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MDULO 2: COMPOSICIN DE

LOS SISTEMAS

Presentacin: en la ficha encontrars preguntas que te

ayudarn a repasar los conceptos discutidos en el curso,

ejercicios de aplicacin y algunos problemas que integran

ms de un tema. Se incluyen adems, algunas fichas para

trabajar en clase.

A) Preguntas de repaso

1. Establece las diferencias entre soluciones y coloides, y da ejemplos de cada uno.

2. Establece las diferencias entre emulsin y suspensin.

3. En qu consiste el efecto Tyndall y cmo se explica?

4. Qu diferencias existen entre estos procesos: disolver y diluir?

5. Cuntos componentes hay en una sistema formado por agua, slida, agua lquida y

vapor de agua, en las condiciones termodinmicas del punto triple del agua?

6. Establece claramente las diferencias entre separar fases, fraccionar y descomponer.

7. Indica si las siguientes afirmaciones son correctas. Justifica.

El agua se fracciona por electrlisis

A partir del agua potable, por fraccionamiento se puede obtener agua destilada.

La solubilidad de una determinada sustancia slida en un solvente especifico, es mayor s la disolucin se realiza con agitacin mecnica y si adems el

slido encuentra finamente dividido.

De una mezcla homognea de diyodo y arena se puede separar por sublimacin diyodo.

La sacarosa se descompone por calentamiento en el elemento carbono, y en dos sustancias compuestas: dixido de carbono y agua. A partir de esto se puede inferir

que la sacarosa esta constituida por tres elementos distintos: O, C e H.

En una solucin acuosa de cloruro de sodio el soluto es un slido.

8. Cuando a una temperatura determinada, parte del slido que se mezcl con un

lquido queda sin disolver, se puede indicar que se obtiene una solucin

sobresaturada?, explique.

9. Si dispones de dos muestras, en las cuales has determinado que los elementos que

estn presentes, son C, H y O, cmo podras determinar s la muestra es una mezcla o

una sustancia?

10. Es posible obtener de una mezcla de etanol y agua, una fraccin cuya

composicin sea solo etanol? Explica.

11. Qu diferencias hay entre la frmula mnima y molecular de un compuesto? 12. Qu mtodos se utilizan para determinar las frmulas moleculares de los distintos

compuestos? Diferencie mtodos puramente qumicos de aquellos instrumentales.

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B) Ejercicios

1) Se disuelven 20,0 g de hidrxido de sodio en 560 g de agua. Calcula a) la

concentracin de la solucin en % en masa y b) su molalidad. RESPUESTA: 3,45% y

0,89mol/Kg de solvente

2) Qu masa de glucosa, C6H12O6, se necesita para preparar 100 cm

3 de solucin

0,20mol/L? R: 36g

3) Se dispone de un cido ntrico comercial concentrado al 96,73 % en masa y densidad

1,5 g/ml. Cuntos ml del cido concentrado sern necesarios para preparar 0,20L. de

solucin 1,5 mol/L de dicho cido?. R: 13mL

4) Calcula la masa de nitrato de hierro (II) que hay en 100 mL de solucin acuosa al 6

%. Densidad de la solucin 1,16 g/mL. Respuesta: 6,96g

5) Indica de qu modo prepararas 0,50L de solucin 0,10mol/L de cido clorhdrico

si disponemos de un cido concentrado del 36 % y densidad 1,19 g/mL. R:Se toman

4,27mL de la solucin de cido concentrado con pipeta graduada, se coloca en un

matraz de 500,00mL y se completa con agua hasta el aforo.

6) Se desea preparar 1,0L de solucin de HCl 0,50mol/L. Para ello se dispone de las

soluciones A y B.

Calcular la M de la solucin A y el volumen necesario que hay que tomar de cada solucin

para obtener la solucin deseada.

Respuestas: 1,5mol/L

7) Se disuelven en agua 30,5g de cloruro amnico (NH4Cl) hasta obtener 0,50L de

solucin. Sabiendo que la densidad de la misma es 1027 kg/m3, calcula:

a) La concentracin de la misma en porcentaje en masa.

b) La molaridad.

c) La molalidad. d) Las fracciones molares del soluto y del disolvente. Respuesta. a) 5,94%; b) 1,14mol/L;

c) 1,18mol/kg de solvente y d) 0,02 y 0,98.

8) Un cido sulfrico concentrado de densidad 1,8 g/mL tiene un porcentaje m-m de

90,5 %.Calcula;

a) Su concentracin eng/L.

b) Su molaridad.

c) El volumen necesario para preparar de litro de solucin 0,20 mol/L.

