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Unidad 3 :
Soluciones
Introducción Teórica
Se denomina solución o disolución a una mezcla homogénea constituida por dos o más sustancias. Es decir que una solución es un sistema material homogéneo (una sola fase) y de dos o más componentes.
A diferencia de las sustancias puras, una solución puede separarse en sus componentes utilizando métodos fraccionamiento tales como la destilación, la cromatografía y la cristalización.
Desde el punto de vista del estado de agregación del sistema, una solución puede ser:
SÓLIDA : como una aleación de metales y/o no metales. Por ejemplo, el acero, el bronce, el oro blanco. LÍQUIDA : disolución de un gas, un líquido y/o un sólido en un líquido. Por ejemplo, el agua de mar, el agua de canilla, el alcohol medicinal. GASEOSA : mezcla de gases. Por ejemplo, el aire atmosférico, el aire exhalado de los pulmones. En la vida cotidiana utilizamos y preparamos muchas soluciones. Por ejemplo, al disolver un polvo para hacer jugos en agua potable. Si lo disolvemos en poca agua será intomable, porque la solución estará muy concentrada. En cambio, si disolvemos en demasiada cantidad de agua tendrá poco sabor ya que será una solución muy diluida. Luego volveremos sobre estos conceptos.
En Química, las soluciones son muy importantes. Su interés proviene de diversas causas:
PRACTICIDAD. Muchas sustancias se almacenan con mayor facilidad estando disueltas en un líquido (generalmente agua). Por ejemplo, los ácidos y las bases. CONSERVACIÓN. Algunas sustancias se conservan mejor, permanecen más tiempo inalteradas, cuando se hayan disueltas en un líquido. Por ejemplo, aquellas que absorben la humedad ambiente como el cloruro de magnesio. VELOCIDAD DE REACCIÓN. Las reacciones químicas llevadas a cabo en solución disponen de mayor número de corpúsculos disponibles para reaccionar.
También es posible clasificar a las soluciones según el número de componentes. Así tenemos soluciones binarias, ternarias, cuaternarias, etc. Sin lugar a dudas, las soluciones más útiles en un laboratorio de Química son las soluciones binarias y líquidas. Tal es así que se le asigna un nombre a cada componente de una solución de este tipo:
SOLUTO : es la sustancia que se disuelve en un líquido y es, en general, la que se encuentra en menor proporción en la mezcla. SOLVENTE: es la sustancia que disuelve al soluto y es, en general, la que se encuentra en mayor proporción en la mezcla. Cualquier líquido puede actuar como solvente, pero el más utilizado es el agua; llamándose a éstas soluciones acuosas. También pueden prepararse soluciones alcohólicas (como los licores o el vino), clorofórmicas (cloroformo como solvente), bencénicas (benceno como solvente) y otras más.
Por razones prácticas utilizaremos abreviaturas para algunas palabras: solución ( sn o sc ), solvente ( sv ) y soluto ( st ).
Un dato importante para no olvidar es que las masas de st y sv son aditivas, dando por resultado la masa de la sc:
msn = msv + mst
Y recordar que, según la definición de densidad , tenemos que la densidad de una solución es el cociente entre la masa de la solución y el volumen de la solución:
δ = msn:Vsn
Concentración de las soluciones
Se denomina concentración de una solución a la relación entre la cantidad de soluto disuelta y la cantidad total de la solución. Es posible, también, plantear la concentración en relación a la cantidad de solvente empleado, aunque es menos frecuente hacerlo.
Por ejemplo: SOLUCIÓN A: 10g de sal disueltos en agua hasta tener 100g de solución. SOLUCIÓN B: 20g de sal disueltos en agua hasta tener 100g de solución. SOLUCIÓN C: 20g de sal disueltos en agua hasta tener 200g de solución. Al comparar las tres soluciones A, B y C podemos concluir:
- Las soluciones A y B tienen la misma cantidad de solución, pero la solución B es más concentrada (más salada).
- Las soluciones B y C tienen la misma cantidad de soluto, pero la solución B es más concentrada (más salada).
se disuelve más. Es decir, se alcanza el punto de saturación. Se dice que dicha solución está saturada, para esa temperatura y presión.
Se define como solubilidad a la concentración de un soluto en la solución saturada, a determinada temperatura y presión. Suele expresarse a la solubilidad como los gramos de soluto disueltos por cada 100 gramos de solvente (X g st / 100 g de solvente)
La solubilidad de un soluto depende de la naturaleza del soluto, del solvente y de la temperatura, ya que la presión solo influye en el caso de solutos gaseosos. La solubilidad es un dato muy variable en la naturaleza. Se conocen solutos que tienen poca solubilidad, aun cuando la temperatura sea elevada y, en cambio, hay otros solutos cuya solubilidad es muy alta, siendo casi independiente de la temperatura. Por lo general, la solubilidad aumenta con el incremento de la temperatura; aunque existen casos a la inversa.
