Las soluciones CSJ

LAS SOLUCIONES
Prof. S. Casas-Cordero E.

Es un sistema material homogéneo formado por
dos o mas sustancias.
Una Solución:
La sustancia menos abundante recibe el
nombre de SOLUTO y la más abundante el
nombre de SOLVENTE.
Solución = Soluto + Solvente

No se produce por una reacción química
sino solamente por un proceso físico.
Puede existir en cualquiera de los tres
estados de la materia, aunque las más
comunes son las líquidas, especialmente en
las que el agua es el solvente.
La Solución:

Es descrita muchas veces como el solvente
universal, porque disuelve muchas de las
sustancias conocidas.
El agua:
Al disolver un soluto en agua las moléculas
de agua rodean al soluto tal como muestra
la siguiente figura

disolución de sal en agua

Disolución de una sal en Agua

metanol en agua
Sal = compuesto iónico
Metanol = compuesto covalente

Factores que afectan la solubilidad

Solubilidad en agua según Temperatura

Solubilidad de Oxígeno en agua según la Temperatura

Solubilidad y Temperatura

Solubilidad de Gases

Efecto de la Presión sobre la
solubilidad de los Gases

Concentración de las soluciones
 La concentración de una solución expresa la
cantidad de soluto presente en una cantidad
dada de solución.
 Los términos concentrado y diluido son
meramente expresiones relativas, en donde
ninguna de las dos nos da una indicación de
la cantidad exacta del soluto presente. Por lo
tanto se necesitan métodos cuantitativos
exactos que expresen la concentración.

Métodos para expresar la
concentración
 Existen varios métodos para informar o
señalar la concentración de las soluciones,
algunos de ellos son:
 Porcentaje; %m/m y %m/v
 Molaridad (M)
 Molalidad (m)
 Fracción molar (xi)
 Normalidad (N)
 ppm (partes por millón)

PORCIENTO masa – masa y masa - volumen
Se representa con el símbolo % m/m y % m/v y
sus soluciones se conocen como Porcentuales.
%m/v: El número de gramos de soluto
contenido en 100 mL de solución
Se definen como:
%m/m: El número de gramos de soluto
contenidos en 100 g de solución.

100
x
%m/m solución
de
masa
soluto
de
masa

100
x
%m/v solución
de
volumen
soluto
de
masa


Las masas son aditivas (se pueden sumar),
pero no los volúmenes.
m solución = (m soluto + m solvente)
V solución ≠ (V soluto + V solvente)
m solución ≠ V solución

La Densidad
No es unidad de concentración. Sólo representa
la relación que hay entre la masa de una mezcla
y el volumen que ocupa.
solución
de
Volumen
solución
de
masa
D 
Permite relacionar el porcentaje masa – masa
con el porcentaje masa - volumen

%m/m x D = %m/v
100
x
solución
de
masa
soluto
de
masa
100
x
solución
de
volumen
soluto
de
masa
solución
de
volumen
solución
de
masa
x 

Ejercicios
¿Qué %m/m tendrá una mezcla de 20 g azúcar y 230 g
de agua?
 
100
x
solución
g
230
g
20
soluto
g
20
C


retorno al problema
%m/m
8
C 

continuación
Si a la mezcla anterior se le agrega 25 g de azúcar
¿Cuál será su nuevo %m/m?
100
x
solución
g
275
soluto
g
45
C 
Masa soluto total = 20 g + 25 g = 45 g
Masa solución total = 250 g + 25 g = 275 g
Calculando soluto
y solución total
%m/m
16,36
C 

 ¿Cuántos gramos de agua se deberá agregar a la
mezcla inicial para que su concentración disminuya
al 2 %m/m?
 
100
x
g
230
Y
g
20
soluto
g
20
%m/m
2
C




g
250
2
g
2000
Y 

Sea Y la masa en gramos de solvente adicional;
 
g
250
Y
g
2000
2


agua
de
g
750
Y 
2
g
2000
g)
250
(Y 


Se mezclan 40 g de solución al 20 %m/m con 150 g de solución al
12 %m/m ¿Cuál será el %m/m de la mezcla resultante?
Calculando la masa de solución total:
g
8
solución
g
100
soluto
g
20
x
solución
g
40
1
soluto
m 

Masa solución total = 40 g + 150 g = 190 g
Calculando masa de soluto aportado por cada solución
g
8
1
solución
g
100
soluto
g
12
x
solución
g
0
15
2
soluto
m 

  %m/m
13,68
100
x
g
190
g
18
g
8
C 



Cantidad de Sustancia (n):
Es el número de partículas que está contenida
en una porción de materia. Estas partículas o
Entidades Elementales (EE), pueden ser
átomos, moléculas, iones, etc.
Un mol contiene 6,02x1023 EE (Número de
Avogadro)
NA = 6,02x1023 EE/mol
La unidad de medida de la Cantidad
de sustancia es el mol.

