Página19 GUIA DE ESTUDIO Nº 6: Soluciones I.- Conceptos básicos: Propiedades generales de las disoluciones acuosas. Soluciones: tipos de soluciones, concepto de solubilidad y relación con la temperatura. Disoluciones moleculares y disoluciones iónicas. Propiedades coligativas: presión osmótica. Unidades de concentración: %m/m, %m/v, %V/V, Molaridad, Molalidad, Normalidad, Osmolaridad. II.- Objetivos: Reconocer los diferentes factores que afectan la solubilidad. Interpretar la información presentada en una curva de solubilidad. Determinar cuantitativamente la concentración de una solución, utilizando diferentes unidades de concentración. Calcular masas y volúmenes necesarios para preparar diluciones y soluciones concentradas. III.- Desarrollo: Actividad Nº1: 1.1.- Indicar para las siguientes soluciones: a) Cuales bolillas corresponden al soluto y al solvente respectivamente? b) Los volúmenes son iguales en ambos recipientes? c) La concentración es la misma? Justificar la respuesta. Actividad Nº 2: 2.1.- Analizar la información que se presenta en la siguiente gráfica y responder los interrogantes justificando en cada caso:
Página20 a) Cuál es la solubilidad del nitrato de potasio a 20 ºC? b) Cuántos gramos de nitrato de sodio podremos disolver en ¼ de litro de agua a 30 ºC? c) Qué ocurriría si tenemos disueltos 200 g de nitrato de potasio en 300 g de agua a 60 ºC y enfriamos la disolución hasta los 10 ºC? d) Cuántos gramos de nitrato de sodio se podrán disolver en 250 g de agua a 20 ºC? e) Si disolvemos 1500 g de bromuro de potasio en 2 litros de agua a 80 C. Qué cantidad de soluto quedará sin disolver a 20 C? f) Cuál es la sal más soluble a 40 C? Cuál es la solubilidad de la misma? g) Qué masa de cloruro de sodio puede disolverse completamente en 100 g de agua a 60 C? h) A qué temperatura el cloruro de sodio y el cloruro de potasio dan soluciones saturadas de igual concentración? i) Qué masa de agua se necesita para disolver 80 g de bromuro de potasio y obtener una solución saturada a 40 C? j) Se mezclaron 60 g de cada una de las sales indicadas en el gráfico en 200 ml de agua, cada una en un recipiente distinto. Indicar en qué casos se observará un sistema heterogéneo si la temperatura del sistema es de 40 C. k) Indicar qué masa de sulfato de cesio se debe disolver a 60 C para obtener una solución no saturada l) Se tiene una solución saturada de cloruro de potasio a 60 C, qué pasará con el sistema si se lo calienta o si se lo enfría? 2.2.- En la siguiente tabla se presentan los datos correspondientes a las máximas cantidad de oxígeno disuelto en iguales cantidad de agua marina y dulce a diferentes temperaturas. Temperatura (ºC) Agua dulce (mg O2 / L agua) Agua de mar (mg O2 / L agua) 2 10,29 7,97 10 8,02 6,38 15 7,22 5,79 20 6,15 5,37 30 5,57 4,76 Considerando los datos presentados indicar si los siguientes enunciados son correctos o incorrectos: a) El contenido de oxígeno en agua dulce a una misma temperatura- es siempre mayor que en contenido de oxígeno en agua salada. b) Al disminuir la temperatura aumenta la solubilidad de oxígeno, tanto en agua dulce como en agua salada. c) Las aguas frías y dulces son las más ricas en oxígeno Actividad N 3: 3.1.- La glucosa, es una sustancia sólida soluble en agua. La disolución de glucosa en agua (suero glucosado) se utiliza como suplemento en la alimentación de pacientes internados. En la etiqueta de una botella de suero de 500 cm 3 aparece: Disolución de glucosa en agua, concentración 55 g/l. a) Cuál es el disolvente y cuál el soluto en la disolución? b) Si en un vaso se colocan 50 cm 3 de solución y se deja que se evapore el agua, qué cantidad de glucosa quedará? c) Un enfermo necesita tomar 8 g de glucosa cada hora Qué volumen de suero de la botella anterior se le debe suministrar en una hora? d) Calcular la concentración de la solución en %m/v
