Soluciones Químicas, concentraciones 13 mayo, 2011 Elquimico Estequiometría y Soluciones Químicas
SOLUCIONES QUÍMICAS: Las soluciones son sistemas homogéneosformados básicamente por dos componentes. Solvente ySoluto. El segundo se encuentra en menor proporción. La masa total de la solución es la suma de la masa de soluto mas la masa de solvente. Las soluciones u!micas pueden tener cualquier estado físico. Las más comunes son las líquidas, en donde el soluto es un sólido agregado al solventelíquido. Generalmente agua en la mayoría de los ejemplos. Tambin !ay soluciones gaseosas, o de gases en líquidos, como el o"ígeno en agua. Las aleaciones son un e jemplo de soluciones de sólidos en sólidos. La capacidad que tiene un soluto de disolverse e n un solvente depende muc!o de la temperatura y de las propiedades químicas de ambos. #orejemplo, los solventes polares como el agua y e l alco!ol, están preparados para disolver a solutos iónicos como la mayoría de los compuestos inorgánicos, sales, ó"idos, !idró"idos. #ero no disolverán a sustancias como el aceite. #ero este si podrá disolverse en otros solventes como los solventes orgánicos no polares.
CONCEN"#ACION$ La concentración es la relación que e"iste entre la cantidad de soluto y la cantidad de solución o de solvente. Esta relación se puede e"presar de muc!as formas distintas. %na de ellas se re&ere a los porcentajes.
$o%centa&e masa en masa o 'eso en 'eso( )*m+m,$Es la cantidad en gramos de soluto por cada '(( gramos de solución. Ej$ %na solución ')* m+m tiene ') gramos de soluto en '(( gramos de solución. omo formula, podemos e"presar esta relación así$ *m+m - " '((
$o%centa&e masa en volumen )*m+v,$ Es la cantidad en gramos de solutopor cada '(( ml de solución. quí como se observa se combina el volumen y la masa. Ej$ %na solución que es /* m+v tiene / gramos de soluto en e n '(( ml de solución. 0órmula$ * m+v - " '((
$o%centa&e volumen en volumen )*v+v,$ Es la cantidad de mililitros o centímetros c1bicos que !ay en '(( mililitros o centímetros c1bicos de solución. Ej$ %na solución '2* v+v tiene '2 ml de soluto por '(( ml de solución. 0órmula$ * v+v - " '(( 3tras formas son la 4olaridad, la 5ormalidad y la 4olalidad. Es bueno recordad antes el concepto de mol. El mol de una sustancia es el peso molecular de esa sustancia e"presada en gramos. Estos datos se obtienen de la tabla periódica de los elementos. 6umando las masas de los elementos se obtiene la masa de la sustancia en cuestión.
Mola%i-a-$ Es la cantidad de moles de soluto por cada litro de solución. omo fórmula$ 4 - n+7
4 - 4$ Mola%i-a-. n$ 51mero de moles de soluto. 7$ 7olumen de solución e"presado en litros.
No%mali-a-$ Es la cantidad de equivalentes químicos de soluto por cada litro de solución. omo fórmula$ 5 - n eq+7 5 - No%mali-a-. n eq. $ 51mero de equivalentes del soluto. 7$ 7olumen de la solución en litros.
Molali-a-$ Es la cantidad de moles de soluto por cada '((( gramos desolvente. En fórmula$ m - n+8gs solvente m - 4olalidad. n$ 51mero de moles de soluto por 9g - '((( gramos desolvente o ' 8g de solvente.
Ejercicios: continuación comen:aremos una guía de problemas donde pondremos en práctica a todas e stas fórmulas.
';
alcula el * m+m de una solución que tiene 2 gramos de soluto en /( gramos de solución.
plicamos la fórmula$ * m+m - 2 grs " '(( + /( grs * m+m - <.=
);
alcula el * m+m de una solución que tiene '( grs. de soluto y ''( grs. de solvente.
En este caso, la masa de la solución es de ')( grs. ya que resulta de sumar los '( grs. de soluto mas los ''( grs. de solvente. * m+m - '( grs " '(( + ')( grs
* m+m - /.>>.