El Número de Avogadro; NA = 6,02x1023 EE/mol
602.000.000.000.000.000.000.000,0 EE/mol
millón
billón
trillón
Seiscientos dos mil trillones

 Corresponde a la masa en gramos de un mol
de sustancia.
 Para los elementos químicos, se han medido
en referencia al isótopo más abundante del
Carbono; el C-12. Un mol de átomos de C-12,
equivale a 12,0000 g.
 La masa molar de un mol de átomos de
cualquier elemento, se conoce también como
Peso atómico, PA.
Masa Molar (MM):

Es el promedio ponderado de las masas atómicas de los
isótopos de dicho elemento.
Ejemplo: Cálculo masa atómica del Carbono natural.
isótopo Masa Abundancia
C-12 12,0000 98,89 %
C-13 13,00335 1,11 %
El Peso atómico de un elemento natural:

PA = 12,0000x0,9889 + 13,00335x0,0111
PACarbono = 12,011 g/mol

Masa Molar (MM):
Suma de los pesos atómicos de todos los
átomos presentes en la molécula.
Ejemplo: Cálculo del Masa Molar del sulfato férrico, Fe2(SO4)3.
2 x PA (Fe) = 2 x 55,8 = 111,6
3 x PA (S) = 3 x 32,0 = 96,0
12 x PA (O) = 12 x 16,0 = 192,0
Masa Molar = 399,6 g/mol

2 x PAH 2 x 1.0 g = 2 g
1 x PAO 1 x 16,0 g = 16 g
MM 18 g/mol
Ejercicios:
¿Cuál es la Masa Molar del agua? H2O

1 Ca 1 x 40 g = 40 g
2 O 2 x 16 g = 32 g
2 H 2 x 1 g = 2 g
Total
1 Mg 1 x 24,3 g = 24,3 g
2 N 2 x 14 g = 28 g
6 O 6 x 16 g = 96 g
Total
Ca(OH)2
Mg(NO3)2
Ejercicios
Determine el Masa Molar de:
74 g/mol
148,3 g/mol

Cálculos de masa, moles y EE:
Para todo los procesos de cálculos, se aplican
proporciones.
Ej.: Si la MM del NaOH es 40 g/mol,
¿Cuántos moles se tendrá en 85 g del compuesto?
g
40
mol
1
x
g
85
x 
40 g  1 mol
85 g  X



g/mol
40
g
85
MM
m
n

Solución:

NaOH
de
g
40
NaOH
de
mol
1
x
NaOH
de
g
85
NaOH
de
moles
2,125
n 

Otro Ejercicio:
Si la MM del Ca3(PO4)2 es 310 g/mol, calcular la
masa en gramos de 0.720 mol de Ca3(PO4)2
MM
m
n 
MM
x
n
m

Resolviéndolo como “factor de conversión”:
)
(PO
Ca
de
mol
1
)
(PO
Ca
de
g
310
x
)
(PO
Ca
de
mol
0,720
2
4
3
2
4
3
2
4
3
2
4
3 )
(PO
Ca
de
g
223,2
masa 

Desde masa a Número de moléculas:
Si la MM del CO2 es 44 g/mol, calcular el número
de moléculas que hay en 24.5 g de CO2
mol
0,5568
g
44
mol
x1
g
24,5
x 

44 g  1 mol
24,5 g  x
1 mol  6,02x1023 moléculas
0,5568 mol  x
mol
1
moléculas
6,02x10
x
mol
0,5568
x
23

X = 3,35x1023 moléculas
Primero calculamos el número de moles
Luego calculamos el número de moléculas

Resolviéndolo como dos factores de conversión:
CO
de
mol
1
CO
de
móléculas
6,02x10
x
CO
de
g
44
CO
mol
1
x
CO
de
g
24,5
2
2
23
2
2
2 
CO
de
moléculas
3,35x10 2
23

La Molaridad
 Se representa con la letra M mayúscula.
Sus soluciones se conocen como Molares.
 Se define como el número de moles de
soluto en un litro de solución.
solución
de
Volumen
soluto
de
moles
M 