Página21 3.2.- En la etiqueta de un medicamento leemos la siguiente composición: por cada 5 ml de disolución 40 mg de trimetropina, 200 mg de sulfametoxazol, 5 mg de sacarina sódica, excipiente: etanol y otros en c.s. a) Qué es el principio activo de un medicamento? Qué es el excipiente? b) Calcular la concentración de cada componente en g/l. 3.3.- Se desea preparar una solución a partir de 25 g de sal y 80 g de agua, cuál será la concentración de la solución expresada en % m/m? 3.4.- Se disolvieron 10 g de azúcar en agua destilada, hasta obtener una solución de 250 g, cuál será la concentración de la solución expresada en % m/m? 3.5.- En la etiqueta de una bebida alcohólica leemos: 13,5 %vol. a) Qué representa dicho valor? b) Si la botella contiene 750 ml de la bebida, qué volumen de alcohol contiene? Actividad N 4: 4.1.- La solución fisiológica es una disolución de NaCl en agua al 0,85 % m/m, cuya densidad es 1,005 g/ml. a) Cuál es la M y la m de la disolución? b) Indicar cómo prepararías 5 L de solución fisiológica. 4.2.- Cuál es la molalidad de la solución que se prepara disolviendo 2,5 gr NaCl en 550 gr de agua? 4.3.- Se ha preparado una disolución de sulfato de sodio en agua 2 M. Qué volumen de la misma deberíamos tomar para asegurarnos de que tenemos 500 mg de sodio? 4.4.- Señalar y justificar con cálculos cuál es la solución más concentrada: a) 0,001 M de ácido clorhídrico b) 0,30 g de ácido clorhídrico disuelto en 1 dm 3 de solución. c) 0,029 g de ácido clorhídrico disuelto en 100 ml de solución. d) 0,16 g de ácido clorhídrico disuelto en 250 cm 3 de solución. 4.5.- Calcular la molaridad de cada una de las siguientes soluciones: a) 6,57 g de metanol (CH 3OH ) en 1,50 x 10 2 ml de disolución b) 10,4 g de cloruro de calcio en 2,20 x 10 2 ml de disolución c) 7,86 g de naftaleno (C 10 H 8 ) en 85,2 ml de disolucion de benceno 4.6.- Determinar los gramos de cada uno de los siguientes solutos que se necesitan para preparar 2,50 x 10 2 ml de una disolución 0,100 M de: a) yoduro de cesio c) carbonato de sodio b) ácido sulfúrico d) dicromato de potasio 4.7.- Se debe identificar en el laboratorio dos disoluciones acuosas de distintas sales de sodio de igual concentración (10,67% m/v). Determinar, sabiendo que una de ellas es de 1.255 M si corresponde a sulfato de sodio ó nitrato de sodio 4.8.- La concentración media del ion HCO 3 - en el plasma sanguíneo es 0,027 M. Qué volumen de plasma contiene 1 g de HCO 3 -? 4.9.- La concentración de Ca 2+ iónico en plasma es de 4,6 % m/v. Calcular la concentración en mm y en meq/l.
Página22 4.10.- La OMS (Organización Mundial de la Salud) indica utilizar Sales de Rehidratación Oral para la prevención y tratamiento por vía oral de la deshidratación leve y moderada debida a enfermedades diarreicas agudas de lactantes, niños y adultos. Cada sobre de 27,9 g de este fármaco, contiene cloruro de sodio 3,5 g, cloruro de potasio 1,5 g, citrato trisódico deshidratado 2,9 g y glucosa 20 g. Para su preparación se indica disolver el contenido de un sobre en agua potable llevando a un volumen final de 1 L. Considerando lo antes propuesto, indicar: a) La concentración de la solución en %m/v respecto al citrato trisódico deshidratado. b) La concentración de la solución en %m/v respecto a la totalidad de las sales contenidas. c) La molaridad de la solución preparada respecto al cloruro de potasio d) La normalidad de la solución preparada respecto al cloruro de sodio e) La masa total de potasio que ingerirá al finalizar el día un paciente al que se le han suministrado 200 ml de solución cada dos horas durante un día. f) Los moles de glucosa al cabo de tres días que ingerirá un paciente al que se le han suministrado 1500 ml de solución diarios. 4.11.