COMPARACIÓN MOLECULAR DE LOS ESTADOS DE LA MATERIA 27/05/2014 Carlos Urzúa Stricker 1
CARACTERISTICAS GENERALES DE LOS LÍQUIDOS Y DE SUS SOLUCIONES Aun cuando las partículas (átomos o moléculas)que constituyen un líquido se encuentran en continuo movimiento, éste está restringido debido a la existencia de fuerzas intermoleculares, que aun cuando son débiles comparadas con los enlaces químicos, son las responsables de la existencia del estado líquido. 27/05/2014 Carlos Urzúa Stricker 2
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PROPIEDADES DE LOS LÍQUIDOS Evaporación Presión de vapor Sistema abierto evaporación Punto de ebullición Punto de congelación Sistema cerrado Evaporación-condensación Gas-líquido Presión de vapor: presión que ejercen las moléculas gaseosas en equilibrio con su líquido a una temperatura determinada 27/05/2014 Carlos Urzúa Stricker 4
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Presión de vapor de algunos líquidos Presión de vapor Éter etílico Agua Mercurio 1 atm - 100 0 34,6 100 200 400 Temperatura ºC 27/05/2014 Carlos Urzúa Stricker 7
FUERZAS INTERMOLECULARES Interacciones dipolares (dipolo-dipolo): son características de líquidos polares. Por ejemplo: H 2 O, HCl, H 3 COH; CH 3 CH 2 OH H δ+ --Cl δ ----H δ+ --Cl δ- O H H 27/05/2014 Carlos Urzúa Stricker 8
INTERACCIONES DIPOLO-DIPOLO 27/05/2014 Carlos Urzúa Stricker 9
INTERACCIONES ION-DIPOLO 27/05/2014 Carlos Urzúa Stricker 10
FUERZAS INTERMOLECULARES Fuerzas de dispersión: características de moléculas no polares. Por ejemplo: CCl 4 Puentes de Hidrógeno: características de moléculas que contienen átomos de Hidrógeno unidos a átomos de alta electronegatividad (F,O y N) Ejemplos: H 2 O, NH 3, HF, alcoholes de bajo peso molecular. H O H H O H H O H H O H H O H 27/05/2014 Carlos Urzúa Stricker 11
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DISOLUCIONES: MEZCLAS HOMOGÉNEAS 27/05/2014 Carlos Urzúa Stricker 13
FORMACIÓN DE UNA DISOLUCIÓN 27/05/2014 Carlos Urzúa Stricker 14
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SOLUCIONES Y COLOIDES Una solución (disolución) es una mezcla homogénea de dos o mas sustancias que se origina cuando se disuelven entre si, encontrándose en una misma fase física. NaCl H 2 O En las soluciones las partículas de soluto son muy pequeñas y alcanzan diámetros que van de 0,1 a 1,0 nm SOLUTO + DISOLVENTE SOLUCION 1 nanómetro (nm) = 1x10-9 metros 27/05/2014 Carlos Urzúa Stricker 16
PROCESOS DE DISOLUCIONES Dissolve: solute + solvent solution. Crystallization: solution solute + solvent. Saturation: crystallization and dissolution are in equilibrium. Solubility: amount of solute required to form a saturated solution. Supersaturated: a solution formed when more solute is dissolved than in a saturated solution. 27/05/2014 Carlos Urzúa Stricker 17
CONCENTRACIÓN DE LAS SOLUCIONES CONCENTRACIÓN: relación que existe entre la cantidad de soluto disuelto y la solución que lo contiene. La concentración se puede expresar de variadas formas: Expresiones físicas a) % m/m = g de soluto /100 g de solución b) % m/v = g de soluto/100 ml de solución c) % v/v = ml de soluto/100 ml de solución d) g/l = g de soluto por cada 1 L de solución Expresiones químicas a) Molaridad (M) = nº de moles de soluto/v (L) de solución b) Normalidad (N) = nº de equivalentes gramo /V(L) de solución c) Molalidad (m) = nº de moles de soluto/ Kg de solvente 27/05/2014 Carlos Urzúa Stricker 18
