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Soluciones, Concentración y pH
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Soluciones, Concentración y pH

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Soluciones, concentraciones y pH

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  • 1. Soluciones RAMÓN MONREAL VERA ROMERO COLEGIO DE CIENCIAS Y HUMANIDADES PLANTEL ORIENTE UNAM MÉXICO NOVIEMBRE DEL 2013
  • 2. SOLUCIONES Definición y
  • 3. Solución o Disolución  Una solución (o disolución) es una mezcla de dos o más componentes, perfectamente homogénea ya que cada componente se mezcla íntimamente con el otro (niveles moleculares o de iones), manteniendo sus propiedades específicas.
  • 4. Disolver  Es la acción de mezclar dos componentes semejantes para formar un medio homogéneo (una fase), donde las partículas de ambas sustancias se dispersan entre sí.  Soluto.- Sustancia que está en menor proporción.  Solvente.- Sustancia que está en mayor proporción
  • 5. Tipos de Soluciones  Sólidas  aleaciones  Líquidas  Sal y Agua  Agua y Alcohol  CO2 y Agua  Gaseosa  Aire
  • 6. Concentración  Medida de la cantidad de soluto presente en una cantidad dada de disolvente (masa o volumen) o de disolución (masa o volumen)  Proporción que existe entre el soluto y el solvente.
  • 7. Formas de Expresar Concentración  Porciento  Masa  Volumen  Masa – Volumen  Molaridad (Moles – Volumen)  Normalidad (Equivalentes químicos – Volumen)
  • 8. CONCENTRACIÓN DE SOLUCIONES Porciento en Masa
  • 9. Porciento en masa  Es el porciento de Masa ocupado por el soluto con respecto a la Masa total de solución, ejemplo:  Se tienen 60 % en Masa de cobre en una aleación metálica.  Interpretación:  Por cada 100 unidades de Masa de la aleación contienen 60 unidades de Masa de cobre.
  • 10. Porciento en Masa  Por cada 100 unidades de Masa de la aleación     contienen 60 unidades de Masa de cobre. Si usamos g, sería: Por cada 100 g de la aleación contienen 60 g de cobre. Si usamos Kg, sería: Por cada 100 Kg de la aleación contienen 60 Kg de Cobre.
  • 11. Cálculo del Porciento en Masa  Se tiene una mezcla de una aleación que contiene 30 g de cobre, 40 gramos de plata y 65 gramos de oro. Calcular el porciento en masa de cada uno de los componentes. Sustancia Masa Cobre 30 g Plata 40 g Oro 65 g Porciento
  • 12. Cálculo del Porciento en Masa Sustancia Masa Cobre 30 g Plata 40 g Oro Porciento 65 g Mezcla  Se obtienen el total de la masa de la mezcla:  30 g de Cu + 40 g Ag + 65 g Au = 135 g Mezcla
  • 13. Cálculo del Porciento en Masa Sustancia Cobre 30 g Plata 40 g Oro  Masa 65 g Mezcla Porciento 135 g Se obtienen el porciento de Cobre, a través de regla de tres, observa que son la misma, pero planteadas en forma diferente:
  • 14. Cálculo del Porciento en Masa Sustancia Cobre 30 g Plata 40 g Oro  Masa 65 g Mezcla Porciento 135 g La que conviene utilizar es la que tiene la x en el lado izquierdo y en el numerador (parte superior):
  • 15. Cálculo del Porciento en Masa Sustancia Cobre 30 g Plata 40 g Oro  Masa 65 g Mezcla 135 g Despejando x: x= 22.22 % Porciento
  • 16. Cálculo del Porciento en Masa Sustancia Porciento Cobre 30 g 22.22 % Plata 40 g 29.62 % Oro  Masa 65 g Mezcla 135 g Se realiza el mismo procedimiento para la plata: x = 29.62 %
  • 17. Cálculo del Porciento en Masa Sustancia Porciento Cobre 30 g 22.22 % Plata 40 g 29.62 % Oro  Masa 65 g 48.14 % Mezcla 135 g Se realiza el mismo procedimiento para el oro: x = 48.14%
  • 18. Cálculo del Porciento en Masa Sustancia Porciento Cobre 30 g 22.22 % Plata 40 g 29.62 % Oro  Masa 65 g 48.14 % Mezcla 135 g 99.98 % Se suman los porcentajes para verificar los resultados, la suma debe de dar el valor de 100% o muy cercano: 22.22 % + 29.62 % + 48.14 % = 99.98 %  Correcto
  • 19. CONCENTRACIÓN DE SOLUCIONES Porciento en Volumen
  • 20. Porciento en volumen  Es el porciento de volumen ocupado por el soluto con respecto al volumen total disolución, ejemplo:  Se tienen 35 % en Volumen de alcohol en una solución acuosa.  Interpretación:  Por cada 100 unidades de volumen de la mezcla contienen 35 unidades de volumen de alcohol.
