego se enfra el sistema lentamente. Estas soluciones son inestables, ya que al aadir un cristal muy pequeo del soluto, el exceso precipita; de igual manera sucede con un cambio brusco de temperatura

Expresiones de concentracin para las disoluciones:

La concentracin de una disolucin corresponde a la cantidad de soluto presente en una cantidad de disolvente o disolucin.

Una forma de expresar la concentracin relativa de una disolucin en forma cualitativa es usando los trminos diluido y concentrado.

Una disolucin diluida tiene una pequea cantidad del soluto disuelta y otra con mayor cantidad de soluto se dice que es concentrada.

Cuantitativamente, la concentracin de una solucin se puede expresar en diversas unidades de concentracin, las que pueden ser fsicas o qumicas. A) MAGNITUDES FSICAS (MASA Y VOLUMEN)1) PORCENTAJE MASA-MASA (%m/m) (o peso-peso %p/p)

Donde m corresponde a la masaPor ejemplo: Calcule el %m/m de una solucin formada por 30g de soluto y 170g de solvente

2) PORCENTAJE MASA/VOLUMEN (%m/v)

Donde: m: corresponde a la masa del solutoV: corresponde al volumen de solucinPor ejemplo: Calcule el %m/v del soluto en una solucin formada por 60g disueltos en 300mL de solucin

3) PORCENTAJE VOLUMEN / VOLUMEN (%v/v)Donde: V: corresponde al volumenPor ejemplo: 300 [mL] de una cierta solucin acuosa contienen 60 [mL] de CH3CH2OH. Calcule el%v/v del soluto. Si los volmenes son aditivos, calcula el %v/v de solvente.

Partes por milln (ppm): Puede ser interpretada como los gramos de soluto en un milln de gramos de disolucin. Se trata de soluciones muy diluidas, por lo tanto, el peso de soluto no hace variar la densidad de la disolucin. As por ejemplo una disolucin que tenga 1,0 ppm de in Cu2+, significa que en un litro de disolucin hay disueltos 1 mg de Cu2+. Unidades fsicas de concentracin de disoluciones: Porcentaje en peso (% p/p): Se define como la masa de soluto (en gramos) disuelta en 100 gramos de disolucin. Se calcula por medio de la frmula:

Tambin se cumple que: Si la concentracin de una disolucin presenta solamente el smbolo de %, se considera que es porcentaje en peso-peso. Porcentaje peso- volumen (% p/v): Corresponde a la masa de soluto (en gramos), disuelta en 100 mL de disolucin. Se determina por la frmula:

Porcentaje volumen volumen (% v/v): Se refiere al volumen de soluto (en mL), disuelto en 100 mL de disolucin. Se calcula por la frmula:

Partes por milln (ppm): Puede ser interpretada como los gramos de soluto en un milln de gramos de disolucin. Se trata de soluciones muy diluidas, por lo tanto, el peso de soluto no hace variar la densidad de la disolucin. As por ejemplo una disolucin que tenga 1,0 ppm de in Cu2+, significa que en un litro de disolucin hay disueltos 1 mg de Cu2+. Normalidad (N): Esta expresin corresponde al nmero de equivalentes de solutos disueltos en un litro de disolucin. Matemticamente se expresa por la frmula:

Molalidad (m): Se define, como el nmero de moles (n) disueltos en 1000 g de disolvente. Se puede determinar por la formula:

Unidades qumicas de concentracin de disoluciones: Molaridad (M): Se define como el nmero de moles (n) de soluto disuelto en un litro de disolucin. Matemticamente se expresa como:

