Tema V. Soluciones Prof. Audrey Tovar

UNIVERSIDAD DE ORIENTE

UNIDAD DE CURSOS BÁSICOS

ASIGNATURA: QUÍMICA I

PROF. AUDREY TOVAR

TEMA V. SOLUCIONES

Solución

Es una fase que consta de dos o más límites en donde no existe evidencia de

sedimentación, las cuales se pueden separar mediante procedimientos físicos. Es una

mezcla homogénea de dos o más sustancias.

Se pueden distinguir 6 tipos de soluciones según el estado físico original (sólido,

líquido y gaseoso) en los componentes.

Tipos de soluciones

Componente 1 Componente 2 Ejemplos

Gas Gas Aire

Gas Líquido Agua gaseosa (CO2 en H2O)

Gas Sólido H2 gaseoso en Paladio (Pd)

Líquido Liquido Etanol en H2O

Sólido Líquido NaCl en H2O

Sólido Sólido Bronce (Cu/Zn) y Soldadura

(Sn/Sb)

Componentes de una solución:

Soluto: es la materia dispersa y se encuentra

generalmente en menor cantidad en la solución

(existen excepciones donde el soluto está presente en

mayor cantidad).

Solvente: Es el medio dispersante de la disolución.

Normalmente, el disolvente establece el estado físico

de la solución, por lo que se dice que el disolvente es

el componente de una solución que está en el mismo

estado físico que la solución.

Tema V. Soluciones Prof. Audrey Tovar

Clasificación de las soluciones:

Solución saturada: contiene la máxima cantidad de un soluto que se disuelve en un

solvente en particular a una temperatura específica.

Solución no saturada: contiene menos cantidad de soluto de la que se puede disolver

Solución sobre – saturada: contiene más soluto que el que puede haber en una solución

saturada. Son muy inestables, con el tiempo una parte del soluto se separa de la solución

sobre saturada en forma de cristales.

Clasificación cualitativa

Soluciones diluidas: es la solución donde se

disuelve una pequeña cantidad de sustancia en

un volumen determinado de solvente.

Soluciones concentradas: es la solución donde

se aumenta de forma apreciable la sustancia

disuelta.

Concentración de soluciones

La concentración se refiere a la cantidad

de soluto que hay en una masa o volumen determinado de solución o solvente. Puesto que

términos como concentrado, diluido, saturado o insaturado son inespecíficos, existen

maneras de expresar exactamente la cantidad de soluto en una solución.

Unidades de concentración: es una medida de cantidad de soluto presente en cierta

cantidad de solvente y podemos expresarla en varias unidades.

Unidades físicas:

% m/m: nos indica la cantidad de soluto disuelto en 100gr de solución.

%m/m =

10 gr sto

100% m/m

90 gr ste

gr solución = gr sto + gr ste

% m/v: nos indica la cantidad de soluto expresada en gramos presentes en 100 ml de

solución.

Tema V. Soluciones Prof. Audrey Tovar

%m/v =

Factor de conversión

Densidad: es la masa de una sustancia contenida en una unidad de volumen.

d= m/v

% v/v: nos indica la cantidad de soluto expresada en mililitros que se encuentran presentes

en 100 mililitros de solución.

%v/v =

x100

Unidades Químicas de concentración

M: molaridad

m: molalidad

N: normalidad

X: fracción molar

Molaridad: nos indica el número de moles de soluto que se encuentran presentes en un

litro de solución.

n° moles=

Molalidad: nos indica el número de moles de soluto que hay presentes en un kilogramo de

solvente.

Normalidad: nos indica el número de equivalen=tes gramos de soluto en un litro de

solución.

Tema V. Soluciones Prof. Audrey Tovar

Pesos equivalentes

Para ácidos: se obtiene dividiendo la masa molar entre el número de hidrógenos

sustituibles o reemplazables.

Ejemplo:

Peso equivalente H2SO4 = Masa molar/2

Para bases: se divide el peso molar de la base entre el número de OH presentes.

