Lic. Quím. Jenny Fernández Vivanco

CICLO 2012-I Módulo: IUnidad: III Semana: 4

QUIMICA GENERAL

ORIENTACIONES

Se recomienda revisar las bases teóricas en su guía didáctica de química general.

Es necesario que dedique dos horas diarias a su estudio, consultando los libros o textos de lectura obligatorios y el material impreso que se le ha entregado.

Es obligatorio que revise los videos complementarios que se le adjunta sus respectivos link en internet.

¿Qué tienen en común los siguientes sistemas?

Suspensiones. Ejemplos

Barros

(arcilla en agua)

SEDIMENTACIÓN

Coloides. Ejemplos

Emulsión de aceite en agua

Coagulación

Efecto Tyndal

Propiedades de los coloides

• FiltraciónLas partículas coloidales pueden ser separadas mediante membranas(diálisis)

3.2. Tipos de Sistemas Coloidales

Fase aparente del coloide

Fase dispersante

Fase dispersada

Tipo de coloide

Ejemplo

gas gas gas son soluciones !

gas gas líquido Aerosol Niebla

gas gas sólido Aerosol Humo

Líquido Líquido gas espuma Crema batida

Líquido Líquido Líquido emulsión mayonesa

Líquido Líquido sólido Sol

pasta

Pintura

Pasta dientes

sólido sólido gas Espuma sólida

Cuerpo poroso

Malvavisco

Piedra pómez

sólido sólido Líquido Emulsión sólida

GelMantequilla

gelatina

sólido sólido sólido Sol sólido

aleación

Rubí, aleación Zn-Cd

Soluciones

• Son sistemas homogéneos, en los cuales una o más sustancias están distribuidas o disgregadas en otra a nivel molecular o iónico. Son sistemas estables.

• Componentes:– Solvente: componente en mayor proporción– Solutos: componentes en menor proporción

SOLUCIÓN = SOLVENTE + SOLUTOS

Tipos de soluciones

• Por el número de componentes– Binarias (un solvente + un soluto)– Ternarias (un solvente + dos solutos), etc

• Por el tipo de solvente– Acuosas ( si el solvente es agua)– Alcohólica ( si el solvente es alcohol), etc

Mayormente veremos solo soluciones acuosas binarias

Tipos de soluciones

• Por su estado físico

La solución se presenta en el mismo estado físico que el solvente

Estado de la solución

Estado del solvente

Estado del soluto

Ejemplo

Gas Gas Gas Aire (N2, O2, y otros)

Gas Gas Líquido Coloides !

Gas Gas Sólido Coloides !

Líquido Líquido GasGaseosa (H2O, CO2, sacarosa,

y otros)

Líquido Líquido Líquido Vinagre (H2O y ácido acético)

Líquido Líquido SólidoAgua de mar (H2O, NaCl, y

muchos otros)

Sólido Sólido Gas Hidrógeno en platino

Sólido Sólido LíquidoAmalgama para dientes

(Ag-Sn-Hg)

Sólido Sólido Sólido Latón amarillo (Cu-Zn)

Curvas de solubilidad

• Muestran la variación de la solubilidad con los cambios de temperatura.

Factores que afectan la solubilidad

Factores que afectan a la solubilidad:Factores que afectan a la solubilidad:» Interacciones soluto-disolvente» Efecto de la temperatura» Efecto de la presión

A) Interacciones soluto-solvente

Dos sustancias que tienen el mismo tipo y magnitud de fuerzas intermoleculares serán solubles entre sí.

“Los semejante disuelve lo semejante”

Disolución de NaCl(s) en H2O(l)

B) Efecto de la temperatura en la solubilidad

• Disolución de sólidos en líquidos

– El efecto de la temperatura en éste caso se ha observado en las curvas de solubilidad antes mostradas.

– Esta disolución puede presentarse de dos modos, de acuerdo a la energía involucrada:

solvente + soluto solución + calorsolvente + soluto + calor solución

PROCESO EXOTÉRMICO

PROCESO ENDOTÉRMICO

Disolución de sólidos en líquidos

• En las disoluciones exotérmicas, se libera calor, enfriar el sistema, durante el proceso de disolución favorece este fenómeno.

• En las disoluciones endotérmicas es agregar calor al sistema favorece el proceso de disolución, aumentando la solubilidad.