Respuestas: a) 1629g/L; b) 16,62mol/L; c) 3,0mL

9) En un medicamento contra el resfriado leemos la siguiente composicin por cada 5 ml de

solucin:40 mg de trimetropina, 200 mg de sulfametoxazol., 5 mg de sacarina sdica, excipiente:etanol y otros en c.s.

a) Qu es el principio activo de un medicamento? Qu es el excipiente?

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iones C(mg/L)

Sodio 21

Magnesio 32

Potasio 64

hidrogenocarbonato 255

b) Calcular la concentracin de cada componente en g/L. Respuesta: b)8g/L; 40g/L y 1g/L

respectivamente. 10) Como sabes, las aleaciones metlicas son soluciones slidas. Para medir la concentracin de

oro en una aleacin (el resto suele ser plata) se usa una unidad llamada quilate. Una

Concentracin de 1 quilate es de 1/24 del total, es decir, de cada 24 g de aleacin, 1 g es de

oro.

a) Qu % en masa corresponde a una aleacin de 1 quilate?

b) Qu % contendr una aleacin de 18 quilates? y de 24 quilates?

c) Puede existir una aleacin de 30 quilates? Por qu?

d) Qu cantidad de oro puro posee un lingote de oro de 18 quilates de 4 kg de masa?

Respuesta: a) 4,17 % ; b) 75 %, 100% , c) no d) 3,0 kg 11) Es obligatorio que en las etiquetas del agua mineral aparezca la concentracin de

las diferentes iones, y que en ningn caso pueden superar los lmites mximos

establecidos por Sanidad.

A partir de la siguiente etiqueta, calcular la composicin

porcentual molar del agua mineral.

R:

12) En una bebida alcohlica leemos: 13,5 %vol. a) Qu significa ese nmero? b) Si la

botella contiene 700 ml de la bebida Qu volumen de alcohol contiene? R: b) 94,5mL de

etanol.

13) La mnima concentracin de masa de dioxgeno requerida para la vida ictcola es de

4,0mg/L a) Suponiendo que la densidad del agua del algo es de 1,0g/mL, exprese esta

concentracin en partes por milln. B) Cul es la presin parcial mnima del dioxigeno que

abastecer de masa de dioxigeno en el agua para sostener la vida de los peces a 20C? c)

Cul es la presin atmosfrica mnima que dara esta presin parcial suponiendo que el

dioxgeno ejerce alrededor del 21% de la presin atmosfrica? Respuestas: a) 4m/L, 0,4ppm;

b) 0,10atm; c) 0,5atm

14) El nitrato de amonio, el cual se prepara a partir de cido ntrico, se emplea como

fertilizante nitrogenado. Calcula los porcentajes de masa de los elementos en el nitrato de

amonio. R: 35%N, 5%H y 60% O

15) Una muestra de un compuesto que pesa 83.5 g contiene 33.4 g de azufre. El resto es de

oxgeno, Cul es la frmula mnima?. R: SO3

16) La composicin en porciento del acetaldehdo es 54.5% de C, 9.2% de H y 36.3 de O, y su

masa molecular es 44 u. Determina la frmula molecular del acetaldehdo. R=C2H4 O

17) El olor caracterstico de la pia se debe a un ster que contiene carbono, hidrgeno y

oxgeno. La combustin de 2,78mg de este compuesto conduce a la formacin de 6,32mg de

dixido de carbono y 2,52mg de agua. Cul es su frmula emprica? las propiedades de este

compuesto sugieren que su masa molecular est entre 100 y 120. Cul es su frmula

molecular ms probable? R=C6H12O2

18) Una sustancia orgnica esta formada por carbono, hidrgeno y oxgeno. La densidad de su

vapor en condiciones normales es3.30g/L. Por combustin total de 0,275g del compuesto se

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obtienen 0,654g desde dixido de carbono y 0,3375g de agua. Calcular su frmula molecular.

R: C4H10O

19) El compuesto XCl2(NH3) puede formarse por reaccin de XCl4 con amoniaco. Si 3,571g de

XCl4 reaccionan con un exceso de amoniaco para dar 3,180g de XCl2(NH3)2. Cul es el

elemento X?

20) Un compuesto orgnico de frmula C14H20O2N fue recristalizado a partir de 1,1,2,2-

tetracloroetano. El anlisis de combustin del compuesto arroj los siguientes datos: 68,50%

de C,8,18% de H. Debido a que los datos fueron considerablemente diferentes de lo esperado

para C14H20O2N puro, la muestra fue examinada y se encontr que contena una cantidad

significativa de 1,1,2,2-tetracloroetano. Suponiendo que estn presentes solo estos dos

compuestos, qu porcentaje en masa hay de C14H20O2N?