- El DDT, C 14H 9Cl 5, ha sido empleado como insecticida como prevención de la malaria. Altamente tóxico y cancerígeno para el ser humano y los animales salvajes (Convenio de Estocolmo, 2005). Es no polar y tiende a acumularse en el tejido graso. Cuál es la molalidad de una solución saturada de DDT en CCl 4, que contiene 45 g de DDT por 100 ml de CCl 4? La densidad del CCl 4 es de 1,60 g/ml. Actividad Nº5: 5.1.- Es muy importante en la medicina que los fluidos que se agregan al cuerpo humano por vía endovenosa no alteren mucho la presión osmótica de la sangre. Si los fluidos de la sangre llegan a estar demasiado diluidos, la presión osmótica que se desarrolla dentro de las células sanguíneas puede ocasionar que éstas se rompan (hemólisis). Por otra parte, si los fluidos llegan demasiado concentrados, se difundirá agua hacia afuera de la célula y estás no funcionarán en forma correcta (crenación). Por esta razón se deben usar soluciones con la misma presión osmótica que la de la solución dentro de las células, a estas soluciones se las llama ISOTÓNICAS. Indicar qué pasará con los glóbulos rojos si se colocan en las siguientes soluciones, sabiendo que la solución fisiológica tiene una concentración de 0.85 % m/v de NaCl: a) NaCl 1,5 % m/v b) NaCl 0,145 M c) NaCl 0,15 % m/v 5.2.- De las siguientes soluciones, cuál tiene la misma osmolaridad que una solución de NaCl 0,1 M? a) CaCl 2 0,1 M b) Na 2CO 3 0,05 M c) NaOH 0,1 M 5.3.- Un recipiente tiene dos compartimentos iguales separados por una membrana semipermeable. En uno de ellos se coloca una disolución que se ha preparado disolviendo 50 g de sacarosa (C 12H 22O 11) en agua hasta tener medio litro de mezcla; y en el otro, una disolución que se ha preparado disolviendo 50 g de glucosa (C 6H 12O 6) en agua hasta tener medio litro de mezcla. Al día siguiente, cómo estarán los niveles de los líquidos en los dos compartimentos? Justificar la respuesta. Actividad Nº6: 6.1.- Describir como prepararía 50 ml de una disolución de NaNO 3 0,707 M 6.2.- Describir cómo prepararía 5 x 10 2 ml de una disolución de H 2SO 4 1,75 M, a partir de una disolución concentrada de H 2SO 4 8,61 M
Página23 6.3.- a) Qué volumen de solución de cloruro de sodio 37%m/m ( : 1,18 g/ml) debo medir para preparar 550 ml 2M? b) La solución preparada es isotónica respecto a una solución de cloruro de calcio 2M? Justificar con cálculos y planteando la ecuaciones de ionización correspondientes. 6.4.- Se dispone de 80 cm 3 de solución 3 M de hidróxido de potasio, y se agrega 40 cm 3 de agua. Determinar la nueva concentración de la solución, considerando los volúmenes aditivos. 6.5.- A 25 ml de una solución de KNO 3 0.866 M se le agrega agua hasta que el volumen de la disolución es de 500 ml exactos. Cuál es la concentración de la disolución final? 6.6.- Se mezclan 46,2 ml de una disolución de nitrato de calcio 0,568 M con 80, 5 ml de una disolución de nitrato de calcio 1,396 M. Calcular la concentración de la disolución final 6.7.- Cuál será la concentración molar de la disolución que resulta de añadir 5 ml de H 2SO 4 comercial del 98 % m/m y 1,85 g/ml de densidad, con 60 ml H 2SO 4 0,8 M? Se supone los volúmenes aditivos. 6.8.- Si 25 ml de una disolución 2,5 M de CuSO 4 se diluyen con agua hasta un volumen final de 450 ml. a) Cuántos gramos de cobre hay en la disolución final? b) Cuál es la molaridad de la disolución final? 6.9.- El jugo gástrico humano contiene ácido clorhídrico. Cuando una muestra de 26,2 g de jugo gástrico se diluye con agua hasta un volumen final de disolución de 200 cm 3, se obtiene una disolución 5,28. 10-3 M en ácido clorhídrico. Calcular el % m/m en el jugo gástrico. 6.10.- Se dispone de dos soluciones incoloras, de las cuales se sabe que una de ellas contiene NaCl y la otra sacarosa (C 12H 12O 11). Sugerir una prueba química y una prueba física que permita identificar cada una de estas dos disoluciones.