CONCENTRACIÓN DE LAS SOLUCIONES % m/m = g de soluto/100 g de solución 20 g denacl 30 g de H 2 O 20 g de NaCl 50 g solución x 100 g solución x = 40 % m/m Qué significa 40% m/m? 50 g de solución Que hay 40 g de soluto (NaCl) por cada 100 g de solución % p / p g d e s o lu to x1 0 0 g s o lu c ió n 27/05/2014 Carlos Urzúa Stricker 19
EJERCICIO DE APLICACIÓN Una disolución se ha preparado disolviendo 30 gramos de NaCl en 60 gramos de agua. Cuál es la concentración de la disolución en % p/p? 30 g de NaCl 60 g de H2O Gramos de disolución = 90 gramos % p / p g d e s o lu to x1 0 0 g s o lu c ió n % p / p 30g x1 0 0 3 3, 3 90g 27/05/2014 Carlos Urzúa Stricker 20
Ejercicio de aplicación Cuántos g de solución al 25% m/m deben pesarse para tener 5 gramos de soluto? Solución al 25% m/m 25% m/m significa que hay 25 g de soluto por cada 100 gramos de solución. 25 g de soluto 100 g de solución 5 g de soluto x X = 20 g de solución 27/05/2014 Carlos Urzúa Stricker 21
CONCENTRACIÓN DE LAS SOLUCIONES 30 g denacl % p / v g d e s o lu to x1 0 0 m L d is o lu c ió n 30 g de NaCl 71,43 ml solución x 100 ml solución X = 42 % m/v 80 g de solución 50 g de H 2 O Qué significa 42% m/v? Que hay 42 g de soluto (NaCl) por cada 100 ml de solución d solución = 1,12 g/ml V = m/d = 80 g/1,12 g/ml V = 71,43 ml 27/05/2014 Carlos Urzúa Stricker 22
CONCENTRACIÓN DE LAS SOLUCIONES 25 ml EtOH % v / v m L d e s o lu to x1 0 0 m L d is o lu c ió n 75 ml de solución 50 ml de H 2 O 25 ml de EtOH 75 ml solución x 100 ml solución X = 33,33 % v/v Qué significa 33% v/v? Que hay 33 ml de soluto por cada 100 ml de solución 27/05/2014 Carlos Urzúa Stricker 23
EJERCICIOS DE APLICACIÓN Una solución se ha preparado disolviendo 30 g de CH 3 OH (d=0,8 g/ml) con 50 g de H 2 O (d= 1 g/ml). Determinar la concentración en: % m/m; %m/v; %v/v; g/l A 150 g de solución al 12% m/m en KCl, se le agregan 200 g de otra solución del mismo soluto pero de concentración 25% m/m. cuál es la nueva concentración en %m/m? Explique detalladamente cómo prepararía 500 g de una solución al 35% m/m en NaCl? 27/05/2014 Carlos Urzúa Stricker 24
EJERCICIOS DE APLICACIÓN Cuántos gramos de soluto están contenidos en las siguientes soluciones: a) 5 Kg de solución al 35%m/m b) 1500 g (d= 1,12 g/ml) de solución al 18% m/v. c) 35 ml de solución al 2% v/v Qué volumen de cada una de las siguientes soluciones debe medirse para tener 5 g de soluto: a) 150 g de solución al 35% m/m (d= 1,15 g/ml) b) 300 ml de solución al 45% m/v c) 2,5 L de solución al 12% m/v 27/05/2014 Carlos Urzúa Stricker 25
Concentración Molar (M) nº moles de soluto M = V (L) solución M = 1 mol de NaOH 0,5 L de solución = 2 M 40 g de NaOH (1 mol) qué significa una solución de concentración 2 M? 500 ml solución 2 mol de soluto por L de solución 27/05/2014 Carlos Urzúa Stricker 26
