E.E.T. Nº9. Físico-Química de 2do año. Guía Nº3. Profesor: Alumno: Curso:

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1 E.E.T. Nº9 Físico-Química de 2do año Guía Nº3 Profesor: Alumno: Curso:

2 Soluciones Una solución es un sistema homogéneo formado por dos o más componentes. En una solución formada por dos componentes se suele llamar soluto al componente que se encuentra en menor proporción y solvente al que se halla en mayor proporción. Solvente (Sv.) 100g de agua Soluto (St.) 2g de sal Solución (Sc.) 102g de agua salada Clasificación de soluciones por estado de agregación entre solvente y soluto. Estado de agregación Solido (Sv) Solido (St) Liquido (St) Gaseoso(St) Aleaciones. Bronce: Co(sv) + Sn (st) Amalgama: Hg + Ag (st) Hidruro de Paladio(Pd + H) Liquido (Sv) Agua y sal disuelta Alcohol y agua Agua oxigenada o soda Gaseoso (Sv) Polvo atmosférico y aire Vapor de agua en el aire. Niebla Solubilidad El aire (oxígeno y otros gases disueltos en nitrógeno) Capacidad del soluto de mezclarse entre el solvente para formar la solución, a una temperatura y presión dadas. Por ejemplo, la solubilidad del yodo en alcohol a 15ºC y 1 atm es de 205g de yodo por cada litro de alcohol. De manera que si agregamos más yodo este no podrá ser disuelto, pues el valor dado es el máximo admisible ya que la solución se encuentra saturada a ese punto. La presión no influye demasiado en los cambios de los valores de solubilidad (excepto en los solutos gaseosos), pero la temperatura afecta bastante. Se pueden realizar gráficos en los cuales se aprecia la relación entre la temperatura y el valor de la solubilidad de un soluto específico en un solvente dado. Desde la teoría cinética molecular podemos dar la siguiente explicación: al calentar la solución aumenta la energía de las partículas de soluto. Es decir, se mueven con mayor velocidad y se separan más fácilmente del cristal. En cambio cuando la solución se enfría el progreso se invierte y se facilita la formación de cristales.. Para cuantificar esta variación hay que recurrir al gráfico donde están trazadas las curvas de solubilidad. Alumno/a: Físico-Química de 2do año 1

3 Tipos de soluciones Diluida: Se puede seguir disolviendo más soluto a temperatura constante. Concentrada: Cantidad apreciable de soluto en relación con la cantidad de solvente. Saturada: Cuando las fuerzas entre las moléculas de agua llamado puente de hidrogeno ya no puede romperse. La sal se deposita en el fondo del recipiente (precipita). No se admite más soluto a determina temperatura. Sobresaturada: Presenta disuelto más soluto que el permitido para la temperatura dada. Para obtener este tipo de solución se agrega soluto en exceso a elevada temperatura, aumentado la capacidad de solubilidad y permitiendo a los iones (catión y anión) romper los puentes de hidrogeno, y luego se enfría lentamente. En el siguiente grafico pueden distinguirse tres zonas con características ya conocidas Los puntos ubicados sobre la curva dan valores de concentración de las soluciones saturadas a temperatura definida por el eje X. Si nos ubicamos debajo de las curva tendremos soluciones diluidas las cuales pueden aumentar su concentración adicionando mas soluto. Por encima de la curva tenemos soluciones sobresaturadas las cuales no existen siempre, sino que se dan con condiciones especiales, pues agitando el recipiente podemos hacer que el soluto que está en exceso precipite, y llegar así, a la solución saturada. Factores que afectan la solubilidad de los gases La solubilidad de los gases disueltos en líquidos es diferente de la que poseen los sólidos. Hay ciertos factores que la modifican: La presión Por qué se oye ese sonido tan característico cuando se destapa una botella o lata de gaseosa? Las botellas o las latas de bebida gaseosa se embotellan a una presión un poco mayor que la atmosférica para facilitar la solubilidad del dióxido de carbono en el líquido. Al quitar la tapa, la presión sobre la superficie del líquido se iguala con la presión atmosférica, las burbujas de dióxido de carbono ascienden en forma brusca y escapan del envase provocando el ruido característico. Dicho de una forma más general la solubilidad de un gas en un líquido aumenta con el aumento de la presión del gas sobre el solvente. Si esta disminuye, la solubilidad también lo hace. Se trata de una relación directamente proporcional. Alumno/a: Físico-Química de 2do año 2

