Disoluciones y formas de expresar la concentración

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1 Pablo ivo erdú DISOLUCIONES Disoluciones y foras de expresar la concentración 1. Disoluciones 2. Concentración de una 3. Foras de expresar la concentración de una 1. DISOLUCIONES Una es una ezcla hoogénea que está forada por dos o ás sustancias. ACTIIDAD 1: Un vaso de leche con colacao es una? Este curso nos vaos a centrar en las disoluciones foradas por dos sustancias. ACTIIDAD 2: Coo ejeplo de de ás de dos sustancias podeos llevar a clase un vaso de agua, un sobre de azúcar y un salero. Echaos una cucharada de sal y otra cucharada de azúcar. Reoveos hasta que desaparezcan la sal y el azúcar. A la sustancia que está en ayor le cantidad le llaaos disolvente y a la sustancia que está en enor proporción le llaaos. Mezcla hoogénea: Sistea forado por dos o ás especies que no reaccionan quíicaente entre sí presentando una distribución regular de sus propiedades físicas y quíicas. El aspecto y coposición son unifores en todas sus partes. ACTIIDAD 3: Aprovechando el aterial epleado en la actividad 2 echaos una cucharada de sal y reoveos hasta que desaparezca la sal. CUESTIÓN 1: Qué sustancias foran la preparada? CUESTIÓN 2: Qué sustancia es el? CUESTIÓN 3: Qué sustancia es el disolvente? Indicar que, aunque hay uchos disolventes, el ás utilizado en el laboratorio es el agua. ACTIIDAD 4: Dar 5 ejeplos de disoluciones habituales indicando quien es el y quien es el disolvente. ACTIIDAD 5: En la actividad 2 cuántos s teneos? Qué sustancias son el? Qué sustancia es el disolvente? Las disoluciones, atendiendo al estado de agregación de las sustancias que la foran, las podeos clasificar en: Coponente 1 Coponente 2 Estado de la Ejeplos resultante Gas Gas Gas Aire (O 2 y N 2 ), Butano Coercial,. Gas Líquido Líquido Agua gaseosa (CO 2 en agua), oxígeno en agua,... Gas Sólido Sólido Huo Líquido Líquido Líquido Etanol en agua (Alcohol de faracia), gasolinas, Sólido Líquido Líquido Sal coún (NaCl) en agua, aalgaas, Sólido Sólido Sólido Aleaciones de etales (Bronce, latón, oro blanco, hojalata, acero ) ACTIIDAD 6: Qué son las aalgaas? ACTIIDAD 7: Qué sustancias foran la sólida que es el bronce?

2 Pablo ivo erdú DISOLUCIONES ACTIIDAD 8: Qué sustancias foran la sólida que es el latón? ACTIIDAD 9: Qué sustancias foran la sólida que es la hojalata? ACTIIDAD 10: Qué sustancias foran la sólida que es el oro blanco? ACTIIDAD 11: Qué sustancias foran la sólida que es el acero? ACTIIDAD 12: Podeos aprovechar este punto para llevar a clase etanol, agua y dos probetas y coprobar que los volúenes de dos líquidos no son siepre aditivos coo es la creencia habitual de los alunos/as. Conviene indicar que los volúenes de las sustancias que foran parte de una no son aditivos ya que al ezclar una sustancia con otra se produce un reajuste en el espacio que ocupan las partículas resultando un voluen total inferior al de cada una de las sustancias antes de disolverse. Las disoluciones ás frecuente en la vida cotidiana son aquellas en las que el disolvente es un líquido, generalente el agua. Por tanto, en este curso, nos fijareos en disoluciones en las que el sea un sólido o un líquido o un gas y el disolvente sea el agua. 2. CONCENTRACIÓN DE UNA DISOLUCIÓN A qué nos referios cuando hablaos de la concentración de una? ACTIIDAD 13: En los siguientes vasos de precipitados sabeos que en uno no heos echado nada, en otro heos disuelto una cucharada de sal coún en agua y, en otro, heos disuelto dos cucharadas de sal. Podrías diferenciar a siple vista cual es el que tiene las dos cucharadas de sal coún disueltas? Y el que sólo contiene agua? ACTIIDAD 14: Cóo podríaos saber cuál es el vaso que ayor cantidad de sal disuelta contiene? Y cóo el que sólo contiene agua? Teniendo en cuenta la actividad anterior es iportante recordar que en el Laboratorio nunca deben llevarse las disoluciones a la boca para sentir el sabor que tiene. Si lo heos hecho en la actividad anterior, no ha pasado nada por tratarse de un de sal coún en agua pero, en