Guía N°7 de Química del Preuniversitario PDV. Año 2012.

1. QUÍMICA TERCERO MEDIO
MATERIAL QT N° 07
DISOLUCIONES QUÍMICAS
LA SOLUBILIDAD EN LAS DISOLUCIONES
Por definición SOLUBILIDAD es la máxima cantidad de soluto (sólido, líquido o gas) que se
puede disolver en una cantidad medida de disolvente a una presión y temperatura definida.
Cuando una disolución estable tiene la máxima cantidad de soluto disuelto se le denomina
“solución saturada”. Al agregar mayor cantidad de soluto a la disolución el solvente no podrá
disolverlo.
Se considera NO saturada (insaturada) cuando la cantidad de soluto disuelto es insuficiente
respecto a la máxima establecida a la temperatura definida. Por el contrario, una disolución, a
veces, presenta una mayor cantidad de soluto disuelto respecto a la cantidad de saturación.
Se dice, entonces, que está sobresaturada y por lo tanto es inestable (se satura con
prontitud).

2. ¿QUÉ SON LAS DISOLUCIONES QUÍMICAS?
Las disoluciones son mezclas homogéneas entres 2 compuestos usualmente de polaridad similar.
Aquel componente de la mezcla que se encuentra en menor proporción en masa se denomina
soluto. El de mayor proporción se denomina solvente o disolvente y normalmente disuelve al
soluto (el soluto se distribuye uniformemente en todo el volumen de disolución).
Existe una clasificación para las disoluciones que se entiende de acuerdo con el “estado de
agregación”, es decir, el tamaño de las moléculas de soluto respecto a las de solvente. Así, por
ejemplo existen soluciones en donde el tamaño de las partículas de soluto en el disolvente es
particularmente mayor y por lo tanto se hace poco probable la disolución, estas soluciones suelen
llamarse dispersiones.
Existen las llamadas suspensiones, en ellas el tamaño de las partículas permite observarlas a
simple vista o a través de una lente y por acción de la gravedad o alguna fuerza externa
sedimentan. Los componentes de una suspensión son fácilmente separables por algún método
físico (filtración por ejemplo).
LAS MEZCLAS
En un sistema homogéneo cada parte se denomina fase. Las disoluciones, al igual que las
sustancias puras en cualquier estado físico se consideran formadas por una fase. Si 2 sustancias
químicas en estado líquido se mezclan formando una sola fase (una disolución verdadera)
entonces, es correcto decir que los líquidos son miscibles. Si la mezcla genera 2 fases, entonces
los líquidos no son miscibles (inmiscibles).
La polaridad de las sustancias químicas predice si la mezcla es o no efectiva. En general es
importante considerar que:
“LAS SUSTANCIAS POLARES REACCIONAN
CON LAS SUSTANCIAS POLARES”
De modo que si dos sustancias líquidas presentan similar polaridad la mezcla será efectiva.
LAS DISOLUCIONES QUÍMICAS
DISOLUCIONES ACUOSAS
Se forman cuando una sustancia química se disuelve y dispersa uniformemente en agua
(disolvente). Cuando una sustancia se disuelve en agua, las fuerzas de atracción entre las
partículas de soluto y disolvente deben ser siempre mayores que las fuerzas atractivas de soluto y
solvente puro. De manera esquemática el proceso de disolución se explica en 3 etapas:
Si el soluto es un compuesto de carácter iónico ocurre en las 2 primeras etapas la separación de
los iones de la sal y la separación de las moléculas de solvente (agua). Ambos procesos son
endotérmicos y requieren de energía para su ocurrencia. En la tercera etapa se produce la
interacción entre soluto y disolvente (proceso exotérmico). Un ejemplo claro es la disolución de un
cristal de sal NaCl en agua.
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3. El agua es un solvente que presenta un alto valor de momento dipolar razón por la cual existe una
fuerte atracción electrostática por parte de los iones en el cristal. Cada dipolo de la molécula de
agua se fija sobre los iones de carga contraria ubicados en la superficie del cristal. En el proceso
de disolución se rompen las interacciones “puente de hidrógeno” que unen las moléculas de agua.
La energía liberada se transfiere a los iones Na + y Cl-. Con ello se consigue liberar a los iones de la
red cristalina. A continuación estos iones se “hidratan”, vale decir, se rodean de moléculas de
agua, generándose con ello especies químicas individuales (iones hidratados).
El proceso de interacción ion-disolvente se denomina solvatación y si se trata de agua se
denomina hidratación.