SS

t ºCt ºC

Proceso de disolución exotérmico

Proceso de disolución endotérmico

Efecto de la temperatura en la solubilidad

• Solubilidad de gases en líquidos– La solubilidad de los

gases disminuye al aumentar la T

gas + líquido solución + calor

C) Efecto de la presión en la solubilidad

• La presión no ejerce mayor efecto sobre la solubilidad de sólidos en líquidos, pero si en la solubilidad de los gases en líquidos: A una T determinada, el aumento de presión implica un incremento en la solubilidad del gas en el líquido.

Solubilidad de gases en líquidos

• La solubilidad de los gases en líquidos está gobernada por la Ley de Henry:

“la solubilidad de un gas en un líquido es directamente proporcional a la presión que el gas ejerce sobre el líquido”

Formas de expresar la concentración

• Unidades Físicas de concentración– Masa de soluto por volumen de solución– Porcentaje en masa– Porcentaje en volumen

• Unidades Químicas de concentración– Molaridad– Normalidad– Molalidad– Fracción molar

Abreviaturas empleadas

• Haremos uso de las siguientes abreviaturas y símbolos:– sol = solución– sto = soluto – ste = solvente– C = concentración– n = número de moles = número de equivalentes = capacidad de reacción– V = volumen

Unidades Físicas de concentración

• Porcentaje en volumen y masa

Indica las partes de soluto contenidas en 100 partes de solución, por volumen o masa, respectivamente.

Masa de soluto por volumen de solución

Indica la masa de soluto disuelta en cada litro de solución. Es lo que comúnmente se denomina Concentración (C).

 

Unidades: g/L; mg/L, etc.C = Concentración = masa sto

V sol

Vsto%Vsto = (100)

Vste

masa sto%masasto = (100)

masa ste

Unidades Químicas de Concentración• Son las que relacionan moles de soluto por unidad de masa o

volumen de solución o solvente.

Nombre Cálculo Unidades Interpretación

Concentración molar o

Molaridadmol/L

Expresa el número de moles de soluto

disueltos en cada litro de solución.

Concentración normal o

Normalidadeq/L

 Expresa el número de equivalentes de

soluto disueltos en cada litro de solución

Concentración molal o

Molalidadmol/kg

Expresa el número de moles de soluto

disueltos en cada kilogramo de

solvente.

Fracción Molar adimensional Expresa el tanto por

uno en moles correspondiente al

soluto o al solvente.

CMnsto

Vsol en L) =

(

CN sto

Vsol en L) =

(

CN = sto

CM

Xsto + Xste = 1

n stoCm = masa ste(kg)

nsto nstoXsto = = ntotal nsto + nste

Ejemplo. Una solución fue preparada disolviendo 50,0 g de CsCl (cloruro de cesio) en 50,0 g de agua. El volumen de la solución resultó 63,3 mL. Calcule la molaridad, la molalidad, la fracción molar y el porcentaje en masa del CsCl.

nCsCl

CM = Vsol (L)

1000 mL sol

1 L sol

50,0 g CsCl 1 mol CsCl= x x 63,3 mL sol 168,35 g CsCl

CM = 4.691 mol/L = 4,691 M

Unidades de concentración

Unidades de concentración

nCsCl

Cm = masa ste (kg)

1000 g agua

1 kg agua

50,0 g CsCl 1 mol CsCl = x x 50,0 g agua 168.35 g

Cm(CsCl) = 5.940 mol/kg = 5.940 m

Una solución fue preparada disolviendo 50.0 g de CsCl (cloruro de cesio) en 50,0 g de agua. El volumen de la solución resultó 63,3 mL. Calcule la molaridad, la molalidad, la fracción molar y el porcentaje en masa del CsCl.

Unidades de concentración

nCsCl

XCsCl = nCsCl + nCsCl

50,0 g CsCl x (1 mol CsCl / 168,35 g)= [ 50,0 g CsCl x 1 mol CsCl / 168,35 g] + [50,0 g agua x 1 mol agua / 18,0 g ]

XCsCl = 0,09659

Una solución fue preparada disolviendo 50,0 g de CsCl (cloruro de cesio) en 50,0 g de agua. El volumen de la solución resultó 63,3 mL. Calcule la molaridad, la molalidad, la fracción molar y el porcentaje en masa del CsCl.

Unidades de concentración

masa CsClmasaCsCl = x 100 %

masa agua + masa CsCl

50.0 g CsCl = = 50,0 g agua + 50,0 g CsCl

50,0 CsCl

Una solución fue preparada disolviendo 50,0 g de CsCl (cloruro de cesio) en 50,0 g de agua. El volumen de la solución resultó 63,3 mL. Calcule la molaridad, la molalidad, la fracción molar y el porcentaje en masa del CsCl.