un laboratorio, la puede ser de cualquier sustancia. Por otro lado, la preparada disolviendo una cucharada de una sustancia en agua puede no ser tóxica pero si puede serlo la con dos cucharadas de esa isa sustancia. Es uy iportante, por tanto, saber la concentración de las disoluciones. La concentración de una nos indica la cantidad de que hay presente en una cantidad deterinada de disolvente o. en: Las disoluciones, atendiendo a la cantidad de que añadios, las podeos clasificar 1. Disolución saturada: Una se dice que está saturada cuando a una teperatura dada contiene la ayor cantidad posible de la sustancia que se ha de disolver (), es una que está concentrada al áxio. 2. Disolución no saturada: Solubilidad: Es la áxia cantidad de que, a una teperatura dada, puede disolverse en una cantidad deterinada de disolvente. Unidad: graos de litro de disolvente

3 Pablo ivo erdú DISOLUCIONES Podeos encontrar dos tipos: Concentradas: son las que tienen gran cantidad de en un deterinado voluen de. Están próxias a la saturación. Diluidas: son las que tienen una pequeña cantidad de en un deterinado voluen de, es decir, poseen una ayor concentración de disolvente que de. 3. Disolución sobresaturada: Cuando la cantidad de es superior a la áxia peritida a esa teperatura. ACTIIDAD 15: Por los datos que ya se disponen por estudios realizados por los científicos sabeos que en 100 c 3 de agua, a 20 o C, podeos disolver coo áxio 32 g de nitrato de potasio. Indica en cada uno de los siguientes casos que tipo de tendreos: a) Disolveos 32 g de nitrato de potasio en 100 L de agua. b) Disolveos 1 g de nitrato de potasio en 100 L de agua. c) Disolveos 40 g de nitrato de potasio en 100 L de agua. d) Disolveos 25 g de nitrato de potasio en 100 L de agua. ACTIIDAD 16: AFECTA LA TEMPERATURA A LA SOLUBILIDAD DE UN SOLUTO SÓLIDO EN UN DISOLENTE LÍQUIDO? Diseña un experiento que nos perita contestar esta pregunta. En nuestra casa, con la supervisión de un adulto, o en el laboratorio o en clase, haciéndolo el profesor, podeos realizar la siguiente experiencia: Echaos una cucharada de sal coún en un vaso de agua y reoveos hasta que se disuelva. Repetios la isa operación hasta que no se disuelva ás cantidad de sal coún y nos quede una pequeña cantidad de sal coún sin disolver por ucho que reovaos ( sobresaturada). A continuación, calentaos en el fuego el vaso con el exceso de sal coún y reoveos. Observareos que el exceso de sal coún se disuelve. Coprobaos que la teperatura es un factor que afecta a la solubilidad de un en un disolvente es la teperatura. Y, en el caso de un sólido disuelto en un líquido, cuanto ayor sea la teperatura, ayor será la cantidad de que podeos disolver. ACTIIDAD 17: AFECTA LA TEMPERATURA A LA SOLUBILIDAD DE UN SOLUTO GAS EN UN DISOLENTE LÍQUIDO? Diseña un experiento que nos perita contestar esta pregunta. En nuestra casa, con la supervisión de un adulto, o en el laboratorio o en clase, haciéndolo el profesor, podeos realizar la siguiente experiencia: Llevaos una botella de agua. Epezaos a calentar. Se observa que ucho antes de llegar a 100ºC aparecen unas burbujitas. Estas burbujitas son oxígeno (gas) que hay disuelto en el agua: al auentar la teperatura disinuye la cantidad de oxígeno que puede disolverse en el agua y, por tanto, epieza a aparecer el oxígeno que había disuelto. En el caso de un gas disuelto en un líquido, cuanto ayor sea la teperatura, enor será la cantidad de que podeos disolver. ACTIIDAD 18: Preparar una de un sólido en un líquido. aos a preparar una utilizando coo el sulfato de cobre (Cu 2 SO 4 ) y coo disolvente el agua (H 2 O) PASO 1 PASO 2 PASO 3 PASO 4 Añadios hasta la itad Agitaos hasta que se de capacidad del atraz ha disuelto el sulfato de agua destilada. No cobre añadido. En caso enrasaos en este paso de que no se disuelva por la dificultad que copletaente tendrá reover para añadios un poco de disolver el sulfato de agua. cobre Pesaos 10 g de sulfato de cobre y lo echaos en un atraz aforado de 100 L Una vez disuelto el sulfato de cobre, enrasaos hasta llegar a los 100 L.