  • 21. Porciento en volumen  Por cada 100 unidades de volumen de la     mezcla contienen 35 unidades de volumen de alcohol. Si usamos ml, sería: Por cada 100 ml de la mezcla contienen 35 ml de alcohol. Si usamos ml, sería: Por cada 100 litros de la mezcla contienen 35 litros de alcohol.
  • 22. Cálculo del Porciento en Volumen  Se tiene una mezcla de gases que contiene 60 litros Oxígeno, 40 Litros de Dióxido de Carbono y 80 Litros de Nitrógeno. Calcular el porciento en volumen de cada uno de los componentes. Sustancia Volumen Oxígeno 60 L Dióxido de Carbono 40 L Nitrógeno 80 L Porciento
  • 23. Cálculo del Porciento en Volumen Sustancia Volumen Oxígeno 60 L Dióxido de Carbono 40 L Nitrógeno 80 L Total Porciento 180 L  60 L O2 + 40 L CO2 + 80 L N2 = 180 L Mezcla  Se obtienen el total del volumen de la mezcla.
  • 24. Cálculo del Porciento en Volumen Sustancia Porciento Oxígeno 60 L 33.33 Dióxido de Carbono 40 L Nitrógeno  Volumen 80 L Total 180 L 100 % Se obtiene el porciento de cada componente, pero en este ejemplo usaremos factores de conversión  Porciento de Oxígeno = 33.33 %
  • 25. Cálculo del Porciento en Volumen Sustancia Porciento Oxígeno 60 L 33.33 % Dióxido de Carbono 40 L 22.22 % Nitrógeno  Volumen 80 L Total 180 L 100 % Se obtiene el porciento de cada componente, pero en este ejemplo usaremos factores de conversión  Porciento de Dióxido de Carbono = 22.22 %
  • 26. Cálculo del Porciento en Volumen Sustancia Porciento Oxígeno 60 L 33.33 % Dióxido de Carbono 40 L 22.22 % Nitrógeno  Volumen 80 L 44.44 % Total 180 L 100 % Se obtiene el porciento de cada componente, pero en este ejemplo usaremos factores de conversión  Porciento de Nitrógeno = 44.44 %
  • 27. Cálculo del Porciento en Masa Sustancia Volumen Porciento Oxígeno 60 L 33.33 % Dióxido de Carbono 40 L 22.22 % Nitrógeno 80 L 44.44 % Total 180 L 100 %  Se suman los porcentajes para verificar los resultados, la suma debe de dar el valor de 100% o muy cercano: 33.33 % + 22.22 % + 44.44 % = 99.99 %  Correcto
  • 28. CONCENTRACIÓN DE SOLUCIONES Concentración Masa - Volumen
  • 29. Concentración Masa - Volumen 
  • 30. Concentración Masa - Volumen 
  • 31. Concentración Masa - Volumen 
  • 32. CONCENTRACIÓN DE SOLUCIONES Concentración Molaridad
  • 33. Concentración Molaridad 
  • 34. Concentración Molaridad 
  • 35. Concentración Molaridad  Ejemplo se tienen 60 g de NaOH y se disuelven en 8 litros de solución. Calcular su concentración  Primero la masa molecular de NaOH Elemento Masa Atómica Num. De Átomos Masa total del elemento Sodio 23 1 23 uma Oxígeno 16 1 16 uma Hidrógeno 1 1 1 uma Total 40 uma
  • 36. Concentración Molaridad  Como la masa molecular del NaOH es de 40 uma.  Una mol es igual a 40 g, como nuestra masa es de 60 gramos, por lo tanto, tenemos:  1 mol (40)+.5 mol (20g)=1.5 mol (60 g)
  • 37. Concentración Molaridad 
  • 38. Concentración Molaridad 
  • 39. Concentración Molaridad 
  • 40. CONCENTRACIÓN DE SOLUCIONES Concentración Normalidad
  • 41. Concentración Normalidad 
  • 42. Concentración Normalidad 
  • 43. Concentración Normalidad  Ejemplo se tienen 294 g de H2SO4 y se disuelven en 6 litros de solución. Calcular su concentración  Primero la masa molecular de H2SO4 Elemento Masa Atómica Num. De Átomos Hidrógeno 1 2 2 uma Azufre 32 1 16 uma Oxígeno 16 4 64 uma Total Masa total del elemento 98 uma
  • 44. Concentración Normalidad 
  • 45. Concentración Normalidad 
  • 46. Concentración Normalidad 