Un gráfico cartesiano en el que se representa la solubilidad de un soluto en función de la temperatura, se denomina curva de solubilidad del soluto.
Aumento y disminución de la concentración
Para disminuir la concentración de una solución se debe agregar solvente. A este mecanismo se lo llama dilución. Al diluir una solución debemos recordar que la cantidad de soluto no cambia, solo se modifica la cantidad de solvente. El valor de la concentración de la solución diluida será menor al valor de la concentración de la solución original.
Para aumentar la concentración de una solución se debe eliminar solvente. Para lo cual se calienta la solución para evaporar una porción de solvente. A este mecanismo se los llama concentración. Al concentrar una solución debemos recordar, también, que la cantidad de soluto no cambia, solo se modifica la cantidad de solvente.El valor de la concentración de la solución concentrada será mayor al valor de la concentración de la solución original.
Unidad 3 :
Soluciones
Guía de Ejercicios
- Se disuelven 24g de glucosa (C 6 H 12 O 6 ) en 60g de agua, obteniéndose 65cm^3 de solución. Calcular la concentración de la solución, expresándola en: a) % m/m b) .% m/v c) Molaridad d) molalidad
- Una solución de sulfato (VI) de cinc (ZnSO 4 ) tiene una concentración de 25% m/m y una densidad de 1,15g/cm^3. Determinar la concentración expresada en: a) % m/v b) Molaridad
- Se tienen tres botellas con soluciones de AgF. Las etiquetas dicen:
SNA : 1,3 M SN B : 6,35% m/v SN C : 33,2% m/m (δ=1,3g/cm^3 ) ¿Cómo se ordenan, de mayor a menor, las concentraciones de lassoluciones?
- Se preparan 340cm^3 de solución acuosa disolviendo 45g de Ca(OH) 2 en agua. ¿Cuánto vale la concentración de la solución expresada en % m/v?
- Se desean preparar 120cm^3 de solución acuosa de CuCl 2 al 30% m/v. ¿Cuántos gramos de soluto se necesitan?
- ¿Cuántos gramos de ácido clorhídrico (HCl) hay disueltos en 200cm^3 de solución 20% m/v? ¿Cuál es la concentración de esta solución expresada en molaridad?
- Se disuelven 20g de NaCl en 145g de agua, obteniéndose 150cm^3 de solución. Calcular la concentración de esta solución expresándola en % m/v, en molaridad y en molalidad.
- Se extraen 80cm^3 de solución de una botella cuya etiqueta dice 1,2M siendo el soluto de la misma K(HO). ¿Cuántos gramos de soluto se extrajeron de la botella?
- Para realizar un experimento se necesitan 18,5g de K(HO), utilizándose la misma botella del ejercicio anterior. ¿Qué volumen de solución habrá que extraer de la botella?
- ¿Cuántos gramos de FeSO 4 hay que pesar para preparar 350cm^3 de solución acuosa 2,4M?
- En un laboratorio se preparan 650cm^3 de solución disolviendo 52g de H 2 SO 4. La densidad de la solución resulta ser de 1,4g/cm^3 , Calcular la molaridad, el % m/m y el % m/v de la solución.
- 127,6g
- 0,82M 5,7% m/m 8% m/v
- 588,8 cm^3
- 45,9 cm^3
- 2,8% m/m 3,78% m/v
- 2,7% m/v 1,64M
- 7,5% 1,19M
- 2M 7,93% m/v
- 94,5g
- 19,4g / 100g sv
- 7,4% m/v 0,46M 0,47m
Bibliografía consultada:
-Di Risio, C., Roverano, M y Vázquez, I. (2006). “Química Básica. Educando.
- Rafael Martín (1997). “Las Reacciones Químicas”. Química Cuaderno de Actividades 2. Problemas propuestos y resueltos. Mc. Graw Hill.
-Whitten Kennet, GaileyKennet, David Raymond (1992). “Química General”. 3ra. Edición Mc. Graw Hill.
- Burns Ralph A. (1995) “Fundamentos de Química”. Segunda Edición. Edición Prentice Hall Inc.
-Google imágenes públicas.
-Guías de ejercicios realizadas a través del tiempo por diferentes docentes de la escuela.
