Soluciones

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Soluciones

  1. 1. SOLUCIONESINTRODUCCIÓNUna solución es una mezcla homogénea de dos o más sustancias. Lasustancia disuelta se denomina soluto y está presente generalmente enpequeña cantidad en pequeña cantidad en comparación con la sustanciadonde se disuelve denominada solvente. en cualquier discusión desoluciones, el primer requisito consiste en poder especificar suscomposiciones, esto es, las cantidades relativas de los diversoscomponentes.La concentración de una solución expresa la relación de la cantidad desoluto a la cantidad de solvente.Las soluciones poseen una serie de propiedades que las caracterizan: 1. Su composición química es variable. Las propiedades químicas de los componentes de una solución no se 2. alteran. Las propiedades físicas de la solución son diferentes a las del solvente puro: la adición de un soluto a un solvente aumenta su 3. 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 DISOLVENTE SOLUTO EJEMPLOS Gaseosa Gas Gas Aire Alcohol en Liquida Liquido Liquido agua Liquida Liquido Gas O2 en H2O Liquida Liquido Sólido NaCl en H2O
  2. 2. • SOLUBILIDADLa solubilidad es la cantidad máxima de un soluto que puede disolverseen 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 cuandohay 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 dedisolución que se forman del soluto y nuevas moléculas del solventecontinúan la disoluciónc) Temperatura: Al aument6ar la temperatura se favorece el movimientode las moléculas y hace que la energía de las partículas del sólido sea altay puedan abandonar su superficie disolviéndose.d) Presión: Esta influye en la solubilidad de gases y es directamenteproporcional • MODO DE EXPRESAR LAS CONCENTRACIONESLa concentración de las soluciones es la cantidad de soluto contenido enuna cantidad determinada de solvente o solución. Los términos diluida oconcentrada expresan concentraciones relativas. Para expresar conexactitud la concentración de las soluciones se usan sistemas como lossiguientes:a) Porcentaje peso a peso (% P/P): indica el peso de soluto porcada 100 unidades de peso de la solución.
  3. 3. b) Porcentaje volumen a volumen (% V/V): se refiere al volumende soluto por cada 100 unidades de volumen de la solución.c) Porcentaje peso a volumen (% P/V): indica el número de gramosde soluto que hay en cada 100 ml de solución.d) Fracción molar (Xi): se define como la relación entre las moles deun componente y las moles totales presentes en la solución. Xsto + Xste = 1e) Molaridad ( M ): Es el número de moles de soluto contenido en unlitro de solución. Una solución 3 molar ( 3 M ) es aquella que contienetres moles de soluto por litro de solución.EJEMPLO:* Cuántos gramos de AgNO3 , se necesitan para preparar 100 cm3 desolución 1M?Previamente sabemos que:
  4. 4. El peso molecular masa de 1 y 170 g = qu de AgNO3 es: mol AgNO3 e 100 de H20 cm3 equivalen a 100 ml. H20Usando la definición de molalidad , se tiene que en unasolución 1M hay 1 mol de AgNO3 por cada Litro (1000 ml ) deH2O (solvente) es decir:Utilizando este factor de conversión y los datos anteriores tenemos que:Se necesitan 17 g de AgNO3 para preparar una solución 1 Mf) Molalidad (m): Es el número de moles de soluto contenidos en unkilogramo de solvente. Una solución formada por 36.5 g de ácidoclorhídrico, HCl , y 1000 g de agua es una solución 1 molal (1 m)EJEMPLO:* Cuántos gramos de AgNO3 , se necesitan para preparar 100 cm3 desolución 1m?Previamente sabemos que: El peso molecular de masa de 1 y 170 g = qu AgNO3 es: mol AgNO3 e 100 de H20 cm3 equivalen a 100 gr. H20
  5. 5. Usando la definición de molalidad , se tiene que en unasolución 1m hay 1 mol de AgNO3 por cada kg (1000 g ) deH2O (solvente) es decir:Utilizando este factor de conversión y los datos anteriores tenemos que:Se necesitan 17 g de AgNO3 para preparar una solución 1 m, observe quedebido a que la densidad del agua es 1.0 g/ml la molaridad y la molalidaddel AgNO3 es la mismag) Normalidad (N): Es el número de equivalentes gramo de solutocontenidos en un litro de solución.EJEMPLO:* Cuántos gramos de AgNO3 , se necesitan para preparar 100 cm3 desolución 1N?Previamente sabemos que: El peso molecular de masa de 1 y 170 g = qu AgNO3 es: mol AgNO3 e 100 de H20 cm3 equivalen a 100 gr. H20