Ejemplo:

Peso equivalente Ca(OH)2 = Masa molar / 2

Para sales: se obtiene dividiendo el peso molar de la sal entre el estado de oxidacuón del

catión.

Ejemplo:

Peso equivalente Na2SO4 = Masa molar/2x1

1 porque el estado de oxidación del catión que es el sodio es 1

Se multiplica por dos porque hay dos átomos de sodio.

Fracción molar: Indica la relación que hay entre los moles de un determinado

componente, ya sea soluto o solvente en función de los moles totales de la solución.

Tema V. Soluciones Prof. Audrey Tovar

Moles de sol = moles de sto + moles de ste

Xsol = Xsto + Xste

1= Xsto + Xste

Preparación de soluciones

Las soluciones se pueden preparar por pesada, por dilución o mezclas. Cuando se

dispone de un soluto sólido, la solución se prepara pesando una masa dada de soluto, para

luego añadir suficiente solvente para enrasar hasta el aforo del matraz volumétrico. Sin

embargo, también es posible preparar soluciones por dilución cuando se dispone de una

solución concentrada, a partir de la cual se han de preparar soluciones de menor

concentración. Y por último las mezclas cuando se mezclas dos o más soluciones de un

mismo soluto.

Por disolución tenemos:

C1xV1 = C2xV2

Dónde concentración 1 y volumen 1 (C1V1) corresponde a la solución concentrada y

concentración 2 y volumen 2 (C2V2) corresponde a la solución diluida.

Tema V. Soluciones Prof. Audrey Tovar

Para mezclas:

=

n= MxV N=n°eqxM

Titulación ácido - base

La titulación es un método para determinar la cantidad de una sustancia presente en

solución. Una solución de concentración conocida, llamada solución valorada, se agrega

con una bureta a la solución que se analiza. En el caso ideal, la adición se detiene cuando se

ha agregado la cantidad de reactivo determinada en función de un cambio de coloración en

Tema V. Soluciones Prof. Audrey Tovar

el caso de utilizar un indicador interno, y especificada por la siguiente ecuación de la

titulación.

NA VA = NB VB

A este punto se le llama punto de equivalencia.

En términos generales la reacción entre cantidades equivalentes de ácidos y bases se

llama neutralización o reacción de neutralización, la característica de una reacción de

neutralización es siempre la combinación de hidrogeniones que proceden del ácido, con

hidroxiliones procedentes de la base para dar moléculas de agua sin disociar, con liberación

de energía calorífica como calor de neutralización y formación de una sal.

En una expresión como la siguiente expresión:

Ácido + Base → Sal + Agua

Un caso particular sería la reacción entre un ácido fuerte (HNO3) y una base

débil (Na2CO3).

2HNO3 + Na2CO3 → 2 NaNO3 + CO2 + H2O

Ejercicios propuestos:

1. Cuantos gramos de NaOH y de H2O se necesitan para preparar 95 gr de una

solución de NaOH al 20%m/m?

2. ¿Qué M tiene una solución la cual se preparó disolviendo 6gr de Al(OH)3 en

500 ml de solución?

3. Se preparó una solución disolviendo 50 gr de NaOH en suficiente agua hasta

obtener 500ml. Si la densidad de la solución es 1,4 gr/ml ¿cuál es la molaridad?

4. Se disuelve 45 gr de hidróxido de magnesio, Mg(OH)2 en 200 gr de agua. Si la

densidad de la solución es de 1,03 g/ml y la densidad del agua 1g/ml. Determine

la concentración de la solución en %v/v, %m/m, eq-g/lts, Xsto.

Tema V. Soluciones Prof. Audrey Tovar

5. Una solución de ácido sulfúrico H2SO4 contiene 571,6g de H2SO4 por litro de

solución y tiene una densidad de 1,329g/ml. Calcule la concentración de la

solución en %m/m, mol/kgste, mol/lts, Xste.