ESQUEMA DE SOLVATACIÓN
ALGUNOS TIPOS DE SOLUCIONES ESTABLES
SOLUTO DISOLVENTE SOLUCIÓN EJEMPLOS
Gas gaseosa Aire
GAS Líquido líquida Agua gasificada
Sólido sólida H2 en paladio
Gas gaseosa Agua vapor en aire
LÍQUIDO Líquido líquida Bebidas alcohólicas
Sólido sólida Amalgamas de Hg
Gas gaseosa Esmog
SÓLIDO Líquido líquida Sacarosa en agua
Sólido sólida Aleaciones
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4. EL CONCEPTO DE SOLUBILIDAD
Por definición solubilidad (S) es la máxima cantidad de soluto (sólido, líquido o gas) que se puede
disolver en una cantidad medida de disolvente a una presión y temperatura definida.
Cuando una disolución estable tiene la máxima cantidad de soluto disuelto se le denomina
“solución saturada”. Al agregar una mayor cantidad de soluto a la disolución el solvente no podrá
disolverlo.
Se considera no saturada (insaturada) una disolución cuando la cantidad de soluto disuelto es
insuficiente respecto a la máxima establecida a la temperatura definida.
Por el contrario, una disolución, a veces, presenta una mayor cantidad de soluto disuelto respecto
a la cantidad de saturación. Se dice entonces que está sobresaturada y por lo tanto es inestable
(se satura con prontitud).
La solubilidad de una sustancia en un solvente dado depende de la naturaleza de ambos
componentes en la mezcla, de la temperatura y en el caso de solutos gaseosos, de la presión
ejercida.
La solubilidad se expresa en gramos de soluto disueltos por cada 100 gramos de solvente.
LA PRESIÓN Y LA SOLUBILIDAD
Si el soluto es sólido o líquido (ambos poco o nada compresibles) el cambio en la solubilidad es
tan minoritario que puede ser completamente despreciable. Sólo se observan modificaciones
considerables si el soluto es gaseoso, así:
El aumento en la presión de un sistema estable gas-líquido, provoca un aumento en la
solublidad.
La disminución de la presión total es un sistema estable gas-líquido, provoca una
disminución en la solubilidad.
Para ambas situaciones es importante considerar que la polaridad de las sustancias siempre es un
factor relevante para medir cuantitativamente la solubilidad de un soluto en un solvente dado.
LAS CURVAS DE SOLUBILIDAD
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5. Observando la figura anterior es posible inferir que a medida que aumenta la temperatura es
posible disolver en la mayoría de los casos mayor cantidad de soluto por cada 100 gramos de
solvente agua. De aquí se infiere entonces que el aumento de la energía de las partículas de
disolvente (aumento de la temperatura) provoca un aumento en la solubilidad.
Si se trata de solutos en estado gaseoso, el aumento en la temperatura provoca una disminución
en la solubilidad. Esto porque las moléculas gaseosas reciben más energía y por lo tanto escapan
del seno del líquido.
Soluciones concentradas y diluidas
Las características de una disolución estable son propias de la naturaleza de los componentes pero
también de la proporción en masa en que cada uno se encuentra.
La concentración de una disolución es la cantidad de soluto disuelta en una cantidad unitaria de
disolvente o disolución.
Cualitativamente podemos decir que una solución se encuentra concentrada cuando contiene una
gran cantidad de soluto disuelto con relación a otra que contenga poca cantidad del mismo
(solución diluida).
CONCENTRACIONES FÍSICAS (UNIDADES PORCENTUALES)
Porcentaje masa/masa
Se establece como una proporción entre la cantidad medida de soluto disuelto por cada 100
gramos de disolución estable.
gramos soluto
100%
gramos disolución
Porcentaje masa/volumen
Es la proporción entre la masa medida de soluto por cada 100 mL de disolución estable.
gramos soluto
100%
mililitros disolución
CONCENTRACIONES QUÍMICAS
LA CONCENTRACIÓN MOLAR (M)
Se define como la cantidad medida de soluto en moles contenida en 1 litro o 1000 mililitros de
disolución estable.
moles soluto
1 litro disolución
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6. La unidad de concentración molar es mol/L pero corrientemente se le denomina molar, de modo
que si una solución tiene concentración 0,5 molar, significa que por cada litro de disolución
estable hay contenidos 0,5 moles de soluto.
La molaridad es una unidad de concentración muy común y útil en química, ya que al conocer su
valor fácilmente se puede calcular el número de moles de soluto y posteriormente la cantidad en
gramos de éste disueltos (moles = volumen·Molaridad).
De forma análoga podemos establecer que: moles = gramos / masa molar
LA CONCENTRACIÓN MOLAL (m)
La molalidad o concentración molal es una unidad poco corriente en química que relaciona la
cantidad de soluto disuelto (moles) en una disolución estable por cada 1000 gramos de solvente
(1Kg).
moles soluto
1 kilogramo disolvente
MEZCLA DE SOLUCIONES QUÍMICAS
Consideraciones importantes:
Es posible cuantificar y mezclar soluciones de igual soluto y distinta o igual concentración.
