RESOLUCIÓN DEL EXAMEN DE INTENTO DE RECUPERACIÓNDE LA PRIMERA SEMANA DEL INTER

junio 2010

Se elabora una solución disolviendo 5g de Pb(C2H3O2)4 en 50 cL. (Solución principal)

Esta solución se puede representar de la siguiente manera: 5g50cL

la cuál se puede transformar para facilitar los cálculos, pero antes nos tenemos que dar cuenta que el volumen esta dado en cL y por comodidad lo pasamos a mL., esto se consigue desplazando el punto decimal un lugar a la derecha. L−− dL−−cL−−mL Y queda de la siguiente manera.

5g500mL O tambíen 5g

0.5L =10 g /L y este valor se puede usar para resolver problemas.

Primera preguntaSe toman de la solución principal 3ml y se aforan a 500dL, calcular la concentración molar.

Estos 3ml, los convertimos a Litros mediante la siguiente conversión. 3mL1 L1000

mL=0.003 L

Ese volumen debe tener la misma concentración de 10g/L por lo tanto, podemos determinar cuantos gramos van disueltos en estos 0.003L de la siguiente manera.

0.003L10gL =0.03 g Ahora esos 0.03g son colocados en 500dL, considerando que

L−− dL−− cL−−mL podemos ver que si recorremos el punto decimal un lugar a la izquierda este volumen es de 50L. Con lo que la concentración queda expresada así :

0.03g50L = 0.0006g

L . esta manera de expresar la concentración nos permite ver lo que hay que

convertir para tener concentración molar. En el numerador deben estar moles y en el denominador litros,

numeradordenominador , por lo que ahora es evidente que debo convertir los gramos a moles y sustituir

en la formula de concentración molar. Pero PARA CONVERTIR GRAMOS A MOLES NECESITO LA MASA MOLAR.

Calculando la masa molar del acetato de plomo (IV). Pb(C2H3O2)4

masa molar del plomo 207g/mol, masa molar del carbono 12g/mol, masa molar del hidrógeno 1g/mol

masa molar del oxígeno 16g/molConsiderando que tenemos 1 plomo, 2x4=8 carbonos, 3x4= 12 hidrógenos, 2x4=8 oxígenos.Por lo que la masa del acetato de plomo es

Átomo Cantidad x Masa molar Masa total

Plomo 1 207g/mol 207g/mol

Carbono 8 12 g/mol 96 g/mol

Hidrógeno 12 1g/mol 12g/mol

Oxígeno 8 16g/mol 128g/mol

suma=> 443g/mol

Como la masa molar del acetato de plomo es de 443g/mol, puedo con este dato determinar la cantidad de moles.

0.0006gL mol

443g =1.35 x 10−6 moles. Con esta cantidad en moles ya puedo sustituir en la

formula de concentración molar, con lo que queda.

1.35 x 10−6 molesL =1.35 x10−6 M Que es la concentración buscada.

SEGUNDA PREGUNTA

2)Se toman de la solución principal 5ml y se aforan a 7L , calcular la concentración molal.

Ahora se toman 5ml esto es 0.005L de la solución principal y se aforan a 7 L, pero como ya sabemos la concentración de la solución principal que es de 10g/L por lo que la cantidad de gramos que se tomaron son.

.005 L10gL =0.05g Y estos gramos se aforan a 7L con lo que queda así 0.05g

7L =0.007g /L

para poder convertir a molalidad necesito convertir los gramos a equivalentes y los litros a kg.

Ya que la molaridad se expresa asi: moles de solutokg disolvente =m

Para lo cuál primero necesito la masa molar del acetato de plomo (IV) ,después la densidad de la solución.

La densidad de la solución es de 1.3g/ml, la cuál tambien puedo expresarla como 1.3kg/L.

Aplicando los cálculos. 0.007gL L

1.3Kg mol443g =1.2 x 10−5 m Qué es la concentración molal

que buscamos

PREGUNTA 33)Se toman de la solución principal 1.5ml y se aforan a 50m3, calcular la normalidad.