Dilucin de disoluciones Diluir significa agregar ms disolvente (agua si la disolucin es acuosa). Si la concentracin est expresada en molaridad, entonces, la relacin se escribe: (Los subndices 1 y 2 sirven para diferenciar las disoluciones e indicar cul es la disolucin concentrada y cul es la diluida). VI. Procedimiento experimental Experiencia N1: Preparacin de disoluciones a partir de un soluto slido. A) Prepare 50 g de disolucin de cloruro de sodio al 5,0 % p/p. - Pesar los gramos de cloruro de sodio en un vaso de precipitado de 250 mL - Medir en una probeta el volumen de agua destilada necesaria y transferir directamente al vaso de precipitado que contiene el cloruro de sodio slido. - Agitar con una varilla de agitacin de vidrio, hasta disolucin total del slido. - Envasar y rotular la disolucin preparada (Nombre del preparador, fecha, concentracin y tipo de disolucin). B) Prepare 250 mL de disolucin de cloruro de sodio al 2,0 % p/v. - Pesar los gramos de cloruro de sodio en un vaso de precipitado de 250 mL - Medir en una probeta el volumen de agua destilada necesaria y transferir directamente al vaso de precipitado que contiene el cloruro de sodio slido. - Agitar con una varilla de agitacin de vidrio, hasta disolucin total del slido. - Envasar y rotular la disolucin preparada (Nombre del preparador, fecha, concentracin y tipo de disolucin). C) Prepare 50 mL de disolucin de cloruro de sodio 0,1 molar (0,1 M). - Pesar los gramos de cloruro de sodio en un vaso de precipitado de 250 mL - Adicionar con una pisceta una cantidad de agua destilada para disolver. Importante: El agua para disolver y aguaje en esta primera etapa no debe superar los 30 mL. - Agitar con una varilla de agitacin de vidrio, hasta disolucin total del slido. - Transferir el contenido del vaso con la ayuda de un embudo analtico al matraz de aforo de 50 mL. - Agregar agua destilada al matraz hasta completar el aforo y agitar para homogenizar. - Envasar y rotular la disolucin preparada (Nombre del preparador, fecha, concentracin y tipo de disolucin). D) Prepare 50 mL de disolucin de cloruro de sodio 0,05 molar (0,05 M) a partir de la disolucin preparada en el punto C. (Dilucin) - Tomar una alcuota de 25 mL de la disolucin preparada en C, con una pipeta volumtrica con ayuda de una propipeta. - Adicionar los 25 mL en un matraz de aforo de 25 mL a travs de un embudo analtico. - Finalmente adicione agua destilada hasta completar la marca del aforo y agitar para homogenizar. E) Efecto de la temperatura en la solubilidad de cloruro de sodio - Pesar en un vaso de precipitado 10 g de cloruro de sodio, NaCl. - Adicionar 10 mL de agua destilada al vaso. Agitar para disolver. Si el compuesto no se disuelve a temperatura ambiente, calentar todo el sistema en una plancha calefactora. - Observar el efecto de la temperatura en la solubilidad del compuesto slido. VII. Clculos: Debe desarrollar los clculos para determinar en cada una de las experiencias la cantidad de soluto necesaria para la preparacin de las disoluciones respectivas. VIII. Resultados Registrar los datos obtenidos durante el procedimiento experimental en la siguiente tabla.

Ejemplo: Una solucin contiene 8,5g de NaNO3 por cada 500mL. Calcule su molaridad. PMNaNO3=85 [g/mol]

moles presentes en la solucin1.- Por ejemplo: Se disuelven 17 [g] de NaNO3 en 400 [mL] de H2O.Calcule la molalidad de la solucin formada sabiendo que la densidad del solvente es

3) FRACCION MOLAR ()Se expresa en funcin del soluto y del solvente. Relaciona los moles de cada uno, en funcin de los moles totales de la solucin:

Ejemplo: Calcule la fraccin molar de una solucin que esta formada por 4,5 moles de B y 1,5 molesde A. Quines son el soluto y el solvente?EJERCICIOS1) Calcule el volumen que se requiere de una solucin de HF 2M, para preparar 200 [mL] de una solucin del mismo cido, de concentracin 0,5 M. 50 (mL)2) Calcule el volumen de solucin 5M de HCOOH, que puede prepararse a partir de 30 [mL] de una solucin del mismo cido de concentracin 15M. 90 [mL]3) Calcule el volumen de una solucin de HCl 20 %m/m de densidad 1,098 [g/mL], que se necesita para preparar 500 [mL] de solucin 1 M, del mismo cido. 83,1 [mL]4) Calcule el volumen de una solucin 0,5 M de NaOH que se puede preparar a partir de 5 [mL] de una solucin 36% (m/m) del mismo soluto y de densidad 1,39 [g/mL]. 125,1 [mL]5) Calcule el volumen de una solucin de H2SO4 35% (m/m) de densidad 1,26 [g/mL] que se necesita para preparar 1000 [mL] de una solucin 0,5M del mismo cido. 111,1 [mL]6) Calcule el volumen de una solucin 1M de H2SO4, que se puede preparar a partir de 50 [mL] de una solucin 12% (m/m) del mismo cido y de densidad 1,08 [g/mL]. 66,1 [mL]7) Se disolvi una muestra de 1 g de Na2CO3 x 10H2O en 20 mL de agua destilada. Se agreg agua adicional hasta completar un volumen de 250 mL de solucin. Cul es la concentracin molar de esta sal? (Dato: Considere las molculas de agua alrededor de la sal, para efectos del clculo de la masa molecular) 0,0140 M8) Cuntos gramos de CH3COONa slido se necesitan para preparar 300 mL de una solucin cuya molaridad sea de 0,06? 1,5 g9) Si 25 mL de solucin CuSO4x2,5M, se diluyen con agua, hasta un volumen final de 450 mL Cul es la molaridad del soluto en la solucin resultante? 0,139 M10) Una solucin de cido ntrico (HNO3) tiene una densidad de 1,249 g/mL y 40%m/m de HNO3 Cuntos mL de esa solucin hacen falta para obtener 10 g de HNO3? 20 mL11) Se disuelven 10 g de NaCl en 90 g de agua a) Cul es el porcentaje en peso de la solucin? b) Cul es la molalidad de la solucin? a) 10%m/m b) 1,9 molal12) a) Cul es el %m/v de una solucin, preparada con 20 g de AgNO3 disueltos en 200 mL de solucin acuosa? b) Cul es la concentracin molar de esta solucin? a) 10%m/v b) 0,59 M13) Se desea prepara 250 mL de una solucin 0,2M de NaCl a) Qu cantidad de la sal necesita? b) Exprese la concentracin en %m/v. a) 2,93 g b 1,17%m/v14) Se disuelven 5,61 g de KOH en 500 mL de agua destilada a) Cul es la molalidad de esta solucin, sabiendo que la densidad del agua es 1 g/mL? b) Cul es la molaridad de esta solucin suponiendo que el volumen de la solucin es igual al volumen de agua agregado? a) 0,2 m b) 0,2 M15) Indique cunto slido debe pesar, para preparar una solucin de Na2CO3 (carbonato de sodio) para preparar 250 mL de solucin 0,1 M 2,65 g16) Qu volumen de solucin acuosa de cido perclrico HClO4 de densidad 1,41 g/mL y 50%m/m se necesita para preparar 600 mL de solucin de este cido de concentracin 0,1M? 8,55 mLMS EJERCIOS DE CONCENTRACIN DE SOLUCIONES01. Calcular la cantidad de sosa custica (NaOH) y de agua que se necesitan para preparar 5 L de una Solucin al 20 % m/m, cuya d = 1,219 g / ML (R = 1219 g soluto 4876 g agua )02. Se disuelve una cierta cantidad de cloruro magnsico hidratado MgCl2 x 6H20 en un peso igual de agua. Calcular la concentracin de la solucin en % m/m de sal anhidra. (R = 23,4 % )03. Se mezcla 1 L de cido ntrico de d = 1,380 g / mL y 62,70 % con 1 L de cido ntrico de d = 1,130 g / mL y 22,38 % m/m. Hallar: a ) La concentracin en % m/m del cido resultante. b) El volumen de cido que se forma. c) su M. Datos La densidad del cido formado es 1,276 g/mL. (R = 44,5 % - 1,967 L - 9,02 M )04. Una disolucin de potasa custica de d = 1,415 g/mL es de 41,7 % m/m de KOH. Calcular el volumen de disolucin que contiene 10 moles