SOLUCIONES

COLEGIO ENRIQUE OLAYA HERRERA J. T

QUÍMICA GRADO UNDECIMO

SOLUCIONES

NOMBRE_____________________________________________________________________CURSO___________NUESTRA META: Al finalizar el tema, estarás en capacidad de diferenciar la formación o no de soluciones, hallar la concentración de una solución, así como desarrollar habilidades para el posterior trabajo en el laboratorio.

                                                     SOLUCIONES

Una solución es una mezcla homogénea de dos o más sustancias químicas que no reaccionan entre sí. La sustancia disuelta se denomina soluto y está presente generalmente en pequeña cantidad en comparación con la sustancia donde se disuelve denominada solvente. Generalmente se clasifican de acuerdo a su estado físico: pueden prepararse soluciones gaseosas, líquidas y sólidas. La ley de Dalton de las presiones parciales describe el comportamiento de las soluciones gaseosas, de las cuales el aire es el ejemplo más común. Ciertas aleaciones son soluciones sólidas; la plata de acuñación es cobre disuelto en plata y el bronce es una solución sólida de cinc en cobre. Sin embargo, no todas las aleaciones son soluciones sólidas. Las soluciones líquidas son las más comunes y son probablemente las más importantes para el estudio de la química.

NATURALEZA DE LAS SOLUCIONES:

Toda disolución está formada por una fase dispersa llamada soluto y un medio dispersante denominado disolvente o solvente. También se define disolvente como la sustancia que existe en mayor cantidad que el soluto en la disolución. Si ambos, soluto y disolvente, existen en igual cantidad (como un 50% de etanol y 50% de agua en una disolución), la sustancia que es más frecuentemente utilizada como disolvente es la que se designa como tal (en este caso, el agua). Una disolución puede estar formada por uno o más solutos y uno o más disolventes. Otras veces la asignación de los términos soluto y disolvente tiene poca importancia (por ejemplo, en la descripción de soluciones gaseosas). Una disolución será una mezcla en la misma proporción en cualquier cantidad que tomemos (por pequeña que sea la gota), y no se podrán separar por centrifugación ni filtración. Un ejemplo común podría ser un sólido disuelto en un líquido, como la sal o el azúcar disuelto en agua.

SOLUBILIDAD

La solubilidad es la cantidad máxima de un soluto que puede disolverse en una cantidad dada de solvente a una determinada temperatura y que producirá un sistema estable. Para una solución dada, la cantidad de soluto disuelto en una cantidad dada de disolvente, es la concentración del soluto. Las soluciones que contienen una con­centración relativamente alta de soluto, se llaman soluciones concentradas. Cuando la concentración del soluto es baja, se llaman soluciones diluidas.

FACTORES QUE AFECTAN LA SOLUBILIDAD:

Los factores que afectan la solubilidad son:

a) Superficie de contacto: La interacción soluto-solvente aumenta cuando hay mayor superficie de contacto y el cuerpo se disuelve con más rapidez ( pulverizando el soluto).

b) Agitación: Al agitar la solución se van separando las capas de disolución que se forman del soluto y nuevas moléculas del solvente continúan la disolución

c) Temperatura: Al aument6ar la temperatura se favorece el movimiento de las moléculas y hace que la energía de las partículas del sólido sea alta y puedan abandonar su superficie disolviéndose.

d) Presión: Esta influye en la solubilidad de gases y es directamente proporcional 

CARACTERÍSTICAS DE LAS SOLUCIONES:

Las soluciones poseen una serie de propiedades que las caracterizan:

1.      Son mezclas homogéneas; es decir que sus propiedades son siempre constantes en cualquier punto de la mezcla.

2.      Su composición química es variable.

3.      Las propiedades químicas de los componentes de una solución no se alteran.

4.      Las propiedades físicas de la solución son diferentes a las del solvente puro: la adición de un soluto a un solvente aumenta su punto de ebullición y disminuye su punto de congelación; la adición de un soluto a un solvente disminuye la presión de vapor de éste.

5.      Sus propiedades físicas dependen de su concentración.

6.      Sus componentes se separan por cambios de fases, como la fusión, evaporación, condensación, etc.

7.      Tienen ausencia de sedimentación, es decir al someter una disolución a un proceso de centrifugación las partículas del soluto no sedimentan debido a que el tamaño de las mismas son inferiores a 10 Angstrom (ºA ).