Unidades de concentración

Calcule la normalidad de una solución de ácido sulfúricocuya densidad es 1,84 g/mL y en la cual el porcentaje enmasa de H2SO4 es 96%

96 g H2SO4 1,84 g sol 1000 mL sol 1 mol H2SO4

CM = x x x = 18 mol/L = 18 M 100 g sol 1 mL sol 1 L sol 98 g H2SO4

10

OJO : CM = 10 (%msto)(sol) / Msto

CN = sto CM (H2SO4) = 2 eq/mol

CN = 2 eq/mol (18 mol/L) = 36 eq/L

Operaciones con soluciones

• Dilución de soluciones:– Al agregar más solvente a una solución

disminuimos su concentración (la diluimos).

• Mezcla de soluciones:– Al mezclar dos soluciones del mismo soluto y

solvente podemos obtener una solución de concentración intermedia.

• Estequiometria de soluciones:– Podemos utilizar soluciones como fuente de

algunos reactivos necesarios en reacciones.

Dilución de soluciones

¿Qué volumen de agua debe agregarse a 700 mL de una solución de cloruro

de calcio 1 Molar para que su concentración disminuya a 0,35 Molar?

Al haber agregado únicamente más solvente, tanto en la solución inicial como en la final debe mantenerse el número de moles del soluto.

nsto1 nsto2

+ H2O

nsto1 = nsto2 pero nsto = VCM

Luego: V1CM1 = V2CM2

 V1 = 700 mL V2 = ??

CM1 = 1 Molar CM2=0,35 Molar Reemplazando: (700 mL) (1 Molar) = (V2) (0,35 Molar)

V2 = 2000 mL El volumen de agua añadida será : V2 – V1 = 2000 – 700 = 1300

mL

Mezcla de soluciones

Cierta industria necesita 100 L de ácido clorhídrico 3 Molar. En su almacén solo cuenta con ácido clorhídrico concentrado (12 Molar) y ácido clorhídrico 0,5 Molar ¿Qué volúmenes de dichas soluciones se deben de mezclar para preparar lo requerido?

si sumamos los moles correspondientes a cada solución original, éstos deben ser los que encontremos en la solución final.

nsto1nsto2

+ nsto3

Por lo tanto:nsto1 + nsto2 = nsto3

 es decir: V1CM1 + V2CM2 = V3CM3

Además debe tenerse en cuenta que: V1 + V2 = 100 L = V3

Entonces: (V1) (12 Molar) + (100 – V1) (0,5 Molar) = (100 L) (3 Molar)

 con lo que : V1 = 21,739 L (Volumen tomado del HCl 12 Molar)

 y V2 = 100 – 21,739 = 78,261 L (Volumen tomado de HCl 0,5

Molar)

Estequiometria de soluciones

• Cuando utilizamos soluciones para efectuar reacciones, al efectuar cálculos emplearemos sus concentración y volúmenes para calcular moles o número de equivalentes, puesto que:

• nsto = Vsol CM

sto = Vsol CN

Problemas resueltos en soluciones

1. Calcula la concentración en % en masa de una disolución obtenida disolviendo 10 g de NaOH en 150 g de agua.

Solución:

2. Calcula la concentración en gramos por litro de la disolución obtenida al mezclar 319 g de CuSO4 con agua hasta completar dos litros.

Solución:

3. Una botella contiene 750 g de agua azucarada que contiene un 60% de azúcar. Calcula cuantos gramos de azúcar contiene.

Solución:

4. Una disolución está formada por 8 g de soluto y 250 g de agua. Sabiendo que la densidad de la disolución es de 1,08 g/cm3. Calcula la concentración de la disolución en g/l.

Solución

5. Calcula la molaridad de una disolución que se obtiene disolviendo175,35 g de NaCl en agua hasta completar 6 litros de disolución. Datos: A(Na)=23; A(Cl)=35,4

Solución:

6. Calcula la molaridad de una disolución que se obtiene disolviendo 25 g de KCl en 225 g de agua, sabiendo que la densidad de la disolución es de 2,1 g/mL. Datos: A(K)=39,1; A(Cl)=35,4

Solución:

7. El HCl comercial contiene un 35% en masa de ácido y su densidad es 1,18 g/mL. ¿Cuál es su molaridad? Datos: A(Cl)=35,4; A(H)=1

Solución:

8. Calcula el número de moles de soluto que están presentes en cada una de las disolucionessiguientes: a) 400 mL de MgBr2 0,240 M; b) 80,0 mL de glucosa (C6H12O6) 0,460 M; c) 3,00L de Na2CrO4 0,040 M.

Solución:

GRACIAS