Para resolver este problema debo recordar que la normalidad se expresa así:

equivalentes de solutoL disolvente =N es evidente que tengo que calcular los

equivalentes del soluto, y convertir los m3 a litros.

Primero analizo como se dio la dilución...tome 1.5mL esto es 0.0015 L de una solución que sabemos tiene una concentración de 10g/L

con lo que los gramos que tome son .0015 L10gL =0.015 g , el volumen en el que pongo estos

0.015g es de 50m3, por lo que tengo que considerar lo siguiente

m3−−.−−.−− dm3 . , y como los dm3 son equivalentes a los litros, si recorro el punto

decimal 3 lugares a la derecha me queda que : 50m3 son 50000 L.

Ahora si puedo expresar la concentración de la siguiente manera 0.015g50000L =0.00000003 g /L

que se puede expresar en base 10, esto es 3 x 10-8g/Lahora nos damos cuenta que para que esa concentración sea normal debo transformar los gramos a

equivalentes.

Pero el acetato de plomo tiene 4 equivalentes. esto lo deduzco del cruce de valencias y de la cantidad de aniones que participan en el compuesto.

Pb(C2H3O2)4

Del cruce de valencias se puede ver que el anion acetato (C2H3O2)-14 tiene una valencia de -1 pero

son 4 aniones , por lo que la cantidad de equivalentes son ∣−1 x 4∣=4equivalentes /mol

observando las unidades de los equivalentes me doy cuenta que es de equivalentes/mol es evidente que debo trabajar con moles, o sea que primero debo convertir los gramos a moles y luego los moles a equivalentes.

Según los cálculos anteriores la concentración era de 3 x 10-8g/L expresado en moles sería...

3x10−8 g L mol

443g 4equivalentesmol =2.7 x10−10 N que es la concentración buscada

Recordar que los 443g/mol son la masa molar del compuesto. Y que en este caso se esta invirtiendo1mol/443g

CUARTA PREGUNTASi el kps de la sustancia disuelta es de 1 x 10-19 ¿cuál concentración no es posible hacer?, justifique

su respuesta.El kps o producto de solubilidad se define como el producto iónico de los iones que se producen al

solubilizar un compuesto

Cuando un compuesto iónico se solubiliza se ioniza y genera los iones que lo conforman y aplicando la estequiometría se calculan las siguientes concentraciones.

progreso Pb(C2H3O2)4 ---------→ Pb + 4(C2H3O2)4

Inicio Solido 0 0

cambio Sólido X 4X

+4 -1

equilibrio Sólido X 4X

X representa el valor de la concentración de cada especie al terminar la disolución.Esto quiere decir que la concentración de Pb es de X y la de (C2H3O2)4 es de 4Xesto queda así.[ Pb]=X[(C2H3O2)4 ]=4X

N.B. Por convención todas las cantidad que se encuentran entre corchetes, son consideradas concentraciones molares.

Para calcular el producto de solubilidad o Kps se aplica la formula de la siguiente manera.

Kps =[Pb] [(C2H3O2)4]4

Donde se ve que esta constante es igual ala multiplicación de las concentraciones de los iones que se forman, elevado al coeficiente estequiométrico. Por ejemplo el plomo tiene un coeficiente de 1 por lo que se eleva a la uno, mientras que el acetato tiene un coeficiente de 4 por lo que se eleva a la cuatro.

Pero como ya sabemos el valor de la concentración del Pb y del (C2H3O2)4 , en función de x , claro.

Entonces la Kps queda así.Kps = (x)(4x)4=1 x 10-19

resolvemos el valor de x...x(4x)(4x)(4x)(4x)=256 X5

quedando así Kps = 256X5=1 x 10-19

Despejando la X

X 5=1x10−19

256 sacando la raiz quinta

X =51x10−19

256 =5.26 x 10−5 M

expresandolo en g/L

5.26 x10−5 molesL 443g

moles=0.02gL

El límite de solubilidad es de 0.02g/L, esto quiere decir que ningún concentración mayor a ese valor puede llevarse a cabo.