PRINCIPALES CLASES DE SOLUCIONES:

Las soluciones pueden clasificarse tanto por su concentración, como por su estado de agregación:

POR SU ESTADO DE AGREGACIÓN:

SOLUCIÓN	COMPONENTE 1	COMPONENTE 2	EJEMPLOS
GASEOSA	Gas	Gas	Aire
	Líquido	Gas	Gaseosa
	Sólido	Gas	Hidrógeno en níquel
LÍQUIDA	Liquido	Liquido	Alcohol en agua
	Liquido	Gas	Oxígeno en agua
	Liquido	Sólido	Sal en agua
SÓLIDA	Sólido	Sólido	Aleaciones
	Sólido	Gas	Hidrógeno en paladio
	Sólido	Líquido	Amalgama

POR SU CONCENTRACIÓN:

NO SATURADA	Es aquella en donde la fase dispersa y la dispersante no están en equilibrio a una temperatura dada; es decir, ellas pueden admitir más soluto hasta alcanzar su grado de saturación. Ej: a 0ºC 100g de agua disuelven 37,5 NaCl, es decir, a la temperatura dada, una disolución que contengan 20g NaCl en 100g de agua, es no saturada.
SATURADA	En esta disolución hay un equilibrio entre la fase dispersa y el medio dispersante, ya que a la temperatura que se tome en consideración, el solvente no es capaz de disolver más soluto. Ej.: una disolución acuosa saturada de NaCl es aquella que contiene 37,5g disueltos en 100g de agua 0ºC.
SOBRE SATURADA	Representa un tipo de disolución inestable, ya que presenta disuelto más soluto que el permitido para la temperatura dada. Para preparar este tipo de disolución se agrega soluto en exceso, a elevada temperatura y luego se enfría el sistema lentamente. Esta disolución es inestable, ya que al añadir un cristal muy pequeño del soluto, el exceso existente precipita; de igual manera sucede con un cambio brusco de temperatura.

MODO DE EXPRESAR LAS CONCENTRACIONES:

La cantidad relativa de soluto disuelto en una determinada cantidad de solvente a una temperatura dada, es la concentración de la solución.

Los términos diluida y concentrada expresan concentraciones relativas, es decir, cualitativamente; sin embargo, para expresar con exactitud la concentración de las soluciones se usan sistemas cuantitativos como los siguientes:

 

UNIDADES DE CONCENTRACIÓN

 

FÍSICAS                                                                                                    QUÍMICAS

 % P/P = Peso del soluto         X 100                             M= Moles sde soluto

               Peso de la solución                                                Litro de solución

%P/V= g de soluto                   X 100                             m= Moles de soluto

             ml de la solución                                                       Kg de solvente

% V/V= volumen de soluto       X 100                             N= No. Eq-gr soluto

              volumen de la solución                                                Litro de solución

ppm = mg de soluto     ppm= mg de soluto                       Xsto=                 moles de soluto              

           kg de solución             L de solución                                 moles de soluto + moles de solvente

                                                                                        Xste=                 moles de solvente              

                                                                                                  moles de soluto + moles de solvente

 

Porcentaje peso a peso (% P/P): indica el peso de soluto por cada 100 unidades de peso de la solución.

Porcentaje peso a volumen (% P/V): indica el número de gramos de soluto que hay en cada 100 ml de solución.

Porcentaje volumen a volumen (% V/V): se refiere al volumen de soluto por cada 100 unidades de volumen de la solución.

Partes por millón (ppm): expresan las partes de soluto presentes en cada millón de partes de disolución.

Molaridad (M): hace referencia al número de moles de soluto contenido en un litro de solución.

Molalidad (m): indica el número de moles de soluto contenidos en un kilogramo de solvente.

Normalidad (N): expresa el número de equivalentes gramo de soluto contenidos en un litro de solución.
Fracción molar (Xi): se define como la relación entre las moles de un componente y las moles totales presentes en la solución.

EJERCICIOS

1.     1.  Si 35 g de NaCL se disuelven en 105 g de agua, ¿cuál es el porcentaje de NaCl en la solución?

2.     2.  ¿Qué cantidad de agua se necesita para disolver 80 g de sal y obtener una disolución al 25 % p/p?

3.      3. Determinar el porcentaje de sal en una disolución que contiene 20 g de soluto en 140 mL de solución.

4.   4.    ¿Cuál es el porcentaje volumen a volumen de una solución que contiene 5 mL de alcohol y 75 mL de agua?

5.      5. ¿Cuántos gramos de AgNO₃ se necesitan para preparar 100 cm³  de una solución 1M?

6. ¿Cuál es la molaridad de una solución que contiene 30 g de etanol (CH₃CH₂OH) en 750 mL de solución? 

7. Una solución de NaCl tiene una molaridad de 0,8. Determine cuántos gramos de NaCl participan en la formación de 1,5 L de solución. 

8. ¿Cuál es el volumen en litros de  una solución de NaOH que tiene una molaridad de 0,5 en 5 g de NaOH?

9.  Determine la molaridad de una solución que se ha preparado disolviendo 10 g de Na₂CO₃ (carbonato de sodio) en agua hasta un volumen de 250 mL de solución.

10.Se disuelven 25 g de metanol (CH₃OH) en 50 g de agua. Calcule la fracción molar del metanol y del agua en la solución.

11.  ¿Cuál es la molalidad de una solución que contiene 40,0 g de azúcar disueltos en 150 g de agua?

12.   ¿Cuántos equivalentes gramo de HCl están contenidos en 2 L de solución 1 N y en 2 L de solución 0,5 N?

13. ¿Cuántos equivalentes gramo de soluto están contenidos en 100 mL de una solución de NaOH 2,0 N)