EJERCICIOS DE APLICACIÓN Una solución se ha preparado disolviendo 50 g de HCl en agua suficiente para tener 750 ml de solución. cuál es su concentración molar (M)? 1 mol de HCl 36,45 g 50 g de HCl x 50 g x = 1,37 mol de HCl 750 ml de solución M = 1,37 mol de HCl =1,83 M 0,75 L de solución 27/05/2014 Carlos Urzúa Stricker 27
El Ácido Sulfúrico Concentrado Tiene Un 98%m/m Y Una Densidad De 1,98 g/ml. Cuál Es Su Concentración Molar (M) A) 98 g de H 2 SO 4 100 g de solución 98 g de H 2 SO 4 50,5 ml de solución 1 mol de H 2 SO 4 50,5 ml de solución X 1000 ml de solución X = 19,8 moles B) PM = 98 g/mol (1 mol pesa 98 g) M = 1mol de H 2 SO 4 /0,0505 L M = 19,8 mol/l = 19,8 M 27/05/2014 Carlos Urzúa Stricker 28
Cuántos gramos de NaOH se encuentran disueltos en 1500 g de solución de concentración 2,5 M. Densidad de la solución 1,2 g/ml 2,5 M significa que hay 2,5 mol de NaOH por cada 1 L de solución. Tenemos 1500 g de solución por lo que deberemos expresar dicha masa en volumen, para ello conocemos la densidad. V = 1500 g/1,2 g/ml = 1250 ml = 1,25 L Entonces tenemos 2,5 mol de NaOH 1 L de solución x 1,25 L de solución X = 3,125 mol de NaOH en 1,25 L Sabemos que: 1 mol de NaOH 40 g 3,125 mol de NaOH X X = 125 g de NaOH 27/05/2014 Carlos Urzúa Stricker 29
Ejercicios Una solución que se ha preparado disolviendo 7 g de HCl al 36 % m/m y d = 1,19 g/ml en 43 g de agua.la densidad de la solución resultante es 1,08 g/ml. Expresar la concentración en % m/m, %m/v; g/l y Molaridad. HCl 36% m/m; d= 1,19 g/ml 7 g de este HCl 43 g de H 2 O 27/05/2014 Carlos Urzúa Stricker 30
a) 7 g HCl 50 g de solución X 100 g de solución X = 14% m/m b) 7 g de HCl 50g solución/1,08 g/ml X 100 ml X = 15,12% m/v c) 15,12 g HCl 100 ml solución x 1000 ml solución X = 151,1 g/l 27/05/2014 Carlos Urzúa Stricker 31
d) Molaridad: se define como los moles de soluto que están contenidos en 1 Litro de solución. M = nºsoluto/v(l) Sabemos que la solución contiene 151,2 g de soluto por Litro, por lo tanto sólo tenemos que transformar los gramos en moles: Sabemos que los nº = g/peso Molecular Entonces: 151,2 g/36,45 g/mol = 4,15 mol/l = 4,15 M 27/05/2014 Carlos Urzúa Stricker 32
EJERCICIOS PROPUESTOS Una solución se ha preparado disolviendo 12 g de HCl en 50 g de H 2 O. La densidad de la solución resultante es 1,12 g/ml. Determinar la concentración Molar. 12g /36,45 g/mol = 0,329 moles 62/1,12 = 55,35 ml M = 0,329 mol/0,05535 L M = 5,94 27/05/2014 Carlos Urzúa Stricker 33
EJERCICIOS PROPUESTOS Determinar los gramos de soluto y los gramos de agua que se requieren para preparar 5 L de solución de NaOH al 25% m/m. La densidad de la solución es de 1,2 g/ml. g de NaOH? 25 g de soluto 100 g solución/1,2 g/ml= 83,3 ml x g de soluto 5.000 ml x = 1500 g de NaOH 5.000 ml = 6.000 g x = 4500 g de H 2 O 5 litros de solución al 25% m/m 27/05/2014 Carlos Urzúa Stricker 34
EJERCICIOS PROPUESTOS Si la Molaridad de la glucosa en el plasma sanguíneo es de 0,005 moles/l. cuál es la masa de glucosa presente? M = n /V(L) n = M V(L) = 0,005 moles gramos = n PM = 0,005 moles 180 g/mol = 0,9 g de glucosa por litro de suero sanguíneo. 27/05/2014 Carlos Urzúa Stricker 35