  • 47. Concentración Normalidad  Ejemplo se tienen 156 g de Al(OH)3 y se disuelven en 60 litros de solución. Calcular su concentración  Primero la masa molecular de Al(OH)3 Elemento Masa Atómica Num. De Átomos Aluminio 27 1 27 uma Oxígeno 16 3 48 uma Hidrógeno 1 3 3 uma Total Masa total del elemento 78 uma
  • 48. Concentración Normalidad  Al(OH)3
  • 49. Concentración Normalidad 
  • 50. Concentración Normalidad 
  • 51. CONCENTRACIÓN DE SOLUCIONES Cálculo de pH
  • 52. Cálculo del Potencial de Hidrógeno  El potencial de Hidrógeno (pH) es el que mide el nivel de acidez de uma solución. pH = - logaritmo [H+]  La palabra de potencial, se refiere a potencia de la concentración de los iones hidrógeno, que se refiere al exponente del valor de la concentración.  Logaritmos = Exponente
  • 53. Cálculo del Potencial de Hidrógeno Concentración de iones Hidrógeno [H+]= 0.1 = 10-1 [H+]= 0.01 = 10-2 [H+]= 0.001 = 10-3 [H+]= 0.0001 = 10-4 [H+]= 0.00001 = 10-5 [H+]= 0.000001 = 10-6 [H+]= 0.0000001 = 10-7 pH 1 2 3 4 5 6 7
  • 54. Cálculo del Potencial de Hidrógeno  Para obtener el pH de una solución se obtiene a través de la normalidad, ya que los equivalentes químicos son la concentración de iones Hidrógeno, en el caso de los ácidos. +] [H = Normalidad del ácido
  • 55. Cálculo del Potencial de Hidrógeno  Para obtener el pOH de una solución se obtiene a través de la normalidad, ya que los equivalentes químicos son la concentración de iones Hidróxidos, en el caso de los Bases. -OH] [ = Normalidad del Base
  • 56. Cálculo del Potencial de Hidrógeno  Conclusión:  Si tenemos un ácido su normalidad será igual a la concentración de iones Hidrógeno, obteniendo el pH. [H+] = Normalidad del ácido  Si tenemos una base su normalidad será igual a la concentración de iones hidróxido, obteniendo el pOH. [-OH] = Normalidad del Base
  • 57. Cálculo del Potencial de Hidrógeno  La suma del pH + pOH = 14  Recuerda que la escala va de 0 a 14 Concentración H+ 0.001 = 10-3 0.00001 = 10-5 0.00000001 = 10-8 0.0001 = 10-4 0.00000000001 = 10-11 pH pOH Concentración -OH 3 11 0.00000000001 = 10-11 5 8 4 11 9 0.000000001 = 10-9 6 0.000001 = 10-6 10 0.0000000001 = 10-10 3 0.001 = 10-3
  • 58. Cálculo del Potencial de Hidrógeno  Cuando la concentración es diferente de la unidad, el exponente nos da un valor aproximado de pH, para obtener un valor preciso se hace uso de los logaritmos:  Solución de HCl de concentración de 0.002 N (.002 normal)  [H+] = 0.002 N  pH = - log [H+] = - log [0.002] = 2.6989
  • 59. Cálculo del Potencial de Hidrógeno  Ejemplo ÁCIDO: Solución de 0.2 N de HCl, entonces [H+] =0.2N siendo su pH = -log [0.2] = 0.6990 y su pOH =14 – 0.6990= 13.3010  Ejemplo Base Solución de 0.7 N de KOH, entonces [-OH] =0.7N siendo su pOH = -log [0.7] = 0.1549 y su pH =14 – 0.1549= 13.8450 
  • 60. Cálculo del Potencial de Hidrógeno [H+] Ácido 0.0004 pH -log[] pOH [-OH] 4.0969 0.00008 3.3467 0.00045 1 2.3979 0.0000005 6.3010 2 -log[0.004] -log[0.00008] -log[0.0000005] -log{0.00045} Ácidos Primer Paso: se toma la concentración de iones hidrógeno Segundo Paso: se sustituye en la formula, se resuelve y se obtiene el pH
  • 61. Cálculo del Potencial de Hidrógeno [H+] pH Ácido 0.0004 2.3979 0.0000005 6.3010 -log[] -log[0.004] pOH [-OH] 1 -log[0.00008] 4.0969 -log[0.0000005] 2 -log{0.00045} 3.3467 0.00008 0.00045 Bases Primer Paso: se toma la concentración de iones hidróxido Segundo Paso: se sustituye en la formula, se resuelve y se obtiene el pOH
