Universidad de La Frontera Fac. Ing.Cs. y Adm. Dpto. Cs. Químicas. Soluciones. Prof. Josefina Canales

Transcripción

1 Universidad de La Frontera Fac. Ing.Cs. y Adm. Dpto. Cs. Químicas Soluciones Prof. Josefina Canales

2 Una disolución es una mezcla homogénea de dos o más sustancias. Soluto El más pequeño (en masa) de los componentes en una solución, material dispersado en el disolvente. Disolvente El componente principal de la disolución, material en el que se disuelve el soluto. Solubilidad La mayor cantidad que se puede disolver en un disolvente específico para formar una solución estable a una temperatura específica. Miscible Sustancia que se puede disolver en cualquier proporción de modo que es difícil distinguir el soluto del disolvente.

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4 Solubilidad La mayor cantidad que se puede disolver en un disolvente específico para formar una solución estable a una temperatura específica. La relación entre la solubilidad y la temperatura Solubilidad (g de soluto en 100 g H 2 O) Temperatura ( C)

5 Temperatura y solubilidad La solubilidad de los gases y la temperatura Solubilidad La solubilidad normalmente disminuye a medida que aumenta la temperatura Temperatura

6 Una disolución saturada contiene la máxima cantidad de un soluto que se disolverá en un disolvente en particular, a una temperatura específica. Una disolución no saturada contiene menor cantidad de soluto que la que es capaz de disolver. Una disolución sobresaturada contiene más soluto que el que puede haber en una disolución saturada. En una disolución sobresaturada de acetato de sodio, al agregar un pequeño cristal como semilla se forman rápidamente cristales de acetato de sodio.

7 Unidades de concentración La concentración de una disolución es la cantidad de soluto presente en una determinada cantidad de una disolución. Porcentaje en masa masa de soluto % en masa = x 100% masa de soluto + masa de disolvente Fracción molar (X) masa de soluto = x 100% masa de disolución X A = moles de A suma de moles de todos los componentes

8 Molaridad (M) Unidades de concentración (continuación) M = moles de soluto litros de disolución Molalidad (m) moles de soluto m = Masa de disolvente (kg)

9 Cuál es la molalidad de una disolución de 5.86 M de etanol (C 2 H 5 OH) cuya densidad es g/ml? moles de soluto m = masa de disolvente (kg) moles de soluto M = litros de disolución Suponga 1 L de disolución: 5.86 moles de etanol = 270 g etanol 927 g de disolución (1000 ml x g/ml) masa de disolvente = masa de disolución masa de soluto = 927 g 270 g = 657 g = kg moles de soluto m = = 5.86 moles C 2H 5 OH masa de disolvente(kg) kg disolvente = 8.92 m

10 Cómo expresar la concentración de partes por masa, partes por volumen, y fracción molar Problema: a) Calcular las ppb en masa de hierro en una tableta de suplemento de hierro de 1.85 g que contiene µg de hierro. b) La etiqueta de una lata de cerveza (340 ml) indica 4.5% alcohol en volumen. Cuál es el volumen en litros del alcohol que contiene? c) Una muestra de alcohol contiene 118 g de etanol (C 2 H 5 OH), y g de agua. Cuáles son las fracciones molares? Plan: a) Convertimos µg Fe en gramos y luego usamos la masa de la tableta de Fe y multiplicamos por 10 9 para obtener las ppb. b) Conocemos el % vol. y el volumen total, también la definición para encontrar el volumen del alcohol. c) Conocemos la masa y la fórmula de cada compuesto, podemos convertirlas en moles y aplicar la definición de la fraccción molar. Solución: Continúa en la siguiente diapositiva.

11 Cómo expresar la concentración de partes por masa, partes por volumen, y fracción molar Solución: a) µg Fe = 5.43 x 10 8 g Fe 5.43 x 10 8 g Fe x 10 9 = 2.94 PPB 1.85 g b) 4.5 ml alcohol Vol. alcohol = x 100 ml sol. 340 ml sol. = 15.3 ml alcohol c) Moles etanol = 118 g etanol = mol etanol 43 g etanol/mol Moles agua = 395g H 2 O = mol H 2 O 18g H 2 O/mol X etanol = = X etanol + X agua = = X agua = =

12 Conversión de unidades de concentración Problema: El ácido clorhídrico concentrado, comercial es HCl 11.8 M y tiene densidad de 1.190g/mL. Calcular: a) el % masa de HCl, b) molalidad y c) fracción molar del HCl. Plan: Conocemos la molaridad y densidad, a) para el % masa de HCl, necesitamos la masa del HCl y el agua (disolvente). Supongamos 1 L de solución, de la densidad sabemos la masa de la solución, y de la masa molecular del HCl calculamos su masa. b) Conocemos las moles de HCl y la masa del agua, c) utilicemos las moles de HCl a partir de a) y la masa del agua para obtener las moles del agua, luego calculemos las fracciones molares e incorporémolas para revisar. Solución: a) suponga 1L de HCl solución 11.8 moles HCl g HCl 11.8 moles HCl x = g HCl mol HCl

13 Conversión de unidades de concentración a) Continuación. 1 L solución x 1000 ml x g sol. = g solución 1 L sol. ml sol g HCl % masa HCl = x 100% = % HCl 1190.g sol. b) masa de H 2 O = masa de la solución masa de HCl = 1190.g solución g HCl = g H 2 O 1190g solución 11.8 moles HCl = m HCl kg H 2 O c) g H 2 O g H 2 O/mol H 2 O = moles H 2O 11.8 X HCl = = X H2O = = Moles totales = = =54.0

