Repaso de Sistemas de

concentración molarProf. José A. Pérez

Química Analítica

1

Unidades de Concentración

molaridad, molalidad, % masa, % volumen,

%masa/volumen, partes por mil (ppmil), partes

por millón (ppm), partes por billón (ppb),

densidad y gravedad específica.

2

El proceso de disolución

Se forma una solución cuando una

sustancia se dispersa de manera uniforme

en otra.

La preparación de soluciones envuelve un equilibrio

que se denomina equilibrio dinámico.

Soluto + disolvente solucióndisolver

cristalización

3

Soluciones

Sólido en líquido

solución saturada - solución que está en equilibrio con un soluto no disuelto. Contiene la cantidad máxima de soluto que se puede disolver solubilidad- cantidad dada de soluto que se disuelve

para formar una solución saturada

solución insaturada – solución que no esta en equilibrio con respecto a una sustancia dada

solución sobresaturada – solución que contiene una cantidad mayor de soluto

4

Disolución de sólidos

iónicos en líquidos

Atracción soluto-disolvente Energía de la red – energía que possen los sólidos en la

red cristalina

Solvatación – interacción entre el soluto y las moléculas de disolvente, si el disolvente es agua ese proceso se conoce como hidratación.

Ej. Disolver NaCl en agua

Temperatura Para la mayoría de los sólidos iónicos un aumento en

temperatura lleva a un aumento en la solubilidad

5

Disolución de líquidos en

líquidos

Interacciones soluto-disolvente –

- Regla Igual disuelve Igual- las sustancias

con fuerzas de atracción similares suelen

ser mutuamente solubles.

- miscibles – pares de líquidos que se

mezclan en todas proporciones

- inmiscibles - pares de líquidos que no se

mezcla en ninguna proporción.

6

Disolución de gases en

líquidos Presión – la solubilidad de un gas aumenta

con aumento en presión

- Ley de Henry= Sg=kHPg

Temperatura

- gases – solubilidad disminuye al aumentar la temperatura

7

Formas de expresar

concentración

concentración – la

cantidad dada de

soluto por una

cantidad dada de

solvente o solución

Estas son:

% por masa

Molalidad

Fracciones de masa

ppm

Molaridad

Fracción molar

8

Por ciento por peso

100solución masa

soluto masapesopor % x

Masa solución = masa soluto + masa disolvente

Veamos ejemplos a continuación;

9

Ejemplos

Calcule el porciento por masa de NaOH

para una solución que se prepara

disolviendo 10.0g de NaOH en 150.0g de

H2O.

¿Cuántos g de NaCl hay en 150 mL de una

solución acuosa con una densidad de

1.10g/mL y que es 20.0% por masa en

NaCl?

10

Molalidad(m)

disolvente Kg

soluto molesm

Veamos ejemplos a continuación;

11

Determina la molalidad de una solución se

preparó disolviendo 5.67g de

glucosa(C6H12O6) en 25.2 g H2O.(Masa

molar C6H12O6=180.0g.mol)

¿ Cuál es la molalidad de una solución que

contiene 7.78g de urea((NH2)2CO) en 203g

H2O ?(masa molar (NH2)2CO = 60.06g/mol)

Ejercicios- asignación

12

Fracciones de Masa(partes

por millón y partes por billón)

Partes por millón(ppm)

solución L

soluto mg ppm

10solución masa

soluto masappm 6

x

Soluciones Diluidas

Veamos ejemplos

a continuación;13

Una solución se preparó disolviendo

0.0154g de NaCl en 350.0g de H2O.

Determina la concentración en ppm.

Una muestra de agua potable contiene

0.105ppm de plomo. ¿Cuántos g de Pb hay

en 1.0 L de esta muestra?

Ejercicios- asignación

14

Molaridad(M)

solución L

soluto molesM

Ejemplo: 12.0g de NaOH(Masa molar = 40.01g/mol) son colocados en un matraz volumétrico de 500.0mL. El matraz es llenado hasta la marca de calibración con agua. Determina la molaridad de la solución resultante.