de KOH. (R = 948,8 mL) 05. Se disuelven 7 g de cloruro sdico en 43g de agua. Calcular el % m/m de la solucin (R=14% )06. En 35 g de agua se disuelven 5 g de cido clorhdrico. La densidad de la solucin a 20 C es 1,060 g/mL. Hallar: a) % m/m . b) g / L . c) M (R = 12,5 % - 132,5 g/L - 3,63 M)07. Un cido ntrico concentrado de d = 1,405 g / mL contiene 68,1 % en masa de HN03. Calcular: a) M . b ) m (R = 15,2 M 33,75 m )08. Un cido sulfrico concentrado de d = 1,813 g/mL contiene 91,33 % en masa de H2S04. Calcular su concentracin en g/L . (R = 1655,8 g )09. Hallar la densidad de una disolucin de amonaco que contiene 20,3 % de NH3 y es 11M. (R= 0,921 g/mL)10. Se aaden 6 g de cloruro potsico a 80 g de una disolucin de cloruro potsico al 12 % en masa. Hallar el % m/m de la solucin que resulta11. Se disuelven 180 g de sosa custica (NaOH) en 400 g de agua. La densidad de la disolucin resultante a 20 C es de 1,340 g/mL. Calcular: a) % m/m b) g/L c) M d) m (R = 31,03 % - 415,8 g/ L - 10,4 M - 11,25 m )12.- Cunto ( NH4 )2SO4 se necesita para preparar 400 mL de una solucin M ? (R=13,21 g)13. Cul es la m de una solucin que contiene 20 g de azcar C12H22011 disueltos en 125 g de agua? (R = 0,468 m )14. La m de una solucin de alcohol etlico C2H5OH en agua es 1,54 mol / kg. Cuntos g de alcohol se disuelven en 2,5 kg de agua ? (R = 177 g)15. Calcular la molaridad y molalidad de una solucin de cido sulfrico H2SO4 de d=1,198 g/mL que contiene 27% en masa de H2SO4 (R = 3,3 M - 3,78 m)16. Determine las fracciones molares de las 2 sustancias en una solucin que contiene 36 g de agua y 46 g de glicerina C3H5(OH)3 (R X agua = 0,8)17. En un procedimiento se necesitan 100 mL de H2S04 al 20 % m/m con d = 1,14 g/mL. Qu cantidad del cido concentrado de d = 1,84 g/mL y que contenga 98 % en masa de H2S04 debe diluirse con agua para preparar 100 mL del cido de la concentracin requerida? (R= 12,67 mL)18. Qu volumen de cido ntrico diluido de d = 1,11 g /mL y al 19 % en masa de HN03 contiene 10 g de HNO3?MEZCLA DE SOLUCIONESConsiste en mezclas de dos o ms soluciones con el mismo soluto pero diferentes concentraciones para obtener la solucin final con su concentracin.Pueden ocurrir 3 situaciones:a. Mezclar dos o ms soluciones con el mismo soluto pero diferentes concentraciones.b. Las soluciones mezcladas tienen solutos distintos y que no reaccionan entre si.c. Las soluciones mezcladas tienen solutos capaces de reaccionar qumicamente entre ellos.Formula generalnsto(1) + nsto(2) = nsto(total) M1V1 + M2V2 = MT.VT 1.- Una muestra de 0.892 g de cloruro de potasio (KCl) se disuelve en 54.6 g de agua. Cul es el porcentaje en masa de KCl en la disolucin?PROBLEMAS DE % EN MASA - CHANG2.- Una muestra de 6.44 g de naftaleno (C10H8) se disuelve en 80.1 g de benceno (C6H6). Calcule el porcentaje en masa de naftaleno en esta disolucin.1.- Calcule la molalidad de una disolucin de cido sulfrico que contiene 24.4 g de cido sulfrico en 198 g de agua. La masa molar del cido sulfrico es de 98.09 g.PROBLEMAS DE MOLALIDAD - CHANG2.- Cul es la molalidad de una disolucin que contiene 7.78 g de urea [(NH2)2CO] en 203 g de agua?3.- La densidad de una disolucin acuosa de metanol (CH3OH) 2.45 M es de 0.976 g/mL. Cul es la molalidad de la disolucin? La masa molar del metanol es de 32.04 g.4.- Calcule la molalidad de una disolucin de etanol (C2H5OH) 5.86 M cuya densidad es de 0.927 g/mL.5.- Calcule la molalidad de una disolucin acuosa de cido fosfrico (H3PO4) a 35.4% (en masa). La masa molar del cido fosfrico es de 97.99 g.6.- Calcule la molalidad de una disolucin acuosa de cloruro de sodio a 44.6% (en masa).RELACION IMPORTANTE ENTRE MOLARIDAD (M) Y NORMALIDAD (N)Haciendo uso de la expresin:Donde : N = normalidad M = molaridad Ejemplos:

QU ES UN EQUILIBRIO QUMICO?

Es una reaccin que nunca llega a completarse, pues se produce simultneamente en ambos sentidos (los reactivos forman productos, y a su vez, stos forman de nuevo reactivos). Es decir, se trata de un equilibrio dinmico.Cuando las concentraciones de cada una de las sustancias que intervienen (reactivos o productos) se estabiliza, es decir, se gastan a la misma velocidad que se forman, se llega al EQUILIBRIO QUMICO.

LEY DE ACCIN DE MASAS - CONSTANTE DE EQUILIBRIO (Kc) LEY DE ACCIN DE MASAS. CONSTANTE DE EQUILIBRIO (Kc)

Para una reaccin cualquiera (a A + b B c C + d D) se define la constante de equilibrio (Kc) de la siguiente manera:

Se denomina constante de equilibrio, porque se observa que dicho valor es constante (dentro un mismo equilibrio) si se parte de cualquier concentracin inicial de reactivo o producto. De la siguiente reaccin:

En la mayora de las reacciones, los reactivos no se convierten totalmente en productos. Son reacciones reversiblespueden desplazarse en cualquier direccin

equilibrio qumico

cuando 2 reacciones opuestas se efectan simultneamente a la misma velocidad

es un equilibrio dinmico

Las molculas reaccionan en forma continua, aunque la composicin total de la mezcla de reaccin no cambiaConstante de equilibrio Kc

Ley de equilibrio qumico:

Para una reaccin reversible, en un estado de equilibrio, la relacin entre el producto de las concentraciones molares de los productos de reaccin, y el producto de las concentraciones molares de los reactivos, elevados a los exponentes estequiomtricos correspondientes, es igual a una constante, llamada constante de equilibrio (Kc)

Kc, solo vara con la temperaturaLa Magnitud de Kc, mide hasta que grado se produce la reaccin, indica si una reaccin en equilibrio es favorable a los productos o a los reactivos.

Si la reaccin:El equilibrio se desplazar hacia la derecha y favorecer a los productos.

Si la reaccin:El equilibrio se desplazar hacia la izquierda y favorecer a los reactivos. Aplicaciones de KcEj.: Se coloca una mezcla de 0,50 moles de H2 y 0,50 moles de I2 en un recipiente de 1,0 L a 430C. Calcular las concentraciones de H2 , I2 y HI en el equilibrio. La Kc para la reaccin es: 54.3 a esa temperatura.