Masa molarDel compuesto

La solución principal es de 10g/L (esta solución no puede llevare a cabo por que supera el límite de solubilidad)

La segunda solución es de 0.0006g/L(esta es menor que el límite de solubilidad por lo tanto si se puede hacer.

La tercera solución es de 0.00000003 g/L (esta es menor que el límite de solubilidad por lo que si se puede hacer)

Quinta pregunta5)Calcular la presión osmótica de la solución del inciso 3, considerando la temperatura de 25°C.La presión osmótica se define matemáticamente así:

π=iMRTdonde :i es el factor de Van´t HoffM la concentración molarR la constante del gas ideal que vale 0.082 L atm/ kelvin mol.T es la temperatura en kelvin

La concentración de 3 es de 3 x 10-8g/Lconvirtiendola a molaridad (concentración molar queda).

3x10−8 g L 1mol

443g =6.77x10−11M.

El factor de Van´t Hoff es de ...5Pb(C2H3O2)4-----→Pb + 4(C2H3O2)4

Ya que por cada acetato de plomo (IV) se obtiene 1 plomo y 4 acetatos, (1+4=5).La temperatura de estudio es de 25°C convertida a kelvinK=25+273=298K

Sustituyendo estos valores da:π=56.77 x10−110.082298=0.000000008271586

8.27 x 10-9atmosferas

SEXTA PREGUNTAExplique que le pasa a un globulo rojo en la solución 3, considerando la presión osmótica calculada

en la pregunta anterior.La presión osmótica de un globulo rojo es de alrededor de 7 atmosferas, por lo que la solución

anterior es de una concentración mucho menor, por lo que se le considera isotónica, y provocará que los glóbulos rojos se hemolizan o sea revientan.

OCTAVA PREGUNTA8)Calcule la presión de vapor de la solución 2, si la temperatura es de 25°C y la presión del

disolvente puro es de 800 torr

Para resolver esta pregunta es importante recordar que la variación de la presión de vapor esta dada por la siguiente fórmula.

ΔPv=iXPo

Donde:

ΔPv es la variación de vapor de la solución.i es el factor de Van´t Hoff. X es la fracción molar.P0 es la presión de vapor del solvente puro.

La solución 2 ya se habia analizado y se calculo que tenia una concentración de =0.007g/LA partir de esta podemos determinar la fracción molar.

Considerando que la fracción molar se define como:

X = moles de solutomoles de solutomoles dedisolvente

Los moles de soluto se pueden calcular considerando la masa molar.

0.007g1mol443g =1.58x10−5 moles

Para calcular los moles de disolvente, consideramos la densidad del agua que es de 1kg/L y su masa molar de 18g/mol.

1L1kg1L 1000g

1kg 1mol18g =55.6 moles

por lo que la fracción molar queda así:

X = 1.58x10−5

1.58x10−555.6 =2.8x10−7

el cual es un valor adimensional.

Sustituyendo todos los valores en la fórmula de variación de presión de vapor.ΔPv=52.8x10−7800=0.00112 torr

Novena pregunta9)Calcule la variación de la temperatura de ebullición de la solución 1, considerando que kb es de 0.065.

Para resolver este problema recordamos que la fórmula de variación de la temperatura de ebullición esta dada por:

ΔTeb=iK eb m

i es el factor de Van´t Hoff.Keb es la constante ebulloscópicam es la concentración m o l a l

La solución 1 tiene una concentración de 0.0006g/LLa convertimos a molal

0.0006gL L

Kg 1mol443g =1.35x10−6 m

N.B. La concentración molal se abrevia con una m minúscula.

Sustituyendo los valores:

ΔTeb=40.0651.35x10−6=0.000000351 0 C