6. Se tiene una solución acuosa de fosfato de sodio, Na3PO3, de concentración

2,26m y densidad 1,24g/ml. Cuál será la concentración de la solución expresada

en %v/v, m/v, mol/lts.

7. ¿Qué volumen de una solución acuosa de KOH al 18%m/m y densidad

1,09g/ml, contiene 25 g de KOH?

8. ¿Cuántos gramos de cloruro de sodio NaCl se deben disolver en 200 gr de agua

para obtener una solución acuosa de NaCl al 31%m/m?

9. ¿Qué masa de sacarosa C12H22O11, debe disolverse en 200 gr de agua para

obtener una solución acuosa de sacarosa, C12H22O11 cuya concentración sea

0,250mol/kgste?

10. ¿Cuál es la molalidad de una solución de ácido fluorhídrico comercial, HF, que

contiene una concentración de 55%m/m?

11. ¿Cuántos gramos de cloruro de calcio hexahidratado, CaCl26H2O, y de agua,

H2O se necesitan para preparar 500ml de una solución acuosa de CaCl2 al

10%m/M?

12. ¿Cuántos gramos de ácido sulfúrico (H2SO4), se necesitan para preparar

1500ml de una solución al 1.5 N?

13. ¿Qué volumen debes de tomar de una disolución 2 M de ácido nítrico HNO3

para preparar 200 cm3 de otra que sea 0,5 M del mismo ácido?

14. Se mezclan 250 ml de una solución acuosa de ácido sulfúrico (H2SO4) de

concentración 3.97 mol/l con 120 ml de una solución acuosa de H2SO4 de

concentración 1.86 eq/l.

a. Determine la concentración de la mezcla en mol/l.

b. Sí se toman 180 ml de la solución preparada anteriormente y se diluye con

agua hasta completar 400 ml de solución. Determine la concentración de la

solución diluida en eq/l.

15. En un matraz aforado de 500ml de capacidad se mezclan:

a. 50 gr de hidróxido de aluminio, Al(OH)3.

Tema V. Soluciones Prof. Audrey Tovar

b. 130ml de solución de hidróxido de aluminio, Al(OH)3 de concentración 2,86

mol/l.

c. 260 ml de hidróxido de aluminio, Al(OH)3 de concentración 21,34%m/m y

densidad de 1,25 g/ml.

Luego se completa con agua hasta la línea de aforo. Determine la

concentración de la solución en mol/l.

16. Se mezclan :

a. 120 ml de una solución de carbonato de sodio, Na2CO3, al 25%m/m y

densidad 1,64g/ml.

b. 70ml de una solución de carbonato de sodio, Al(OH)3, de concentración 2

mol/l.

c. 200ml de una solución de carbonato de sodio, Al(OH)3, de concentración 3

mol/kg de solvente y densidad 1,20 gr/ml.

Determine la concentración de la solución en eq-g/l.

17. En un matraz aforado de 100ml de capacidad se introducen:

a. 43,8gr de hidróxido de Bario, Ba(OH)2.

b. 0,155 moles de hidróxido de Bario, Ba(OH)2.

c. 0,105 equivalente gramos de hidróxido de Bario, Ba(OH)2.

d. 210ml de una solución de hidróxido de Bario, Ba(OH)2 de concentración 1,5

mol/l.

e. 150ml de una solución de hidróxido de Bario, Ba(OH)2 de concentración 6,2

eq-g/l.

Se completa con agua hasta la línea de aforo. ¿Cuál será la concentración en

eq-g/l de la solución resultante?

18. Una solución de hidróxido de sodio (NaOH), de concentración 0.15 mol/l, con

un volumen de 42 ml, neutralizan 50ml de una solución de ácido clorhídrico

(HCl). ¿Cuál es la molaridad del HCl?

19. ¿Qué volumen de HCl 0,5 N será necesario para neutralizar 20cc de NaOH

0,1N.

20. ¿Cuántos gramos de KOH se necesitan para neutralizar 50cc de solución H2SO4

0,4N?