SOLUCIONESUna solución es una mezcla homogénea (es decir que posee una sola fase) de dos o más sustancias. La sustancia disuelta se denomina soluto y esta presente generalmente en menor proporción en comparación con la sustancia donde se disuelve denominada solvente.

La concentración de una solución expresa la relación de la cantidad de soluto a la cantidad de solvente o de toda la solución.

Las soluciones poseen una serie de propiedades que las caracterizan:

1.Su composición química es variable ya que depende de la concentración que posea.

2.Las propiedades químicas de los componentes de una solución no se alteran porque no reaccionan entre sí.

3.

Las propiedades físicas de la solución son diferentes a las del solvente puro: la adición de un soluto a un solvente aumenta su punto de ebullición y disminuye su punto de congelación; la adición de un soluto a un solvente disminuye la presión de vapor de éste.

PRINCIPALES CLASES DE SOLUCIONES

SOLUCIÓN SOLVENTE SOLUTO EJEMPLOS

Gaseosa Gas Gas Aire

Liquida Liquido LiquidoAlcohol en agua

Liquida Liquido Gas O2 en H2O

Liquida Liquido Sólido NaCl en H2O

Sólida Sólido SólidoAleaciones (bronce)

Sólida Sólido Líquido Amalgamas

SOLUBILIDAD

La solubilidad es la cantidad de un soluto que puede disolverse en una cantidad dada de solvente a una determinada temperatura.

        Factores que afectan la solubilidad:

Los factores que afectan la solubilidad son:

a) Superficie de contacto: La interacción soluto-solvente aumenta cuando hay mayor superficie de contacto y el cuerpo se disuelve con más rapidez (pulverizando el soluto).

b) Agitación: Al agitar la solución se van separando las capas de disolución que se forman del soluto y nuevas moléculas del solvente continúan la disolución

c) Temperatura: Al aument6ar la temperatura se favorece el movimiento de las moléculas y hace que la energía de las partículas del sólido sea alta y puedan abandonar su superficie disolviéndose.

d) Presión: Esta influye en la solubilidad de gases y es directamente proporcional

MODO DE EXPRESAR LAS CONCENTRACIONES DE UNA SOLUCION

La concentración de las soluciones es la cantidad de soluto contenido en una cantidad determinada de solvente o solución. Los términos diluidas o concentradas expresan concentraciones relativas. Para expresar con exactitud la concentración de las soluciones se usan sistemas como los siguientes:

a) Porcentaje peso en peso o masa en masa (% P/P o m/m):  indica el peso de soluto por cada 100 unidades de peso de la solución.

Por ejemplo: una solución 12% P/P significa que posee 12 gr. de soluto cada 100 gr. de solución

Nota: la separación de los componentes es solo con fines didácticos ya que en realidad en la solución no se pueden distinguir los componentes justamente por ser una mezcla homogénea

b) Porcentaje volumen en volumen (% V/V):  se refiere al volumen de soluto por cada 100 unidades de volumen de la solución.

Por ejemplo: una solución 12% V/V significa que posee 12 ml. o cm3 de soluto cada 100 ml. o cm3 de solución

c) Porcentaje peso en volumen o masa en volumen (% P/V o m/V): indica el número de gramos de soluto que hay en cada 100 ml de solución. 

Por ejemplo: una solución 12% P/V significa que posee 12 gr. de soluto cada 100 ml o cm3 de solución

Nota: en este caso, para conocer el volumen o el peso del soluto debemos conocer la densidad de la solución (ver más abajo)

d) Fracción molar (Xi): se define como la relación entre las moles de un componente y las moles totales presentes en la solución.