  6. 6. Usando la definición de molalidad , se tiene que en unasolución 1N hay 1 mol de AgNO3 por cada kg (1000 g ) deH2O (solvente) es decir:Utilizando este factor de conversión y los datos anteriores tenemos que:El peso equivalente de un compuesto se calcula dividiendo el pesomolecular del compuesto por su carga total positiva o negativa.h) Formalidad (F): Es el cociente entre el número de pesos fórmulagramo (pfg) de soluto que hay por cada litro de solución. Peso fórmulagramo es sinónimo de peso molecular. La molaridad (M) y la formalidad(F) de una solución son numéricamente iguales, pero la unidadformalidad suele preferirse cuando el soluto no tiene un peso moleculardefinido, ejemplo: en los sólidos iónicos. • SOLUCIONES DE ELECTROLITOSElectrolitos:Son sustancias que confieren a una solución la capacidad de conducir lacorriente eléctrica. Las sustancias buenas conductoras de la electricidadse llaman electrolitos fuertes y las que conducen la electricidad enmínima cantidad son electrolitos débiles.Electrolisis:Son las transformaciones químicas que producen la corriente eléctrica asu paso por las soluciones de electrolitos.
  7. 7. Al pasar la corriente eléctrica, las sales, los ácidos y las bases se ionizan.EJEMPLOS: NaCl → Na+ + Cl- CaSO4 → Ca+2 + SO4-2 HCl → H+ + Cl- AgNO3 → Ag+ + NO3- NaOH → Na+ + OH-Los iones positivos van al polo negativo o cátodo y los negativos al polopositivo o ánodo. • PRODUCTO IÓNICO DEL H2OEl H2O es un electrolito débil. Se disocia así: H2O H+ + OH-La constante de equilibrio para la disociación del H2O es :El símbolo [ ] indica la concentración molarKeq [H2O] = [H + ] + [OH-].La concentración del agua sin disociar es elevada y se puede considerarconstante. • Valor del producto iónico del H2O( 10-14 moles/litro).
  8. 8. En el agua pura el número de iones H+ y OH- es igual. Experimentalmentese ha demostrado que un litro de agua contiene una diez millonésima delnumero H+ e igual de OH-; esto se expresa como 10-7 por tanto, laconcentración molar de H+ se expresa asi[H + ]= 10-7 moles/litro y [OH-] = 10-7; entonces; [H2O] = 10-7 moles /litro [H2O] = 10-14 moles/litro.Si se conoce la concentración de uno de los iones del H2O se puedecalcular la del otro.EJEMPLO: • Si se agrega un ácido al agua hasta que la concentración del H+ sea de 1 x 104 moles / litro, podemos determinar la concentración de los iones OH-; la presencia del ácido no modifica el producto iónico de H2O: 10-14 de [H2O] = + [H ] [OH-] donde =Si se añade una base (NaOH) al H2O hasta que la concentración de ionesOH- sea 0.00001 moles/ litro ( 1 X 10-5); se puede calcular laconcentración de iones H+. 10-14 de [H2O] = + [H ] [OH-] donde; = [H + ]10-5 = 10-14; entonces; • POTENCIAL DE HIDROGENACIÓN O pH
  9. 9. El pH de una solución acuosa es igual al logaritmo negativo de laconcentración de iones H+ expresado en moles por litroEscala de pH;El pOH es igual al logaritmo negativo de la concentración molar de ionesOH. Calcular el pH del agua pura Log 0 + 7 = 1.0 x Log + log =7 1.0 107 107el pH del agua es 7EJEMPLO: • Cuál es el pH de una solución de 0.0020 M de HCl?Log 5 + log 102 = 0.7 + 2 = 2.7Respuesta: el pH de la solución es de 2.7 • INDICADORESSon sustancias que pueden utilizarse en formas de solución oimpregnadas en papeles especiales y que cambian de color según elgrado del pH INDICADOR MEDIO ÁCIDO MEDIO BÁSICO Fenoftaleina incoloro rojo
  10. 10. Tornasol rojo azul Rojo congo azul rojo Alizarina amarillo rojo naranja COLOIDESlos coloides son mezclas intermedias entre las soluciones y las mezclaspropiamente dichas; sus partículas son de tamaño mayor que el de lassoluciones ( 10 a 10.000 Aº se llaman micelas).Los componentes de un coloide se denominan fase dispersa y mediodispersante. Según la afinidad de los coloides por la fase dispersante seclasifican en liófilos si tienen afinidad y liófobos si no hay afinidad entre lasustancia y el medio. Clase de coloides según el estado físico FASE MEDIO NOMBRE EJEMPLOS DISPERSA DISPERSANTE Aerosol sólido Polvo en el aire Sólido Gas Gelatinas, tinta, clara de Geles Sólido Liquido huevo Aerosol liquido Niebla Liquido Gas Emulsión leche, mayonesa Liquido Liquido Emulsión sólida Pinturas, queso Liquido Sólido Espuma Nubes, esquemas Gas Liquido Espuma sólida Piedra pómez Gas Sólido • PROPIEDADES DE LOS COLOIDESLas propiedades de los coloides son : • Movimiento browniano: Se observa en un coloide al ultramicroscopio, y se caracteriza por un movimiento de partículas
  11. 11. rápido, caótico y continuo; esto se debe al choque de las partículas dispersas con las del medio.• Efecto de Tyndall Es una propiedad óptica de los coloides y consiste en la difracción de los rayos de luz que pasan a través de un coloide. Esto no ocurre en otras sustancias.• Adsorción : Los coloides son excelentes adsorbentes debido al tamaño pequeño de las partículas y a la superficie grande. EJEMPLO:el carbón activado tiene gran adsorción, por tanto, se usa en los extractores de olores; esta propiedad se usa también en cromatografía.• Carga eléctrica : Las partículas presentan cargas eléctricas positivas o negativas. Si se trasladan al mismo tiempo hacia el polo positivo se denomina anaforesis; si ocurre el movimiento hacia el polo negativo, cataforesis.

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