Ejercicio: ¿Cuál es la concentración molar de una solución
que se prepara disolviendo 20 g de Sulfato de sodio, Na2SO4
en agua hasta obtener 250 mL de solución?
Primero: Mediante la masa molar del soluto, calculamos el número
de moles.
mol
0,14
g
142
mol
1
x
g
20
n 

MMNa2SO4 = 142 g/mol
Segundo: Transformamos los 250 mL a Litros
L
0,25
mL
1000
L
1
x
mL
250
V 

L
mol
0,56
M
0,56
L
0,25
mol
0,14
C 



solución
de
Volumen
x
soluto
MM
soluto
de
masa
M
soluto
MM
10
x
%m/v
soluto
MM
10
x
solución
densidad
x
%m/m
M 

%m/m x D = %m/v
recordar que…

¿Cuál será la Molaridad de una solución de ácido
Nítrico, HNO3, concentrado al 57,87 %m/m si su
densidad es 1,355 g/mL?
MM
10
x
D
x
%m/m
M 
MMHNO3 = 63 g/mol
L
mol
12,45
63
10
x
1,355
x
57,87
M 


Molalidad (m)
 Se define como la cantidad de moles de
soluto contenido en un kilogramo de solvente
1000
x
m (g)
solvente
de
masa
soluto
de
moles
(Kg)
solvente
de
masa
soluto
de
moles


(Kg)
solvente
de
masa
x
soluto
MM
soluto
de
masa
m 

Ejercicio: Se prepara una mezcla con 30 g de Etanol y
400 g de agua ¿Cuál es su molalidad?
Kg
0,4
g
1000
1Kg
x
g
400
masasolvente 

m
1,63
1,63
Kg
0,4
x
46
g
30
C Kg
mol
mol
g



FM: C2H6O MM: 46 g/mol
Etanol: CH3-CH2-OH
Convertimos los 400 g a kilogramo:
(Kg)
solvente
de
masa
x
soluto
MM
soluto
de
masa
m

Algunos prefijos del sistema
Internacional
nombre símbolo Orden
Giga G 109
Mega M 106
Kilo K 103
deci d 10-1
centi c 10-2
mili m 10-3
micro μ 10-6

Preparación de diluciones
 Consiste en añadir mayor cantidad de
solvente a una porción de una solución
concentrada de modo que su concentración
final sea menor.
 Se debe conocer previamente la cantidad de
soluto requerida y el volumen de la solución
concentrada que contendrá esta cantidad.

Relación de dilución:
Si el volumen y la concentración se
encuentran expresados en la misma unidad
de medida, puede utilizarse:
C1 x V1 = C2 x V2

Ejercicio: Si diluyó 5 mL de solución 4 M hasta un
volumen final de 250 mL ¿Cuál es la molaridad de
dilución resultante?
Consideremos la solución concentrada como los datos 1 y la
solución diluida como los datos 2:
V1 = 5 mL
C1 = 4 M
V2 = 250 mL
C2 = x
C1 x V1 = C2 x V2
M
0,08
mL
250
mL
5
x
M
4
V
V
x
C
C
2
1
1
2 



Procedimiento:
 Paso 1: tomar una porción del volumen de
solución concentrada requerido
 Paso 2: trasvasijar esta porción a un matraz
de aforo.
 Paso 3: aforar con solvente hasta el volumen
final necesario

Preparación de diluciones

Lectura de menisco
 El menisco corresponde a la curvatura que
forma la superficie de los líquidos. Esto se
observa mejor cuando están contenidos en
recipientes pequeños tales como probetas,
pipetas, vasos, matraces de aforos, etc.
 En líquidos incoloros la parte inferior de la
curvatura debe ser tangente a la línea de
graduación (línea de aforo) del instrumento.

Posición del observador:
 Para evitar cometer errores en la medición
del volumen de una solución líquida, el
observador debe situarse en línea paralela
a la graduación donde se encuentre el
menisco

¿Qué volumen en mL de solución de HCl al 37 %m/m y d = 1,18 g/mL
se requiere para preparar 500 mL de una dilución 0,5 M?
Primero: transformamos los datos de HCl concentrado
a molaridad.
M
11,96
L
mol
11,96
36,5
10
x
1,18
x
37
C 


Segundo: aplicamos relación de dilución
1
2
2
1
2
2
1
1
C
V
x
C
V
V
x
C
V
x
C 


mL
20,9
M
11,96
mL
500
x
M
0,5
V1 


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