>;
alcula la masa de soluto que tendría una solución de ))( grs. que es ?* m+m.
En este caso podemos despejar la masa de soluto de la fórmula. 5os queda. masa de soluto - * m+m " masa solución + '(( masa de soluto - ?* " ))( grs + '(( 4asa de soluto - /./ grs.
?;
uantos grs. de soluto y solvente tendrán >)( grs. de solución cuya concentración es = * m+m$
masa de soluto - = * " >)( grs + '(( 4asa de soluto - '2 grs.
La masa de solvente es fácil obtenerla. @irectamente le restamos a la masa de la solución la masa de soluto.
4asa de solvente - >)( grs. A '2 grs.
4asa de solvente - >(? grs.
=;
uantos gramos de soluto tendrán ')(( ml de solución cuya concentración es de 2* m+v.
@e la fórmula$ * m+v - masa de soluto " '(( + vol1men de sción despejamos la masa de soluto. masa de soluto - * m+7 " vol1men de sción + '(( masa de soluto - 2 * m+v " ')(( ml + '(( 7 - /( grs " '(( + B= * m+v sción; 4asa de soluto - <) grs.
2;
Cue volumen tendrá una solución al =* m+v que contiene /( grs. desoluto.
@e la misma fórmula utili:ada en el anterior problema despejamos elvolumen. 7 - B masa de soluto " '((; + B * m+v sción; 7 - '2(( ml.
<;
uál será el * v+v en una solución que se preparo con D ml de soluto y '/( ml de solvente.
El volumen de la solución lo obtenemos sumando a ambos vol1menes. * v+v - B vol1men de soluto " '(( ; + B vol1men de sción ; * v+v - BD ml + '/D ml; " '(( * v+v - ?.<2.
/;
uáles son los vol1menes del soluto y solvente de una solución de )((( ml al '2 * v+v.
7ol1men de soluto - B * v +v sción " 7ol1men sción ; 7ol1men de soluto - B * v +v sción " 7ol1men sción ; + '(( 7ol1men de soluto - B'2 * " )((( ml; + '(( 7olumen de soluto - >)( ml.
7olumen de solvente - )((( ml A >)( ml.
7olumen de solvente - '2/( ml.
.ensi-a-: on la densidad podemos transformar o pasar una cantidad de masa a su equivalente en volumen o viceversa. @ensidad - masa + volumen quí les dejo ) ejemplos. ';
uantos grs. !abrán en un volumen de ') ml de una solución que tiene una densidad de './? gr+ml.
4asa - @ensidad " 7olumen
4asa - B'./? gr.+ml; " ') ml.
4asa - )).(/ grs.
);
Cue volumen tendrá una masa de )/ grs. de una solución cuya densidad es '.<2 gr.+ml.
@e la fórmula anterior despejamos al volumen.
7 - masa + densidad
7 - )/ grs + ',<2 grs+ml
7 - '=.D' ml.
Mola%i-a-: ';
alcula la 4 de una solución que tiene / grs. de !idró"ido de sodio B5a3; en 2/( ml de solución.
6eg1n la fórmula de 4olaridad.
4-n+7 #ara calcular la 4olaridad !ay que saber la cantidad de moles y el volumene"presado en litros. La cantidad de moles se calcula por n - masa + B #eso molecular ; n - / grs + ?( grs
n - (.) moles. Los 2/( ml pasados a litros son (,2/ lts. 4 - B (,) moles ; + B (,2/ lts ;
4olaridad - (.)D? 4 Bmolar;.
);
uantos moles de ácido clor!ídrico Bl; serán necesarios para !acer una solución ',?4 que tenga un volumen de
>.2 lts. 4-n+7 @espejamos n de la fórmula quedando$ n-4"7 n - ',? 4 " >.2 lts. n - =.(? moles.
>;
Cue volumen tendrá una solución que es ) 4 y contiene '/ grs. de !idró"ido de potasio. B93;.
El volumen lo despejamos de la fórmula de molaridad. F los '/ grs. de solutolo pasamos a moles. 4 - n+7
v - n+4
n - masa+#4
n - - (.>)' moles.