Inicial : 0.5 0.5 0Cambio: -x -x 2xEquilibrio: 0.5 x 0.5 - x 2xRespuesta:a).- Equilibrio homogneo.- se aplica a reacciones en las que todas las especies reaccionantes estn en la misma fase. En fase gaseosa: las concentraciones de reactivos y productos se pueden expresar en trminos de sus presiones parciales.SE PRESENTAN DOS TIPOS DE EQUILIBRIO QUIMICO:

- Equilibrio Homogneo - Equilibrio Heterogneo.

OBSERVE que el subndice en Kc indica que las concentraciones de las especies reactivas se expresan en molaridad o moles por litro. Las concentraciones de reactivos y productos en las reacciones de GASES tambin se pueden expresar en trminos de sus presiones parciales. De la ecuacin P = (n/V)RT, se deduce que, a una temperatura constante, la presin P de un gas est en relacin directa con la concentracin en mol/L del gas; es decir,. As, la constante para el proceso en equilibrio:

puede expresarse como:

donde PNo2 y PN2O4 son las presiones parciales de equilibrio (en atm) de NO2 y N2O4, respectivamente.El subndice en KP indica que las concentraciones en el equilibrio estn expresadas en trminos de presiones.Por lo general, Kc no es igual que KP debido a que las presiones parciales de reactivos y productos no son iguales a sus concentraciones molares. Es posible deducir una relacin simple entre Kc y KP como sigue. Relacin entre Kp y Kc Kp = Constante de equilibrio a presin constante Kc = Constante de equilibrio en Molaridad o moles/litro.

Suponga el siguiente equilibrio en fase gaseosa:donde a y b son los coeficientes estequiomtricos.

La constante de equilibrio Kc est dada por:

y la expresin para KP es: donde PA y PB son las presiones parciales de A y B. Si se supone un comportamiento de gas ideal,

donde V es el volumen del recipiente en litros. Asimismo,

Al sustituir estas relaciones en la expresin para KP, obtenemos

Ahora, tanto nA/V como nB/V tienen unidades de mol/L y se pueden sustituir por [A] y [B], de modo que:

KP

la expresin que relaciona KP y Kc es:

En este caso, la ecuacin anterior, se escribe como

KP Cualquier nmero elevado a la potencia 0 es igual a 1.

Escriba las expresiones para Kc y KP, segn sea el caso, para las siguientes reacciones reversibles en equilibrio:

Estrategia tome en cuenta que:1) la expresin KP se aplica slo a reacciones entre gases y2) la concentracin del disolvente (por lo general, agua) no aparece en la expresin de la constante de equilibrio.Solucin: a) Como en esta reaccin no hay gases presentes, no hacemos uso de KP y slo tenemos Kc.

El HF es un cido dbil, de modo que la cantidad de agua que se consume en la ionizacin del cido es insignificante comparada con la cantidad de agua presente como disolvente. Por tanto, la expresin de la constante de equilibrio se reduce a:

b) Esta reaccin presenta fase gaseosa, hacemos uso de KP y Kc.

c) Como en esta reaccin no presenta fase gaseosa, slo tenemos Kc.

Como el agua formada en la reaccin es insignificante comparada con el agua presente como disolvente, su concentracin no cambia, y la nueva constante de equilibrio se expresa como:

Escriba las expresiones para Kc y KP para la descomposicin del pentxido de nitrgeno:

Se ha estudiado el siguiente proceso en equilibrio a 230C:

En un experimento se encontr que las concentraciones de equilibrio de las especies reactivas son [NO] = 0.0542 M, [O2] = 0.127 M y [NO2] = 15.5 M. Calcule la constante de equilibrio (Kc) de la reaccin a esta temperatura.El cloruro de carbonilo (COCl2 ), tambin llamado fosgeno, se utiliz en la Primera Guerra Mundial como gas venenoso. Las concentraciones de equilibrio a 74C para la reaccin entre monxido de carbono y cloro molecular que produce cloruro de carbonilo