4 Pablo ivo erdú DISOLUCIONES ACTIIDAD 19: La preparada anteriorente la dejareos unas seanas en el laboratorio hasta que el agua se haya evaporado Qué observas al cabo de este tiepo? Este es un étodo de separación llaado EAPORACIÓN. 3. FORMAS DE EXPRESAR LA CONCENTRACIÓN DE UNA DISOLUCIÓN aos a fijarnos, en este curso, en las disoluciones ás habituales utilizadas en el laboratorio. Estas son el caso de sólido disuelto en líquido y de líquido disuelto en líquido CASO DE UN SÓLIDO DISUELTO EN UN LÍQUIDO a) Graos de en cada litro de : Se define coo la asa, en graos, de disuelta en un litro de y, se calcula utilizando la expresión: Todos los sólidos no son solubles en agua g c = unidad : L Esta expresión nos perite calcular la asa de, en graos, que hay en un litro de. A efectos ateáticos, si utilizaos la expresión anterior, es uy iportante utilizar la unidad de grao (g) para la asa y la unidad de litro (L) para el voluen, es decir, antes de sustituir datos, heos de asegurarnos que estos datos estén en las unidades encionadas anteriorente. Heos visto que el disolvente que ás utilizareos en laboratorio es el agua. Conviene recordar: Densidad del agua, d = 1 g/c 3 = 1000 kg/ 3 Esto significa que: 1 c 3 de agua tiene 1 g de asa, es decir, 1000 c 3 (1 L) de agua tiene 1000 g (1 Kg) de asa. Por eso, se suele decir, 1 litro de agua pesa 1 kg Otras foras de expresar la concentración de una : Molaridad (M), Noralidad (N), olalidad (), fracción olar (x), partes por illón (pp) y partes por billón (ppb) Equivalencias: 1 L = 1 c 3 1 L = 1000 c = 10 6 c 3 EJEMPLO 1: Toaos 5 g de cloruro sódico (sal coún) y añadios agua hasta 250 L. Cuál será la concentración en g/l de la preparada? Antes de epezar a resolver el ejercicio es conveniente coprobar las unidades que nos dan. El voluen de la nos lo dan en L por lo que hay que pasarlo a litro:

5 Pablo ivo erdú DISOLUCIONES 3 1L 250 L = 250 c = 0, 250 L c Una vez que nos heos asegurado que las unidades son las correctas utilizaos la expresión vista en este apartado: 5 g g c = = = 0, 02 0,250 L L Heos preparado una de concentración 0,02 g/l EJEMPLO 2: Calcula la asa de necesaria para preparar 500 L de una de azúcar cuya concentración sea de 5 g/l. En esta el es el azúcar. Antes de epezar a resolver el ejercicio es conveniente coprobar las unidades que nos dan. El voluen de la nos lo dan en L por lo que hay que pasarlo a litro: 3 1L 500 L = 500c = 0, 5 L c Una vez que nos heos asegurado que las unidades son las correctas utilizaos la expresión vista en este apartado: g azúcar g c = 5 = azúcar = 5 0,5 L = 2, 5 g de azúcar L 0,5 L L Necesitaos 2,5 g de para preparar 500 L de una cuya concentración es 5 g/l. ACTIIDAD 20: Si disolveos 80 g de sal coún (NaCl) en agua hasta copletar 250 L de Cuál será la concentración, expresada en g/l, de la preparada? ACTIIDAD 21: Disponeos de una que indica 3 g/l. Si el recipiente que la contiene 750 L de Qué cantidad de habreos disuelto? b) Porcentaje en asa (de ): Se define coo la asa, en graos, de disuelta en 100 graos de y, se calcula utilizando la expresión: % asa ( de ) = 100 = 100 ( unidad : %) + Disolvente A efectos ateáticos, si utilizando la expresión anterior, antes de sustituir datos, es uy iportante asegurarnos que las unidades de las asas son las isas, no podeos utilizar el grao para unas y, por ejeplo, el kilograo para otra; al tratarse de un cociente, las unidades se siplificarán siepre y cuando sean las isas. EJEMPLO 3: Calcula el porcentaje en asa de una de sulfato de cobre en agua si contiene 25 g de en 300 g de. 25 g % asa = 300 g ( de ) = 100 = 100 8,3 % EJEMPLO 4: Calcula el porcentaje en asa de una de sulfato de cobre en agua si contiene 25 g de en 300 g de agua.

