Repaso de Sistemas de concentración molar

Transcripción

1 Repaso de Sistemas de concentración molar Prof. José A. Pérez Química Analítica 1

2 Unidades de Concentración molaridad, molalidad, % masa, % volumen, %masa/volumen, partes por mil (ppmil), partes por millón (ppm), partes por billón (ppb), densidad y gravedad específica. 2

3 El proceso de disolución Se forma una solución cuando una sustancia se dispersa de manera uniforme en otra. La preparación de soluciones envuelve un equilibrio que se denomina equilibrio dinámico. Soluto + disolvente disolver cristalización solución 3

4 Soluciones Sólido en líquido solución saturada - solución que está en equilibrio con un soluto no disuelto. Contiene la cantidad máxima de soluto que se puede disolver solubilidad- cantidad dada de soluto que se disuelve para formar una solución saturada solución insaturada solución que no esta en equilibrio con respecto a una sustancia dada solución sobresaturada solución que contiene una cantidad mayor de soluto 4

5 Disolución de sólidos iónicos en líquidos Atracción soluto-disolvente Energía de la red energía que possen los sólidos en la red cristalina Solvatación interacción entre el soluto y las moléculas de disolvente, si el disolvente es agua ese proceso se conoce como hidratación. Ej. Disolver NaCl en agua Temperatura Para la mayoría de los sólidos iónicos un aumento en temperatura lleva a un aumento en la solubilidad 5

6 Disolución de líquidos en líquidos Interacciones soluto-disolvente - Regla Igual disuelve Igual- las sustancias con fuerzas de atracción similares suelen ser mutuamente solubles. - miscibles pares de líquidos que se mezclan en todas proporciones - inmiscibles - pares de líquidos que no se mezcla en ninguna proporción. 6

7 Disolución de gases en líquidos Presión la solubilidad de un gas aumenta con aumento en presión - Ley de Henry= S g =k H P g Temperatura - gases solubilidad disminuye al aumentar la temperatura 7

8 Formas de expresar concentración concentración la cantidad dada de soluto por una cantidad dada de solvente o solución Estas son: % por masa Molalidad Fracciones de masa ppm Molaridad Fracción molar 8

9 Por ciento por peso masa soluto % por peso x100 masa solución Masa solución = masa soluto + masa disolvente Veamos ejemplos a continuación; 9

10 Ejemplos Calcule el porciento por masa de NaOH para una solución que se prepara disolviendo 10.0g de NaOH en 150.0g de H 2 O. Cuántos g de NaCl hay en 150 ml de una solución acuosa con una densidad de 1.10g/mL y que es 20.0% por masa en NaCl? 10

11 Molalidad(m) m moles soluto Kg disolvente Veamos ejemplos a continuación; 11

12 Ejercicios- asignación Determina la molalidad de una solución se preparó disolviendo 5.67g de glucosa(c 6 H 12 O 6 ) en 25.2 g H 2 O.(Masa molar C 6 H 12 O 6 =180.0g.mol) Cuál es la molalidad de una solución que contiene 7.78g de urea((nh 2 ) 2 CO) en 203g H 2 O?(masa molar (NH 2 ) 2 CO = 60.06g/mol) 12

13 Fracciones de Masa(partes por millón y partes por billón) Partes por millón(ppm) ppm masa soluto masa solución x10 6 Soluciones Diluidas ppm mg soluto L solución Veamos ejemplos a continuación; 13

14 Ejercicios- asignación Una solución se preparó disolviendo g de NaCl en 350.0g de H 2 O. Determina la concentración en ppm. Una muestra de agua potable contiene 0.105ppm de plomo. Cuántos g de Pb hay en 1.0 L de esta muestra? 14

15 Molaridad(M) M moles soluto L solución Ejemplo: 12.0g de NaOH(Masa molar = 40.01g/mol) son colocados en un matraz volumétrico de 500.0mL. El matraz es llenado hasta la marca de calibración con agua. Determina la molaridad de la solución resultante. 15

16 Fracción Molar Indica la relación entre los moles de un componente y los moles totales en una solución Ej. solución AB X A moles A moles totales X B moles B moles totales moles totales moles A moles B Veamos ejemplos a continuación; 16

17 Ejercicios- asignación Una solución contiene 3.456g de KCl (Masa molar74.55g/mol) en 350g de agua (Masa molar 18.02g/mol). Determine la fracción molar de agua y KCl en la solución resultante. 17

18 Conversión entre unidades % por peso a Molalidad Asumir 100 g solución Masa soluto = % peso Calcular masa disolvente = masa solución masa soluto Calcular moles soluto Calcular molalidad Molalidad a % por peso Asumir 1 kg de disolvente Moles soluto = molalidad Buscar masa de soluto Buscar masa solución = masa soluto(g) + masa disolvente(g) Buscar % por peso 18

19 Conversión entre unidades % por peso a Molaridad Asumir 100 g solución Masa soluto = % peso Calcular moles soluto Calcular Vol. solución V= masa solución/d Calcular molaridad Molaridad a % por peso Asumir 1.0 L de solución Moles soluto= M Buscar masa soluto Buscar masa solución m= (d)(vol. solución) Buscar % peso 19