Cuantitativamente se prefiere establecer relaciones en términos de moles y concentración
molar.
Los volúmenes de soluciones de distinta concentración NO son aditivos, pero para efectos
de cálculo se asumen como tales.
La concentración molar de la mezcla resultante considera la suma de moles de soluto en
proporción al volumen total de disolución.
La ecuación que permite conocer el valor de concentración final en una mezcla de 2 soluciones
viene dada por:
C1 V1 C 2 V2
V1 V2
Donde:
C1 y C2 = concentraciones molares.
V1 y V2 = volúmenes de solución
Se infiere de lo anterior que si la mezcla comprende más de dos soluciones de un mismo soluto el
numerador de la expresión será el número de moles totales (C·V) y el denominador el volumen
final (∑V).
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7. DILUCIÓN DE SOLUCIONES QUÍMICAS
La dilución es el cambio en la concentración de una solución verdadera por adición de un solvente
(agua generalmente).
Es importante considerar que:
El solvente adicionado debe ser el mismo que presenta la disolución.
La concentración final de la solución es menor que la inicial.
La cantidad de moles de soluto y por lo tanto su masa es invariable.
El volumen final siempre es mayor que e inicial.
La ecuación que relaciona la adición de disolvente a una solución concentrada viene dada por:
C1 V1 C 2 V2
Donde:
C1 y C 2 = Concentración molar o %P/V (porcentaje masa/volumen) iniciales y finales
respectivamente.
V1 y V2 = Volúmenes de solución iniciales y finales respectivamente.
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8. EJERCICIOS DE DISOLUCIONES
Responda las siguientes preguntas utilizando tabla periódica
1. Calcule la molaridad (M) que presenta 2 litros de una solución de NaOH en agua si en ella hay
160 gramos del hidróxido.
2. En 4 litros de solución 2M de glucosa (C6H12O6). ¿Cuántos gramos de soluto hay?
3. Si la concentración molar de una solución de ácido fórmico HCOOH es 0,45M, ¿cuántos gramos
de ácido habrán en 3 litros de solución?
4. Una solución acuosa de sacarosa tiene concentración 21% en masa. Si 1 mL de solución masa
1,2 gramos, calcule el porcentaje %P/V de la disolución.
5. ¿Cuántos gramos de carbonato ácido de sodio (NaHCO3) son necesarios para preparar 5 litros
de solución de concentración 3M?
6. 1 litro de solución 3 molar de un ácido desconocido se diluyó hasta el doble de su volumen en
un matraz de aforo. Al tomar 10 mL de muestra con una pipeta responda:
a) ¿La concentración molar de la muestra es la misma que en el matraz?, si cambia, ¿Cuánto
es su valor en moles/litro?
b) ¿Cuántos gramos de ácido hay en los 10 mL de alícuota? (masa molar soluto = 40 g/mol)
c) Si se diluye nuevamente esos 10 mL de muestra hasta obtener 100 mL de solución, ¿cuál
es la nueva molaridad?
7. Al mezclar 3 soluciones de distinta concentración pero que contienen el mismo soluto, de
acuerdo con:
Solución Concentración Molar Volumen (mL)
Nº 1 1 200
Nº 2 2 200
Nº 3 1 400
Calcule la nueva concentración de la solución resultante al hacer efectiva la mezcla.
8. ¿Cuántos mililitros de solución acuosa de Ca(OH)2 1M son necesarios para producir medio litro
de solución acuosa de concentración 0,5M del mismo hidróxido?
9. 400 mL de solución acuosa concentrada se diluyen hasta un volumen 2 litros de solución de
concentración 21,5%P/P. La densidad de la solución resultante medida con densímetro fue de
1,3 g/mL. ¿Cuál era la concentración en %P/V de la solución concentrada?
10. El compuesto Al2(SO4)3 se disocia por completo en agua. Si un litro de esta solución presenta
una concentración 2M, calcule el número de moles de ion sulfato.
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9. TEST DE EVALUACIÓN MÓDULO 03
Para la resolución de algunos ejercicios, se adjunta una parte de la Tabla Periódica de los
Elementos.
1 Número atómico 2
H He
1,0 4,0
Masa atómica
3 4 5 6 7 8 9 10
Li Be B C N O F Ne
6,9 9,0 10,8 12,0 14,0 16,0 19,0 20,2
11 12 13 14 15 16 17 18
Na Mg Al Si P S Cl Ar
23,0 24,3 27,0 28,1 31,0 32,0 35,5 39,9
19 20
K Ca
39,1 40,0
1. Con 80 gramos de agua y 20 gramos de un soluto se obtiene una solución de concentración
A) 20% P/P
B) 20% P/V
C) 80% P/P
D) 80% P/V
E) 100% P/P
2. Se define solubilidad como cierta masa de un soluto que se encuentra disuelta en una masa
exacta de solvente líquido. Al respecto, es posible aumentar esta cantidad de soluto disuelto
I) aumentando la temperatura si el soluto es un sólido.