7 - B (,>)' moles ; + ) 4 7 - (.'2 lts.
?;
omo prepararía ) lts. de una solución (,= 4 de !idró"ido de sodio B5a3; a partir de otra, tambin de !idró"ido
de sodio, cuya concentración es './ 4. uando se prepara una solución a partir de otra de mayor concentración lo que se !ace es tomar una cantidad de la de mayor concentración y luego se la diluye con agua !asta llegar al volumen requerido de la de menor concentración. #ara saber cuánto debemos tomar de la más concentrada usamos la siguiente fórmula. 4' " 7' - 4) " 7)
Los subíndices numricos se usan para diferenciar a las dos soluciones de distinta concentración. Llamamos ' a la más concentrada y ) a la más diluida. './ 4 " 7' - (.= 4 " ) lts. 7' - B (,= 4 " ) lts ; + B ',/ 4 ;
7' - (.=== lts.
6e toman (.=== lts de la solución más concentrada o === ml y se disuelven !asta ) litros.
=;
alcula la 4 de una solución de ácido sulf1rico B )63?; de densidad './) gr+ml y de D?* de pure:a.
6abemos que para calcular la molaridad tenemos que tener los datos de la cantidad de moles y el volumen e"presado en litros. partir de la densidad deducimos que en un ml de solución !ay './) grs. de masa de solución. #or lo t anto en ' litro !abrá '/)( gramos de solución. !ora bien, de esos '/)( gramos solo el D?* es puro en el soluto que tenemos. on un simple cálculo de porcentaje obtendremos la cantidad que realmente !ay de soluto en esos '/)( gramos. '/)( grs. " (.D? - '<'(./( grs.
partir de esta masa sacamos la cantidad de moles. n - B '<'(,/( grs ; + B D/ grs+mol ; n - '<.?=< moles.
Estos cálculos se basaron al principio cuando usamos la densidad en un volumen de ' litro. #or lo tanto si dividimos esta cantidad de moles por un litro obtenemos directamente la molaridad. 4olaridad - '<.?=< 4 Bmolar;.
2; 6e dispone de un ácido nítrico comercial del D2,<>* en peso y ',= gr+ml densidad uántos ml de ácido concentrado serán necesarios para preparar (,) litros de disolución ',= molar de dic!o ácidoH @irectamente lo podemos !acer cambiando las unidades con los factores de conversión !asta llegar a molaridad. 6e van cancelando las unidades viejas y quedan solo las nuevas, es decir mol+litro que es 4 Bmolaridad;$
#rimero usaremos el porcentaje de pure:a, luego la densidad, los mililitros a litros y por 1ltimo pasaremos la masa a moles. BD2,<> grs soluto + '(( grs solución; " B',= grs soluc + ' ml soluc; " B'((( ml soluc + ' litro; " B' mol acido nítrico + 2> grs soluto; - )> 4 !ora con la fórmula 4' " 7' - 4) " 7) calculamos el volumen del ácido concentrado que necesitarás. #odes llamar con el ' a la solución concentrada y con e l ) a la nueva solución. 7' - 4) " 7) + 4' - '.= 4 " (,) lit + )> 4 - (.('> lit - '> ml Entonces tomas '> ml de la solución concentrada y le agregas agua !asta que llegues a los )(( ml o (,) litros que nos piden.
<;
uál será la 5ormalidad de una solución de ácido clor!ídrico que tiene 2 grs. de este en ')(( ml de volumen.