DESAFIOS

21) Un florista prepara una solucin acuosa de fertilizante nitrgeno-fsforo al disolver 5,66g

de nitrato de amonio y 4,42g de fosfato de amonio en suficiente agua para preparar 20,0L de

solucin. Cules son las molaridades del amonio y del fosfato en la solucin?

22) Considere los datos que se presentan en la siguiente tabla:

a) Indique el tipo de fuerzas interpartculas en

el diyodo slido y en el permanganato de

potasio.

b) Explique a partir del modelo de

interacciones interpartculas las distintas

solubilidades de estas sustancias en agua y

en tatracloruro de carbono.

23) Observe la siguiente grfica:

a) Cul es la variable

dependiente?Cmo se

define?

b) Explique la forma de las

curvas en cada caso.

c) Calcule la molaridad y la

concentracin en g/L para

la solucin saturada de

cloruro de plata.

d) Cmo podra lograr una

solucin de cloruro de

plata que tenga una

mayor conductividad?

Justifique su respuesta.

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c) FICHAS DE TRABAJO

FICHA N 1: Fase y componente

Actividad 1: Considera los siguientes sistemas y completa la tabla.

Sistema N de fases

N de componentes

Homogneo Heterogneo mezcla Cuerpo puro

Granos de arroz y agua

Aceite y agua

Un alambre de cobre

Arena y sal fina

Agua lquida y agua slida

humo

niebla

Suero fisiolgico

Actividad 2: Explicita el criterio utilizado para determinar el nmero de componentes y fases de cada

sistema.

..

Actividad 3: Explicita el criterio utilizado para clasificar los sistemas.

Actividad 4: Considere el sistema solucin acuosa de cloruro de potasio. Indica cuales son las especies

que hay en el sistema y cules son las sustancias.

.

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Actividad 5: Suponga que a la solucin acuosa de cloruro de potasio se le agregan a 20C, 1g de cloruro

de sodio. Describe el sistema obtenido e indica el nmero de especies qumicas y de componentes.(

SNaCl a 20C= 36g/100g de agua).

..

Actividad 5: Se realiza un anlisis de una solucin acuosa encontrndose la presencia de cloruro, catin

sodio, catin potasio y anin nitrato. Cuntos componentes tiene el sistema? Justifique.

..

FICHA 2: Proceso de disolucin1

Realiza las siguientes actividades en grupo.

1) Analiza la siguiente representacin del proceso de disolucin y mira el video

cuyo links se adjunta. www.youtube.com/watch?v=-HCRm5HX1hc

Identifica el tipo y naturaleza de los enlaces qumicos involucrados

Qu enlaces se rompen y que enlaces se forman durante el proceso?

Qu transformaciones energticas deberan producirse durante el mismo?

2) Si se coloca NaOH (s) en un calormetro y se le agrega agua producindose la disolucin del mismo. La final del proceso se observa que la temperatura del sistema aumenta. Cmo explicas la variacin de temperatura observada?

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Analiza los siguientes diagramas energticos:

Las variaciones de entalpas de disolucin de las sales hidratadas son, en general, ms positivas que las de las sustancias anhidras. Por ejemplo. el H de disolucin de KOH es -57.3kJ/mol y la de KOH.H2O es -14.6 kJ/mol. Del mismo modo H, para NaCIO4 es +13.8 kJ/mol y para NaCIO4. H2O es +22.5 kJ/mol. Explica este efecto en funcin de las variaciones de la entalpa de disolucin.

1 Tomado y adaptado de G. Laborde y E. Mazzuchi, Gua para curso Semipresencial de Qca. General I. Plan

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FICHA 3: SOLUBILIDAD2

A c t i v i d a d 1 ) L a s o l u b i l i d a d e s u n a p r o p i e d a d q u e e x p r e s a l a m x i m a c a n t i d a d d e s o l u t o q u e s e p u e d e d i s o l v e r e n u n a c a n t i d a d d e s o l v e n t e d a d a a u n a p r e s i n y t e m p e r a t u r a d e t e r m i n a d a . C o m n m e n t e s e p u e d e d e f i n i r s e g n l a s d i f e r e n t e s f o r m a s e n l a s q u e s e p u e d e e s t a b l e c e r l a c a n t i d a d d e s o l u t o , s o l v e n t e y / o s o l u c i n :

M x i m a m a s a e n g r a m o s d e s o l u t o q u e s e p u e d e d i s o l v e r e n 1 0 0 g d e s o l v e n t e a u n a d e t e r m i n a d a t e m p e r a t u r a y p r e s i n .

M x i m a m a s a e n g r a m o s d e s o l u t o q u e s e p u e d e d i s o l v e r e n 1 0 0 c m 3 d e s o l v e n t e a u n a d e t e r m i n a d a t e m p e r a t u r a y p r e s i n .