20 Conversión entre unidades Molalidad a Molaridad Asumir 1.0 Kg de disolvente Moles soluto = m Buscar masa soluto Buscar masa solución Buscar V solución V=m solución /d Buscar Molaridad Molaridad a Molalidad Asumir 1.0 L de solución Moles soluto = M Calcular masa de soluto Calcular masa de solución m=(d x v) Calcular masa disolvente = masa solución masa soluto 20

21 Una solución es 20% por peso en H 2 SO 4 y tiene una densidad de 1.14g/mL. Determina: Molalidad de la solución Molaridad de la solución Una solución es 1.5 M en KCl y tiene una densidad de 1.011g/mL. Determina la molalidad de la solución Una solución es 0.273m en KCl. Cuál es la molaridad de la solución si la densidad es 1.011g/mL? Cuál es el % por peso? 21

22 Ejercicio Una solución acuosa es 30.2%en NH 3 y tiene un densidad de 0.982g/mL.(Masa molar NH 3 =17.04g/mol) Determine: Molalidad Molaridad Fracciones molares de todos los componentes 22

23 Soluciones- concentración y Propiedades coligativas Son las propiedades que dependen de la cantidad de soluto pero no del tipo de soluto presente en una solución Estas son : Depresión (disminución) en la presión de vapor Elevación en el punto de ebullición Depresión (disminución) en el punto de congelación Presión osmótica 23

24 Disminución en la presión de vapor La adición de un soluto no volátil a un solvente lleva a una disminución en la presión de vapor de la solución resultante en comparación con el solvente puro Ley de Raoult P A = Pº A X A Donde: P A = presión parcial de la solución Pº A = presión parcial del solvente puro X A = fracción molar de solvente 24

25 Ejercicio A 25ºC la presión de vapor del agua es 23.76mmHg. Determine la presión de vapor a 25ºC de la solución que se prepara añadiendo 5.67g de C 6 H 12 O 6 (M molar =180g/mol) en 25.2g H 2 O (M molar =18.02g/mol). 26

26 Elevación en el punto de ebullición y depresión en el punto de congelación Ebullición T b = K b m Donde: T b = T b solución T b 0 puro K b = constante de elevación en el punto de ebullición m = molalidad Congelación T f = K f m Donde: T f = T f 0 puro T f solución K f = constante de depresión en el punto de congelación m = molalidad 27

27 Ejercicio Determine el punto de ebullición y el punto de congelación de una solución que contiene 4.76g de etilenglicol (M molar =62.07g/mol) en 202 g H 2 O. K b H 2 O = 0.52ºC/m y K f H 2 O = 1.86ºC/m 28

28 Presión Osmótica Osmosis el flujo de solvente a través de una membrana semipermeable para igualar la concentración de soluto en ambos lados de la membrana. Membrana semipermeable = permite flujo de solvente 29

29 Osmosis y presión osmótica 30

30 Presión osmótica( ) propiedad coligativa que es igual a la presión que cuando es aplicada a la solución, paraliza o detiene la osmosis. =MRT M= molaridad, R = atmL/Kmol, T = temp. absoluta 31

31 Osmosis y presión osmótica Isotónica: soluciones que tienen igual concentración de soluto y por lo tanto igual presión osmótica Hipertónica: soluciones con mayor concentración de soluto Hipotónica: soluciones con menor concentración de soluto. 32

32 Aplicaciones de la presión osmótica Determinar Masa Molar Buscar 1. Molaridad - M RT 2. moles M xv(l) 3. MasaMolar gramos soluto moles soluto 33

33 Coloides Dispersión de partículas de una sustancia en otra sustancia o solución. Dos fases Fase dispersa Fase contínua Efecto Tyndall =reflejo de la luz por las partículas en un coloide Coloide hidrofílico- son coloides que se dispersan facilmente en agua Coloide hidrofóbico no se dispersan facilmente en agua 34

34 Tipos de coloides Aerosol- gotas de líquido o sólido disperso en un gas. Ej. niebla, humo Emulsión- gotas de líquido dispersas en otro líquido o sólido. Ej.leche, mayonesa, mantequilla Sólidos- partículas sólidas dispersas en líquido o sólido. Ej. pintura,vidrio, rubí 35

35 Ejercicios de práctica asignación Contestar los ejercicios 11.3 al 11.5 de la página 406 Contestar los ejercicios 11.6 al de la página 409 Libro de Texto: McMurray & Fay. (2009).General Chemistry, 5 th Ed.; Pearson Prentice Hall Nota: Disponible en el CAI 36

36 Referencias Libro de Texto: McMurray & Fay. (2009).General Chemistry, 5 th Ed.; Pearson Prentice Hall disponible en sala de reserva Referencia adicional Brown,Theodore; LeMay,H.; Bursten.B.; Murphy,C.; Química: la ciencia central. 11 th Ed.; (2009). México: Pearson Educación. QD31.2.B Nota: Disponibles en el CAI 37