14 Propiedades coligativas de las disoluciones de no electrólitos Propiedades coligativas son propiedades que dependen sólo del número de partículas de soluto en la disolución y no de la naturaleza de las partículas del soluto. Disminución de la presión de vapor P 1 = X 1 P 1 0 Ley de Raoult P 1 0 = presión de vapor del disolvente puro X 1 = fracción molar del disolvente Si la disolución contiene solo un soluto: X 1 = 1 X 2 P P 1 = P = X 2 P 1 0 X 2 = fracción molar del soluto

15 benceno Solución ideal tolueno P A = X A P A 0 P B = X B P B 0 Presión benceno P T = P A + P B P T = X A P A0 + X B P B 0 benceno

16 Presión Presión P T es mayor que la presión que predice la ley de Raoult P T es menor que la presión que predice la ley de Raoult Fuerza A-B Fuerza A-A < y Fuerza B-B Fuerza A-B Fuerza A-A > y Fuerza B-B

17 Aparato de destilación fraccionada Termómetro Refrigerante Adaptador Columna de fraccionamiento Agua Agua Matraz receptor Matraz de destilación Parrilla

18 Elevación del punto de ebullición Presión Sólido Líquido T b = T b T b 0 0 T b es el punto de ebullición del disolvente puro T b es el punto de ebullición de la disolución T b > T b 0 T b > 0 Vapor Temperatura Punto Punto Punto Punto de de de de ebullición congelación congelaciónebullición de la de la solución del agua del agua disolución T b = K b m m es la molalidad de la disolución K b es la constante molal de la elevación del punto de ebullición ( 0 C/m)

19 Disminución del punto de congelación Presión Sólido Líquido 0 T f = T f T f T f 0 0 T f > T f T f es el punto de congelación del disolvente puro es el punto de congelación de la disolución T f > 0 Vapor Temperatura Punto Punto Punto de congelación de de congelación de la ebullición disolución del agua del agua Punto de ebullición de la disolución T f = K f m m es la molalidad de la disolución K f es la constante molal de la disminución del punto de congelación ( 0 C/m)

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21 Cuál es el punto de congelación de una disolución que contiene 478 g de etilenglicol (anticongelante) en 3202 g de agua? La masa molar de etilenglicol es g. T f = K f m moles de soluto m = = masa del disolvente (kg) K f agua = C/m 1 mol 478 g x g = 2.41 m kg disolvente T f = K f m = C/m x 2.41 m = C T f = T f 0 T f = T f 0 T f T f = C C = C

22 Presión osmótica (π) La ósmosis es el paso selectivo de moléculas disolventes a través de una membrana porosa de una disolución diluida a una más concentrada. Una membrana del semipermeable permite el paso de moléculas del disolvente pero impide el paso de moléculas del soluto. Presión osmótica (π) es la presión requerida para detener la ósmosis Membrana semipermeable Presión osmótica diluir más concentrado

23 Presión osmótica (π) Transferencia neta del disolvente Alto P Bajo P π = MRT M es la molaridad de la disolución R es la constante de gas T es la temperatura (en K)

24 Una célula en: Moléculas de agua Moléculas de soluto disolución isotónica disolución hipotónica disolución hipertónica

25 Propiedades coligativas de disoluciones de no electrólitos Propiedades coligativas son propiedades que dependen sólo del número de partículas de soluto en la disolución y no en la naturaleza de las partículas del soluto. Disminución de la presión de vapor Elevación del punto de ebullición Disminución del punto de congelación Presión osmótica (π) 0 P 1 = X 1 P 1 T b = K b m T f = K f m π = MRT

26 Los tres tipos de comportamiento de electrólitos Electrólito fuerte Electrólito débil No electrólito

27 Propiedades coligativas de disoluciones de no electrólitos Propiedades coligativas son propiedades que dependen sólo del número de partículas de soluto en la disolución y no en la naturaleza de las partículas del soluto. Disminución de la presión de vapor Elevación del punto de ebullición Disminución del punto de congelación Presión osmótica (π) 0 P 1 = X 1 P 1 T b = K b m T f = K f m π = MRT

28 Propiedades coligativas de disoluciones de electrólitos 0.1 m NaCl disolución 0.1 m Na + ions & 0.1 m Cl - ions Propiedades coligativas son propiedades que dependen sólo del número de partículas de soluto en la disolución y no en la naturaleza de las partículas del soluto. 0.1 m NaCl disolución 0.2 m iones en disolución factor van t Hoff (i) = número real de partículas en la disolución después de la disociación número de unidades fórmula disueltas inicialmente en la disolución i debe ser no electrólitos NaCl CaCl

29 Propiedades coligativas de disoluciones de electrólitos Elevación del punto de ebullición Disminución del punto de congelación Presión osmótica (π) T b = i K b m T f = i K f m π = imrt

30 Un coloide es una dispersión de partículas de una sustancia entre un medio dispersor, formado por otra sustancia. Coloide contra disolución las partículas coloidales son mucho más grandes que las moléculas de soluto Una suspensión coloidal no es tan homogénea como una disolución

31 Acción limpiadora del jabón Grasa Estearato de sodio Cabeza hidrofóbica Cuerpo hidrofóbico

32 Edición Osvaldo Muñoz Tecnología Médica FIN