La constante de equilibrio KP obtenida para la descomposicin del pentacloruro de fsforo en tricloruro de fsforo y cloro molecular

es de 1.05 a 250C. Si las presiones parciales en el equilibrio de PCl5 y PCl3 son de 0.875 atm y 0.463 atm, respectivamente, cul es la presin parcial de equilibrio del Cl2 a esta temperatura?La constante de equilibrio KP para la reaccin

es de 158 a 1000 K. Calcule PO2 si PNO2 = 0.400 atm y PNO = 0.270 atm.El metanol (CH3OH) se elabora industrialmente mediante la reaccin

La constante de equilibrio (Kc) para la reaccin es de 10.5 a 220C. Cul es el valor de KP a esta temperatura?Para la reaccin:

b).- Equilibrio heterogneo.- Como es de esperar, una reaccin reversible en la que intervienen reactivos y productos en distintas fases conduce a un equilibrio heterogneo. Por ejemplo, cuando el carbonato de calcio se calienta en un recipiente cerrado, se establece el siguiente equilibrio:

Los dos slidos y el gas constituyen tres fases distintas. La constante de equilibrio se puede expresar como

(De nuevo, la prima para Kc sirve para distinguirla de la forma final de la constante de equilibrio que se obtiene ms adelante.) Sin embargo, la concentracin de un slido, al igual que su densidad, es una propiedad intensiva y no depende de la cantidad de sustancia presente. Por ejemplo, la concentracin molar del cobre (densidad = 8.96 g/cm3) a 20C es la misma, ya sea para 1 gramo o 1 tonelada del metal:Por esta razn, los trminos son en s mismos constantes y se pueden combinar con la constante de equilibrio. En esta forma, la ecuacin anterior se simplifica as:

donde Kc, la nueva constante de equilibrio, queda expresada en trminos de una sola concentracin, la de CO2. observe que el valor de Kc no depende de la cantidad de CaCO3 y CaO presentes, siempre y cuando algo de cada uno de stos se encuentre en el equilibrio.Esta situacin se puede simplificar si reemplazamos las concentraciones con las actividades. En termodinmica, la actividad de un slido puro es 1. Por tanto, los trminos de concentracin tanto para CaCO3 como para CaO son la unidad, y con base en la ecuacin de equilibrio anterior podemos escribir Kc = [CO2]. De manera similar, la actividad de un lquido puro tambin es igual a 1. As, si un reactivo o producto es lquido, lo podemos omitir en la expresin de la constante de equilibrio.Escriba las expresiones de las constantes de equilibrio Kc y KP que correspondan a cada uno de los siguientes sistemas heterogneos:

Importante: Omitimos cualquier slido puro o lquido puro en cualquier expresin de la constante de equilibrio debido a que sus respectivas actividades son iguales a 1.Solucin: a) Como (NH4)2Se, es un slido, la constante de equilibrio Kc est dada por:

Podemos expresar tambin la constante de equilibrio KP en trminos de las presiones parciales de NH3 y H2Se:

b) Aqu AgCl es un slido, as que la constante de equilibrio est dada por:

Dado que no hay gases presentes, no hay expresin de KP.c) Podemos observar que P4 es un slido y PCl3 es un lquido, por lo que ninguno aparece en la expresin de la constante de equilibrio. Por tanto, el valor de Kc est dado por:

Podemos expresar tambin la constante de equilibrio en trminos de la presin de Cl2:

Escriba las expresiones de la constante de equilibrio Kc y KP para la reaccin que forma tetracarbonilnquel, un compuesto empleado para separar nquel de otras impurezas:

En el siguiente equilibrio heterogneo:

La presin de CO2 es de 0.236 atm a 800C. Calcule: a) KP y b) Kc para la reaccin a esta temperatura.Considere el siguiente equilibrio a 395 K:

La presin parcial de cada gas es de 0.265 atm. Calcule las magnitudes de KP y Kc para la reaccin.Para cul de las siguientes reacciones Kc es igual a KP?