partir de la fórmula$ 5 - 5I de equivalentes de soluto + 7 Bscion en lts; Tenemos que calcular el n1mero de equivalentes de soluto y pasar a litros el volumen que ya tenemos de solución. En el caso de los ácidos el n1mero de equivalentes se calcula dividiendo la masa de este por el peso del equivalente químico de este. El equivalente químico en el caso de los ácidos se calcula dividiendo el peso molecular por la cantidad de !idrógenos que tiene la molcula. El ácido clor!ídrico tiene un peso molecular de >2.=. Tiene un solo átomo de !idrógeno, por lo tanto su peso equivalente es el mismo. 5 de eq soluto - B 2 grs ; + B >2,= grs+eq ; 5 de eq. 6oluto - (.'2? e quivalentes. 5ormalidad - B(,'2? equiv; + B ',) lts; 5ormalidad - (.'><. /; un recipiente que contiene )(( mL de solución acuosa (.) 4 de )63? se le agregan '( mL de )63? puro Bdensidad-'./> g+mL;. 6uponiendo vol1menes aditivos, calcular para la solución resultante la normalidad. @ebemos calcular el n1mero de moles totales y despus el de equivalentes en este caso. #or ejemplo en la primera solución tenemos$ 4oles - (,)(( lts " (,)4 - (,(? moles. omo el )63? tiene ) !idrógenos la cantidad de equivalentes es moles " ) - (,(/ equivalentes. !ora calculamos los equivalentes de la otra solución. #ero de la otra no tenemos la 4olaridad, por lo tanto la debemos calcular de la densidad y del * de pure:a que es del '((* por ser puro. 4 - ',/> grs+ml " '((( ml+litro " ' mol+D/ grs - '/.2< 4 Bmolar; por lo tanto tiene '/,2< 4 " (,(' litros - (,'/< moles o sea, (,>
D;
Cue volumen tendrá una solución ).2 5 de !idró"ido de calcio B aB3;) ; si la cantidad de soluto usada fue de ?
moles. 5 - 5I eq Bst(; + 7 @espejamos el volumen$ 7 - 5I eq Bst(; + 5 En este caso tenemos moles pero no equivalentes. 6e puede pasar de una manera sencilla de moles a equivalentes. Teniendo en cuenta que para calcular el peso de un equivalente de un !idró"ido se divide al peso molecular por la cantidad de grupos o"!idrilos. El peso del equivalente es el peso molecular dividido por ). Fa que este !idró"ido posee ) grupos o"!idrilos. El peso molecular es ?(. #or lo tanto el peso del equivalente de aB3;) es )(. @educimos por lo
tanto que en un mol de este compuesto !ay ) equivalentes. omo tenemos ? moles del !idró"ido tenemos / equivalentes. 7 - / eq + ),25 7 - >.(<< litros.
'(;
alcula la 5ormalidad de$
%na solución ? 4 de 5a3. %na solución 2 4 de 4g B3; ) %na solución (.= 4 de )63? %na solución (./ 4 de 53 > En el caso del 5a3 vemos que tiene un solo radical o"!idrilo, o sea que el peso molecular o el mol coincide con el peso de un equivalente químico. #or lo tanto si es ? 4 tambin será ? 5. En el segundo caso, el 4gB3; ), tiene ) grupos o"!idrilos. El peso de un equivalente será la mitad del peso molecular. En un mol !ay dos equivalentes. Entonces si es 2 4 será ') 5. En el tercer caso, vemos que el ácido sulf1rico tiene ) !idrógenos. 3 sea que el peso de su equivalente será la mitad de su mol o peso molecular. En un mol !ay dos equivalentes. si que si es (.= 4 será ' 5. En el 1ltimo caso, este ácido Bácido nítrico;, tiene un solo !idrógeno. si que un mol equivale a un equivalente. Es igual su molaridad y su normalidad. Es (./ 4 y (./ 5.
'';
alcula la molalidad de una solución que se prepara con '2 gramos de idró"ido de #otasio B93; y '2((
gramos de agua. La fórmula es$ m - 4oles Bst(; + 9g svte Tenemos que transformar los '2 grs. del soluto a moles. n - B'2 grs; + B=2 grs + mol; n - (.)/2 moles. Esta cantidad de moles está presente en '2(( gramos de agua. #or lo tanto en ' 8g de agua !abrá. m - B(,)/2 moles; + B',2 9gs; (,'
'); uantos gramos de soluto !abrá en una solución )./ m de LiB3;, que se !i:o con =(( ml de agua. En el caso del agua ' gramo equivale a un ml. #or lo tanto aceptamos que =(( ml son =(( g rs. #rimero calcularemos la cantidad de moles de soluto. @espejando de la fórmula$ m - n + 8gs svte n - m " 8g de svte. n - )./m " (,= 8gs. n - '.? moles. !ora el 1ltimo paso es pasar esta cantidad de moles a gramos. La masa es igual al peso molecular por la cantidad de moles. 4asa - )>.D? grs.+mol " '.? moles. 4asa - >>.=) gramos.