4 La temperatura Por qué una gaseosa pierde más rápido el gas cuando está caliente que cuando esta fría? Los gases disueltos en líquido se comportan en forma inversa que la mayoría de los sólidos. Su solubilidad disminuye con el aumento de la temperatura. Si la temperatura de la solución aumenta, las partículas de gas se mueven con más rapidez y tienden a escapar de la solución cuando alcanzan su superficie. Concentración de soluciones Existen diversas formas de medir la concentración de una solución como comparando la proporción de soluto/solución, otras comparando las proporciones: Concentración masa en masa (%m/m): gramos de soluto por cada 100 gramos de solución. Concentración masa en volumen (%m/v): gramos de soluto por cada 100 ml de solución. Concentración volumen en volumen (%v/v): cantidad de ml de soluto por cada 100 ml de solución Cálculos de concentración 1) Se emplearon 77 g de solvente para disolver 3 g de soluto Cuál es la concentración expresada en %m/m? Pasos a seguir: Identificar los datos: 77g de Solvente (SV: el que se encuentra en mayor proporción) agua 3g de soluto (ST: el que se encuentra en menor proporción) sal Pide que se calcule el %m/m, es decir: Cantidad de gramos de Soluto por cada 100 gramos de Solución. Realizo la regla de tres simple ubicando los datos que nos da el problema al principio. (Si arriba tengo soluto (St), abajo también ira soluto y si arriba tengo solución (Sc) abajo también ira Solución (Sc)). X g de St 100g de SC 3g de St 80 g de SC El número 80, es un dato que se obtiene de la suma del soluto y el solvente. Recordar: Soluto + solvente = solución 3g ST + 77g Sv = 80g Sc Resuelvo la regla de tres simple (multiplico cruzado y divido por el número que falta) Es decir: Alumno/a: Físico-Química de 2do año 3

5 2) Si la concentración de una solución es de 2% m/v Qué masa de soluto estará contenida en 30 ml de esa solución? Rta =0,6 g de soluto Este problema tiene una solución inversa, y tal vez hasta sea más fácil. Cuando nos da el dato 2%m/v, esto quiere decir que hay 2 g de soluto (ST) en 100 ml de solución. Entonces realizo la regla de 3 simple, ubicando los datos como corresponde: 2g st 100ml de Sc X g st 30 ml de Sc Ahora debo realizar la cuenta: Alumno/a: Físico-Química de 2do año 4

6 Actividades: 1) Indica si las siguientes afirmaciones son verdaderas o falsas. Justifica a) El soluto es el componente de mayor proporción de una solución b) El bronce es una solución solvente sólido, soluto líquido c) El solvente es el componente en menor proporción d) La concentración %m/m es la relación entre la masa en gramos de solvente en 100g de solución e) Se denomina solución a los sistema homogéneos f) La solubilidad no depende de la temperatura sino de la cantidad de soluto. g) Siempre se mantiene que: masa de soluto (g) + masa de solvente (g) = masa de solución (g) 2) Explicar por qué al destapar una botella de bebida gaseosa escapan burbujas de dióxido de carbono. 3) Problemas de concentración de soluciones: a) Se emplearon 77 g de solvente para disolver 3 g de soluto Cuál es la concentración expresada en %m/m? Rta =3,75 %m/m b) Calcular el %m/m de una solución que contiene 130 g de Soluto y 1970 g de Solvente. Rta =6,19 %m/m c) Se mezclan 130 g de una sal con 370g de agua. Calcular el %m/m. Rta =26%m/m d) Si la concentración de una solución es de 2% m/v Qué masa de soluto estará contenida en 30 ml de esa solución? Rta =0,6 g de soluto e) Qué masa de solvente es necesaria para preparar una solución 25% m/m con 100 g de soluto? Rta =300g f) Una solución acuosa es de 5% m/m. Calcular en qué masa de solvente están disueltos 15 g de soluto. Rta =285g de Solvente g) Cuántos ml de etanol deben agregarse a 200 ml de metanol para obtener una solución al 10 % v/v? Considere al etanol como soluto. Rta =22,2 ml etanol h) Cuántos ml de acetona se debe agregar a 250 ml de agua para que la solución resulte al 15 % v/v? Rta 44,11 ml i) Se mezclan 25 ml de propanol con 55 ml de CCl 4. Calcular el % v/v. Rta 31,25 %v/v 4) Completa el siguiente cuadro de concentración de soluciones. Justifique con los cálculos. Soluto Solvente Solución Concentración 27g 150g %m/m 21g 15%m/m 195g 240g %m/m 4,32g 405cm 3 %m/v 200cm 2 250cm 3 %v/v 30g 500g %m/v Alumno/a: Físico-Química de 2do año 5

7 Alumno/a: Físico-Química de 2do año 6