Xsto + Xste = 1

e) Molaridad ( M ): Es el número de moles de soluto contenido en un litro de solución. Una solución 3 molar ( 3 M ) es aquella que contiene tres moles de soluto por litro de solución.

g) Normalidad: Se trata aparte por ser un poco más complejo el concepto

88g de solvente

12 g de soluto

100g de solución

88cm3 de solvente

12 cm3 de soluto

100cm3 de solución

12 g de soluto

100ml o cm3 de solución

3 moles de soluto

1000 ml o cm3 o 1 litro de solución

NORMALIDAD = equivalentes de soluto / litro de solución

h) Relación volumétrica entre 2 soluciones:

Concentración inicial x volumen inicial = concentración final x volumen final

Secretos para resolver los problemas de soluciones

1. Las formulas son útiles pero muchas veces es mejor trabajar con regla de tres simple porque te ayuda a comprender mejor el problema ya que las formulas no siempre son claras en cuanto a las unidades.(ver problemas resueltos)

2. Siempre ayuda dibujar un recipiente para distinguir bien que termino corresponde al soluto, cual es el termino que corresponde al solvente y cual al de la solución e identificá bien cuales son datos y cuales son incógnitas

3. No olvides colocar siempre las unidades con las que estas trabajando así sabes si estas trabajando siempre con la misma (a veces los problemas son tramposos y te dan un dato en una unidad y otro en otra)

4. Muchos problemas necesitan, para poder resolverse el dato de la densidad de la solución (es el caso, por ejemplo, de aquellos que te dan como dato el % P/P o m/m y tenés que sacar el volumen de soluto) (ver problemas resueltos)

EJEMPLOS RESUELTOS:

A) Se disolvieron 200 g de una sal en 760 ml de agua totalizándose 800 ml de solución. Calcule su % m / m y su % m / v.

1º: Esquematizar la solución:

2º: identificar las incógnitas: %m/m y %m/v

En este problema debemos tener en cuenta que como la densidad del agua es 1g/cm3 760 g de agua pesan 760 g. entonces toda la solución pesa soluto + solvente, es decir:

200 gr de sal + 760 gr de agua = 960 g de solución

Por regla de 3: en formula:a)en 960 gr. de solución 200gr. de ste. en 100 gr. de solución x = 20,40% m/m

% P/P o m/m = 200gr x 100 = 20,83 % P/P o m/m

960gr

b)En 800 cm3 de solución 200 gr de ste

En 100cm3 de solución x= 25 % m/V%m/V o P/V= 200 gr x 100 = 25% m/V o P/V

800cm3

EJEMPLO 2: ¿Cuántos gramos de soluto se necesitan para preparar 50 ml de solución 5 % m /v?

%m/V o P/V= 5%(5 g de soluto en 100 cm3de solución)

Por regla de 3: en formula:en 100cm3 de solución 5 gr. de sto. en 50 cm3 de solución x = 2,5 gr de sto

200 g de soluto

760 ml de solvente 800 ml de

solución

? g de soluto

50 ml de solución

5% m/V= g de soluto x 100 despejando: 50ml 50ml x 5% m/V= g de soluto 100

EJEMPLO 3: con densidadUna solución concentrada de ácido clorhídrico (Cl H) contiene un 35,2% m/m y su densidad es de 1,175 g/ml. Calcular la concentración en %m /v

Primero debo determinar que volumen ocupa esa misma solución y se que por densidad 1 gr. de solución ocupa 1,175 cm3 o ml. Entonces 100 gr de la solución ocuparan:

1 gr. de solución 1,175 cm3

100 gr x= 117,5 cm3

100 gr de solución ocupan 117,5 cm3 y como es 35,2% m/m en esos 117,5 cm3 habrán 35,2 gr de soluto entonces:

117,5 cm3 35,2 gr100cm3 x= 29.95% m/V

En formulas:

%m/V= masa de sto x 100 = 35,2gr x 100 = 29.95% m/V Volumen de solución 117.5

PROBLEMAS CON MOLARIDAD:

En este caso tenes que tener en cuenta que ya no trabajas con gramos de soluto sino con moles de soluto y en vez de trabajar en 100 ml lo haces con 1 litro que es lo mismo que 1000 ml

EJEMPLO:

Determina la molaridad de una disolución formada al disolver 12 g de hidróxido de calcio (Ca(OH)2), en 200 g de agua, H2O, si la densidad de esta disolución es 1,05 g/cm3.