'>; alcula la masa de agua que se utili:ó para preparar una solución ),) m si se utili:ó ') gramos de soluto B5a3;.
#rimero !ay que saber la cantidad de moles de soluto. El peso molecular de 5a3 es de ? (. moles - ') grs + B?( grs+mol; (.> moles. Luego de la fórmula de m$ m - moles+8gs svte
9g svte - moles sto + m
9gs de solvente - (,> moles + ),) m
(.'>2 8ilos o '>2 gramos de ag ua.
'?; alcula la 4 y 5 de una solución que se preparó con )/ gramos de 4gB3;) al /) * de pure:a en un volumen &nal de '2(( ml. #rimero debemos corregir la masa de )/ gramos ya que al no ser '((* pura en realidad no !ay )/ gramos sino que !abrá algo menos. )/grs. " (./) - )).D2 gramos. Estos gramos a!ora lo pasaremos a moles. 4oles - )),D2 grs + B=/,> grs+mol; 4oles - (.>D moles. 4olaridad - (,>D moles + ',2 lts 4olaridad - (.)? 4 Bmolar;. omo este !idró"ido tiene ) radicales o"!idrilos. #or cada mol te nemos ) equivalentes. #or lo tanto será (.?/ 5 B5ormal;.
$%o/lemas 'a%a %esolve%: ';
alcula el * v+v de una solución que tiene un volumen de '?(( ml y D/( ml de agua Bsolvente;.
Kta$ >(* v+v. );
Cue masa de g3 se necesitara para preparar > litros de una solución (,? 4 en este soluto.
Kta$ '?/./ grs. >;
Cue densidad tendrá una solución de '=(( centímetros c1bicos y ',D 8gs.
Kta$ '.)2< grs.+ml. ?;
uál será el volumen de una solución que tiene )( gramos de soluto y una concentración de 2* m+v
Kta$ >>>.>> ml. =;
Cue masa de solvente se necesitará para !acer )2( grs. de una solución al ?* m+m
Kta$ )?D.2 grs. 2;
alcula la 5ormalidad de$ 53 ) B)4; A 93 B(.?4; A )63> B>4; A lB3;>B'4; A 5a>#3? B(.24; A 5al B)4;.
Kta$ )5 A (.?5 A 25 A >4 A './5 A )5. <;
Cue volumen de solución ocuparan > equivalentes de soluto de una solución ?5.
Kta$ (.<= litros. /;
Cue m Bmolalidad; tendrá una solución que se preparo colocando )( gramos de 5a3 en ))(( ml de agua.
Kta$ (.))< molal. D;
omo prepararía ) litros de una solución (.? 4 a partir de otra que es ? 4.
Kta$ Tomamos )(( ml de la más concentrada y la diluimos !asta llegar a ) litros de v olumen. '(; Cue molaridad tendrá una solución que fue preparada aadiendo ?2 grs. de aB3;) al
Kta$ (.''<4.
0i-eo e1'licativo -el tema con e&em'los %esueltos2 "e '%esentamos nuest%o Li/%o Elect%ónico -e Qu!mica 3ene%al2 Es un com'acto -e los "emas m4s /usca-os -e Qu!mica2 I-eal 'a%a Alumnos y $%o5eso%es( ya ue contiene tanto la 'a%te "eó%ica como la $%4ctica -e ca-a tema -esa%%olla-o2 E&e%cicios %esueltos y e1'lica-os 'aso a 'aso2 Ent%a aho%a y ente%ate -el conteni-o2 A-ui%ilo a un '%ecio inc%e!/le2 En la siguiente -i%ección 6e/ encont%a%as el lin7 'a%a acce-e% al vi-eo e1'licativo -e e&e%cicios %esueltos en a'oyo a tu a'%en-i8a&e2
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