M x i m a c a n t i d a d d e s o l u t o q u e s e p u e d e d i s o l v e r e n u n l t r o d e s o l u c i n a u n a d e t e r m i n a d a t e m p e r a t u r a y p r e s i n ( e n g e n e r a l r e l a c i o n a d a c o n e l K p s )

C u l d e e s t a s d e f i n i c i o n e s c o r r e s p o n d e r a a l c o n c e p t o d e c o e f i c i e n t e d e s o l u b i l i d a d ? P o r q u ?

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2 . 2 L a c r i s t a l i z a c i n p o r v a h m e d a e s u n a t c n i c a d e

A c t i v i d a d 2 )

A n a l i z a l a s c u r v a s d e S = f ( t )

2 . 1 Q u r e l a c i n m a t e m t i c a e x i s t e e n t r e e s t a s d o s v a r i a b l e s ?

f r a c c i o n a m i e n t o q u e p e r m i t e s e p a r a r c i e r t o s s o l u t o s d e u n a s o l u c i n . E l f u n d a m e n t o d e e s t a t c n i c a s e b a s a e n l a v a r i a c i n d e l a s o l u b i l i d a d c o n l a t e m p e r a t u r a . S i s e p a r t e d e u n a s o l u c i n d e 1 0 0 , 0 0 g d e a g u a y s a t u r a d a e n N i t r a t o d e p o t a s i o y q u e c o n t i e n e a d e m s 3 0 , 0 0 g C l o r u r o d e s o d i o a 5 0 C y s e e n f r a h a s t a 3 0 C , q u c o m p o n e n t e s e h a b r s e p a r a d o p o r c r i s t a l i z a c i n , y q u m a s a d e l m i s m o ?

2 . 3 . S u p o n g a q u e e n u n a s o l u c i n a c u o s a s e i d e n t i f i c a l a p r e s e n c i a d e l o s s i g u i e n t e s i o n e s : P b 2+ ; N O 3

1 - ; K 1+ y Na 1 + . I n d i q u e c u n t o s y c u l e s s o n l o s c o m p o n e n t e s d e l s i s t e m a .

A c t i v i d a d 3 ) C u a n d o l a s u s t a n c i a a d i s o l v e r s e e n c u e n t r a e n f a s e g a s e o s a , l a s o l u b i l i d a d p r e s e n t a o t r o s p a t r o n e s d e c o m p o r t a m i e n t o q u e e n e l c a s o d e l o s s l i d o s .

A n a l i z a l a s s i g u i e n t e s c u r v a s d e s o l u b i l i d a d :

1) Q u d i f e r e n c i a s e n c u e n t r a s e n e s t o s c o m p o r t a m i e n t o s ?

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2) Q u r e l a c i n m a t e m t i c a s e p o d r a e s t a b l e c e r e n t r e l a s o l u b i l i d a d y l a s d i s t i n t a s

v a r i a b l e s e s t u d i a d a s e n l a s g r f i c a s ?

3) L a c h a m p a a , s e o b t i e n e p o r f e r m e n t a c i n d e l a u v a , a l a q u e s e l e a g r e g a a z c a r d e c a a y l e v a d u r a a n t e s d e l a f e r m e n t a c i n e n " c a v a " d e m o d o q u e h a y a g r a n p r o d u c c i n d e CO 2 ( g ) . E L C O 2 ( g ) p r o d u c i d o s e d i s u e l v e p a r c i a l m e n t e e n l a c h a m p a a .

E x p l i c a :

e l f e n m e n o q u e s e p r o d u c e c u a n d o d e s c o r c h a m o s u n a b o t e l l a d e c h a m p a a .

P o r q u l a c h a m p a a d e b e s e r v i r s e e n c o p a s p r e v i a m e n t e e n f r i a d a s ?

R e l a c i o n a c a d a h e c h o c o n e l e s t u d i o r e a l i z a d o a p a r t i r d e l a s g r f i c a s y e x p l i c a l o s m i s m o s . PROBLEMAS PRCTICOS Problema 1: Se le entrega una solucin acuosa de sulfato de cobre de concentracin desconocida. Disee un posible procedimiento para poder determinar la concentracin de la solucin, si dispone de los materiales habituales en un laboratorio de enseanza media. Realcelo y elabore un informe, donde exprese la concentracin molar y la concentracin en g/L Problema 2: En el siguiente video se muestra como producir hielo instantneo Cmo se explica lo que en el video se describe? Problema 3: En el laboratorio se tiene tres frascos de soluciones de cidos de igual concentracin. Los cidos son HCl, HNO3 y H2SO4. Plante una estrategia a partir de lo estudiado en ste mdulo para poder identificar los solutos de estas tres soluciones. Cul de estos cidos es ms peligroso para manipular? Por qu?