Resolución: Acá lo primero que tenés que hacer es calcular el peso molecular de la sustancia que representa el soluto (en este caso el hidróxido de calcio) y si no te da la formula el problema la tenés que determinar vos. (Por lo tanto tendrás que tener consolidados los temas anteriores de formación de compuestos y estequiometría asíque repasalos!!!!Entonces: PM del Ca (OH)2= 40 + ((16+1) x 2)= 40 +34= 84

Como necesitas averiguar la molaridad debes pasar el dato del soluto de gr a moles y el dato de la solución de gr. a litros (para lo que usas la densidad).Entonces:

84 gr. de sto. 1 mol12 gr. de sto. X= 0,14 moles

Ahora: Densidad= masa / volumen => volumen= masa/densidad Volumen de la solución= 212g de sol / 1,05 g/cm3

Volumen de la solución: 201,9 cm3

Tomando los dos datos:

En 201,9 cm3 de solución 0,14 molesEn 1000 cm3 de solución x = 0,69 moles => 0,69 M (molar)

Con la formula:

M= 0,14 moles de soluto = 0,69 M

35,2 g de soluto

100 gr de solución

200g de ste.

12g de sto.

212g de sol.

64.8 g de solvente

0,2019 l de solución

201,9 ml. a litros= 201,9 / 1000= 0,2019

Normalidad

Una unidad de concentración que requiere de un tratamiento más profundo debido a su dificultad es la Normalidad, la que se denota por la letra N y se define como él numero de equivalentes de soluto por litro de solución

Normalidad = equivalentes de soluto / litros de solución

La normalidad es una unidad de concentración que depende de la reacción en la que participará la solución y requiere de algunas definiciones:

Número de equivalentes:

Equivalente de un ácido: Es la cantidad de moles de H+ proporcionado por un mol de ácido cuando se disuelve en agua.Ejemplos:

1HCl H2O 1 H+ + Cl- 1 eq1H2SO4 H2O 2 H+ + SO4

-2 2 eq1H3PO4 H2O 3 H+ + PO4 -3 3 eq

1HNO3 H2O 1 H+ + NO3- 1 eq

HCl agua H+ + Cl-

1 mol HCl = 36.5 g = 1 eq

H2SO4 en agua 2H+ + (SO4)-2

1 mol H2SO4 = 98 g = 2 eq

H3PO4 en agua 3 H+ + (PO4)-3

1 mol H3PO4 = 98 g = 3 eq

• Equivalente de una Base: Es la cantidad de moles de OH– proporcionados por un mol de basecuando se disuelve en agua.1 mol NaOH = 1 eq1 mol Ca(OH)2 = 2 eq1 mol Al(OH)3 = 3 eq

• Equivalente de una Sal: Es la cantidad de moles de cargas positivas proporcionada por un mol desal al disolverse en agua.1 mol NaCl = 1 eq1 mol BaCl2 = 2 eq1 mol Al2(CO3)3 = 6 eq1 mol KHCO3 = 1 eq

¿Lo vemos con un ejemplo mejor…?:

¿Cuál es la normalidad del H3PO4 cuya etiqueta dice 35% m/m y densidad 1.38 g/ml?N = ?H3PO4= 35% m/m, esto significa que por cada 100g de solución tenemos 35 g de ácido fosfórico y 65 g de agua; δ =1.38 g/ml que significa que cada ml pesa 1.38 g. De acuerdo con la fórmula para calcular la Normalidad:

Normalidad = equivalentes de soluto / litros de solución

Si en 98 gr de soluto hay 3 eq. en 35 gr (35% m/m) habran: 35 x 3 /98 = 1,07eq.

Por otro lado el volumen que ocupa la solución lo hayás por medio de la densidad: Si 1,38 g ocupan 1ml entonce 100 g (35%m/m es 35g de soluto en 100g de solución) ocuparan 100 x 1 /1,38= 72,46 ml que los debo pasar a litro (lo dividís por 1000) 0,07246 litros Entonces la N= 1,07 / 0,07246R = 14.77 N

Comprendido???