  • 62. Cálculo del Potencial de Hidrógeno Se obtiene los resultados faltantes por pH +POH = 14 [H+] pH pOH [-OH] 0.0004 2.3979 14-4.0969 6.3010 14-2.3979 4.0969 14-6.3010 0.00008 14-3.3467 3.3467 0.00045 0.0000005
  • 63. Cálculo del Potencial de Hidrógeno  Para calcular las Concentraciones faltantes se utiliza el pH o el pOH, ya que el potencial se refiere a la potencia o sea al exponente, veamos:  pH = 3.4 la [H+] = 10-3.4 Recuerda que es con signo –  pOH= 5.2 la [- OH] = 10-5.2
  • 64. Cálculo del Potencial de Hidrógeno  Uso de la Calculadora:  Busca la función 10x que se encuentra arriba de la tecla log, como es una segunda función, aprieta primero la tecla [shift] y después la tecla [log], escribe el numero y aprieta la tecla de igual para obtener el resultado
  • 65. Cálculo del Potencial de Hidrógeno  Realiza un ejemplo:  pH = 1.23  Aprieta: 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 1 2 3 tecla [shift] Tecla [log] Abre paréntesis [(] Signo Teclea el número 1.23 Cierra paréntesis [)] Tecla [=], para obtener el resultado 5 4 6 7
  • 66. Cálculo del Potencial de Hidrógeno  Uso de la Calculadora:  Aparecerá en la pantalla de la siguiente manera antes de apretar el igual  Al apretar la tecla [=]  En notación científica puede aparecer así:
  • 67. CONCENTRACIÓN DE SOLUCIONES Resumen de Fórmulas Para los amantes de la Memoria
  • 68. Fórmulas  Masa.-Cantidad de materia y sus unidades gramos y kilogramos  Volumen.- Espacio que ocupa un cuerpo y sus unidades ml y litros  Masa Molecular.-Es la suma de las masas atómicas de una molécula.  Masa Molar = los gramos por mol (es equivalente a la masa molecular expresada en gramos) y sus unidades son g/mol.
  • 69. Fórmulas  Número de moles representa la cantidad de partículas (moléculas, iones, átomos o electrones) y se calcula:  Masa n = ----------------Masa Molar  Número de equivalentes químicos representa la cantidad de partículas activas de una sustancia (iones hidrógeno o hidróxido) y se calcula:  E.Q. = n x Número de partes activas
  • 70. Fórmulas  Numero de partes activas es el número de        hidrógenos de un ácido o el número de hidróxidos de una base. Ejemplos: HNO3 tiene una parte activa H2SO4 tiene dos partes activas H3PO4 tiene tres partes activas KOH tiene una parte activa Ca(OH)2 tiene dos partes activas Al(OH)3 tiene tres partes activas
  • 71. Fórmulas  Porciento Masa Componentes A,B y C 100 %  % de A = gr A -------------------------------gr totales de la mezcla  100 %  % de A = gr B -------------------------------gr totales de la mezcla  100 %  % de A = gr C -------------------------------gr totales de la mezcla
  • 72. Fórmulas  Porciento Volumen Componentes A,B y C 100 %  % de A = ml A -------------------------------ml totales de la mezcla  100 %  % de A = ml B -------------------------------ml totales de la mezcla  100 %  % de A = ml C -------------------------------ml totales de la mezcla
  • 73. Fórmulas  Concentración Masa – Volumen:  Masa de la sustancia M Concentración = -------------------------------- =----Litros de Solución V Concentración Moles – Volumen:  Moles de la sustancia n Molaridad = --------------------------------=--------Litros de Solución V Concentración Equivalentes Químicos – Volumen:  Equivalentes Químicos de la sustancia eq Normalidad = --------------------------------------------------= ---------Litros de Solución V
  • 74. Fórmulas  [H+] = Normalidad del Ácido  [-OH] = Normalidad de la Base  pH = - log [H+] -OH]  pOH = - log [  pH +pOH = 14 +] = 10-pH  [H -OH] = 10-pOH [

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