II) aumentando la presión si el soluto es un gas.
III) aumentando la masa de soluto en la solución.
De las anteriores es(son) correcta(s)
A) sólo I.
B) sólo II.
C) sólo III.
D) sólo I y II.
E) I, II y III.
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10. 3. En 100 mL de solución acuosa de sal común (NaCl) en agua de concentración 30% P/V hay
I) 30 gramos de soluto.
II) 100 gramos de solvente.
III) 1 mol de soluto.
De las anteriores, es (son) correcta(s)
A) sólo I.
B) sólo II.
C) sólo III.
D) sólo I y II.
E) I, II y III.
4. En 1 litro de solución acuosa 0,1 M de HF, ¿cuánta masa de soluto hay?
A) 1 g.
B) 2 g.
C) 10 g.
D) 20 g.
E) 40 g.
5. Al disociar en agua completamente 1 mol de la siguiente sal ternaria, se generan
H2O
Ca3(PO4)2
I) 1 mol de cationes.
II) 2 moles de aniones.
III) 5 moles de iones totales.
A) sólo I.
B) sólo II.
C) sólo III.
D) sólo II y III.
E) I, II y III.
6. ¿Qué volumen (en litros) de solución 3M contiene 1,5 moles de soluto?
A) 10-3
B) 10-2
C) 10-1
D) 10 0
E) 10 1
7. En 1 litro de solución acuosa 0,1 M de KOH, ¿cuántos moles de ion OH- hay contenidos?
A) 0,1
B) 0,01
C) 1,0
D) 10
E) 100
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11. 8. Si se evaporan 100 mL de solución acuosa de NaOH de concentración 30% P/V, hasta la mitad
de su volumen, debe ocurrir
A) pérdida de solvente y soluto.
B) disminución en la masa de soluto.
C) sólo disminución en la masa de solvente.
D) invariabilidad en el valor de concentración de la solución.
E) disminución en el valor de concentración de la solución.
9. Se preparan 3 soluciones de KClO3 a 20ºC. La solubilidad de la sal a esa temperatura es de 8
g/100 g de agua.
I) 50 g de KClO3 500 mL de agua.
II) 70 g de KClO3 1 litro de agua.
III) 4 g de KClO3 30 mL de agua.
¿Cuál(es) queda(n) insaturada(s)?
A) sólo I.
B) sólo II.
C) sólo III.
D) sólo I y III.
E) I, II y III.
10. Para combatir lombrices en los perros se acostumbra a darles una dosis de piperazina, 35 mg
por cada Kg de peso. ¿Qué volumen de una solución de piperazina al 10% p/v debe ingerir un
perro de 5 Kg?
A) 0,175 mL.
B) 1,75 mL.
C) 17,5 mL.
D) 175,0 mL.
E) 1750,0 mL.
11. 500 mL de solución de sal al 10% p/v, se calientan evaporando solvente, hasta reducir el
volumen a la mitad. La concentración de la solución
A) permanece constante.
B) disminuye a la mitad.
C) se duplica.
D) es la misma, pero el volumen disminuye a la mitad.
E) faltan datos.
12. En una reacción química se necesitan 0,2 moles de HNO3 , ¿qué volumen de solución de HNO3
10 M, debe ocuparse?
A) 100 mL.
B) 200 mL.
C) 10 mL.
D) 1,0 mL.
E) 20 mL.
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12. 13. Una solución 10 molar, significa
A) 10 gramos de soluto en 100 mL de solución.
B) 10 moles de soluto en 1000 mL de agua.
C) 10 moles de soluto en 1000 g de agua.
D) 10 gramos de soluto en 100 g de agua.
E) 10 moles de soluto en 1000 mL de solución.
14. Se preparan 500 mL de una solución de cloruro de bario (BaCl 2) 0,01 M, a partir de una
solución 1 M. La cantidad de agua que se agregó es
A) 5 mL.
B) 10 mL.
C) 50 mL.
D) 495 mL.
E) 500 mL.
15. Se mezclan 200 mL de nitrato de plata (AgNO3) 0,1 M con 300 mL de nitrato de potasio
(KNO3) 0,1 M. La concentración de plata en la mezcla resultante es
A) 0,04 M.
B) 0,1 M.
C) 0,2 M.
D) 0,5 M.
E) 0,6 M.
DMDO-QT07
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