6 Pablo ivo erdú DISOLUCIONES % asa + 25 g ( de ) = 100 = 100 = Disolvente 25 g g 25 g = 100 = 7,7 % 325 g ACTIIDAD 22: El agua del ar contiene yoduro de sodio (NaI). Si toaos 200 g de agua de ar y obteneos de ella 5 g de esta sal Qué concentración en % en asa tendrá esta? ACTIIDAD 23: Calcula la concentración, expresada en % en asa, de una preparada disolviendo 20 g de azúcar en 250 L de agua 3.2. CASO DE UN LÍQUIDO DISUELTO EN UN LÍQUIDO En este caso se suele utilizar el porcentaje en voluen (de ), tabién llaado grado. Se define coo el voluen de, en ililitros, de disuelta en 100 ililitros de y, se calcula utilizando la expresión: ( de ) = 100 ( : %) % voluen unidad Todos los líquidos no son solubles en agua. Los líquidos que no se pueden ezclar se dice que son iniscibles. A efectos ateáticos, si utilizando la expresión anterior, antes de sustituir datos, es uy iportante asegurarnos que las unidades de los volúenes son las isas; no podeos utilizar el ililitro (L) para una y, por ejeplo, el litro (L) para otra; al tratarse de un cociente, las unidades se siplificarán siepre y cuando sean las isas. ACTIIDAD 24: Nobra algunas disoluciones de uso cotidiano cuya concentración venga expresada en grados. Opción: Pega alguna fotografía en tu libreta. ACTIIDAD 25: El etanol es un copuesto quíico que pertenece a la failia de los alcoholes. En que productos coerciales lo podeos encontrar? ACTIIDAD 26: El etanol es un copuesto quíico que pertenece a la failia de los alcoholes. En qué productos coerciales lo podeos encontrar? Teniendo en cuenta la actividad anterior, cuando leeos en una botella de vino 12,5% o 12,5 o significa que si dividios el voluen de la botella en 100 partes, 12,5 partes son de etanol y, el resto, de las diferentes sustancias que foran parte del vino. EJEMPLO 5: Qué porcentaje en voluen (grado) tendrá una obtenida disolviendo 80 L de etanol (alcohol de quear) en 800 L de agua? Suponer que los volúenes son aditivos. (Recordar actividad 8) 80 L 80 L % voluen = 80 L L 880 L ( de ) = 100 = 100 9,1 % EJEMPLO 6: En la etiqueta de una botella de vino de 75 cl pone 12 o Qué cantidad de etanol (alcohol etílico) contiene la botella de vino? % voluen o e tan ol ( de ) = = 100 o cl e tan ol = = cl de etanol 75cL

7 Pablo ivo erdú DISOLUCIONES La cantidad de etanol que tendrá dicha botella de vino es de 9 cl, es decir, en los 750 L que teneos de vino, 90 L son de etanol. ACTIIDAD 27: Calcula la concentración en % en voluen de una preparada disolviendo 75 L de alcohol etílico hasta copletar 500 L de. ACTIIDADES FINALES ACTIIDAD 1: De las siguientes sustancias indica cuáles son disoluciones y cuales no: Sistea aterial Forado por Disolución Lejía Agua, hipoclorito sódico (NaClO) SI/NO Marco de ventana Aluinio (Al) SI/NO Leche Agua, proteínas, grasas (palitina SI/NO C 51 H 98 O 6 ), azúcares (lactosa C 12 H 22 O 11 ) Azúcar Sacarosa (C 12 H 22 O 11 ) SI/NO Alcohol edicinal Etanol (C 2 H 6 O) y agua (H 2 O) SI/NO Coca-Cola Agua, dióxido de carbono (CO 2 ), cafeína SI/NO (C 8 N 4 O 2 H 10 )... Sal de cocina Cloruro de sodio (NaCl) SI/NO Cable eléctrico Cobre (Cu) SI/NO Aceite Glicerol trioleato (C 57 H 104 O 6 ), ácido SI/NO oleico... inagre Agua, ácido acético (C 2 H 4 O 2 ) SI/NO Aspirina Ácido acetilsalicílico (C 9 O 4 H 8 ), sacarosa (C 12 H 22 O 11 )... SI/NO ACTIIDAD 2: Es lo iso hablar de ezcla que?. Explica claraente tu respuesta. Pon algún ejeplo. ACTIIDAD 3: Es posible obtener disoluciones de sólidos en sólidos? a) Sí: un ejeplo es las aleaciones. b) No: se pueden constituir ezclas de sólidos con sólidos, pero nunca disoluciones. c) Sí, siepre y cuando sean no etales. ACTIIDAD 4: Si vaos añadiendo cada vez ás a una, llegará un oento en que ésta ya no aditirá ás. En ese oento, la recibe el nobre de: a) Diluida. b) Saturada. c) Concentrada. ACTIIDAD 5: Cóo varía la solubilidad al auentar la teperatura? a) Auenta para cualquier tipo de. b) Auenta si se trata de una de sólido en líquido, pero disinuye si se trata de una de gas en líquido. c) En general auenta, pero existen raras excepciones, coo las disoluciones de algunas de sales en agua. ACTIIDAD 6: Si se vierte petróleo al ar se observa que éste no se ezcla con el agua del ar sino que fora una capa sobre ella (Figura 1). Cóo se denoinan a los líquidos que no se pueden ezclar? En este caso concreto, qué consecuencias crees que puede un vertido de petróleo tener sobre la vida en el ar? Explica tu respuesta. ACTIIDAD 7: Hoy en día, coo sustituyente de la ercroina se utiliza lo que se conoce con el nobre de betadine (povidona yodada), antiséptico que contiene yodo. La botella de la figura 2 contiene 500 L. Si leeos su coposición, nos indica que: Cada 100 L de solución contienen 10 g de povidona yodada. Calcula la concentración de la en g/l. Figura 1

8 Pablo ivo erdú DISOLUCIONES PRECAUCIÓN: Al igual que altera el creciiento de las bacterias lo hace tabién con las células sanas. ACTIIDAD 8: Averigua, con ayuda de una balanza, la asa de la de la figura 2. Calcula la concentración de la de betadine en % en asa de povidona yodada. ACTIIDAD 9: Se desea preparar 500 g de una de nitrato de potasio al 15% en asa. Indicad detalladaente la cantidad, en graos, de agua y de nitrato de potasio necesitarás. Indica los pasos a seguir para preparar la. ACTIIDAD 10: Una persona ingiere dos cervezas de 25 cl cuya concentración es de 4,8% (4,8º) en voluen. a) Cuántos L de alcohol etílico se bebió? b) Suponiendo que todo el alcohol etílico ingerido pasa a la sangre y si la densidad del alcohol etílico es de 790 g/l qué cantidad de alcohol tendrá en su sangre? c) Si suponeos que en nuestro organiso teneos 5 L de sangre y que la áxia cantidad peritida en sangre es 0,5 g/l Podrían ponerle una ulta si conduce? Figura 2