15

Fracción Molar

Indica la relación entre los moles de un

componente y los moles totales en una

solución

Ej. solución AB

B moles A moles totalesmoles

totalesmoles

B molesX

totalesmoles

A molesX BA

Veamos ejemplos a continuación; 16

Una solución contiene 3.456g de KCl (Masa

molar74.55g/mol) en 350g de agua (Masa

molar 18.02g/mol).

Determine la fracción molar de agua y KCl

en la solución resultante.

Ejercicios- asignación

17

Conversión entre unidades

% por peso a

Molalidad Asumir 100 g solución

Masa soluto = % peso

Calcular masa

disolvente

= masa solución – masa

soluto

Calcular moles soluto

Calcular molalidad

Molalidad a % por peso

Asumir 1 kg de disolvente

Moles soluto = molalidad

Buscar masa de soluto

Buscar masa solución

= masa soluto(g) + masa

disolvente(g)

Buscar % por peso

18

Conversión entre unidades

Molaridad a % por

peso

Asumir 1.0 L de solución

Moles soluto= M

Buscar masa soluto

Buscar masa solución

m= (d)(vol. solución)

Buscar % peso

% por peso a

Molaridad Asumir 100 g solución

Masa soluto = % peso

Calcular moles soluto

Calcular Vol. solución

V= masa solución/d

Calcular molaridad

19

Conversión entre unidades

Molalidad a Molaridad

Asumir 1.0 Kg de

disolvente

Moles soluto = m

Buscar masa soluto

Buscar masa solución

Buscar V solución

V=msolución /d

Buscar Molaridad

Molaridad a Molalidad

Asumir 1.0 L de solución

Moles soluto = M

Calcular masa de soluto

Calcular masa de solución

m=(d x v)

Calcular masa disolvente

= masa solución – masa

soluto

20

Una solución es 20% por peso en H2SO4 y tiene una densidad de 1.14g/mL. Determina: Molalidad de la solución

Molaridad de la solución

Una solución es 1.5 M en KCl y tiene una densidad de 1.011g/mL. Determina la molalidad de la solución

Una solución es 0.273m en KCl. ¿Cuál es la molaridad de la solución si la densidad es 1.011g/mL?¿Cuál es el % por peso?

21

Ejercicio

Una solución acuosa es 30.2%en NH3 y

tiene un densidad de 0.982g/mL.(Masa

molar NH3=17.04g/mol) Determine:

Molalidad

Molaridad

Fracciones molares de todos los componentes

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Soluciones- concentración

y Propiedades coligativas

Son las propiedades

que dependen de la

cantidad de soluto

pero no del tipo de

soluto presente en una

solución

Estas son :

Depresión (disminución)

en la presión de vapor

Elevación en el punto

de ebullición

Depresión (disminución)

en el punto de

congelación

Presión osmótica

23

Disminución en la presión

de vapor

La adición de un soluto no volátil a un

solvente lleva a una disminución en la

presión de vapor de la solución resultante en

comparación con el solvente puro

Ley de Raoult PA = PºA XA

Donde:

PA = presión parcial de la solución

PºA = presión parcial del solvente puro

XA = fracción molar de solvente

24

Ejercicio

A 25ºC la presión de vapor del agua es

23.76mmHg. Determine la presión de vapor

a 25ºC de la solución que se prepara

añadiendo 5.67g de C6H12O6

(Mmolar=180g/mol) en 25.2g H2O

(Mmolar=18.02g/mol).

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Elevación en el punto de

ebullición y depresión en el

punto de congelación

Ebullición

Tb= Kb m

Donde:

Tb = Tb solución – Tb0

puro

Kb = constante de

elevación en el punto de

ebullición

m = molalidad

Congelación

Tf= Kf m

Donde:

Tf = Tf 0

puro – Tf solución

Kf = constante de

depresión en el punto de

congelación

m = molalidad

27

Ejercicio

Determine el punto de ebullición y el punto

de congelación de una solución que

contiene 4.76g de etilenglicol

(Mmolar=62.07g/mol) en 202 g H2O. KbH2O =

0.52ºC/m y KfH2O = 1.86ºC/m

28

Presión Osmótica

Osmosis – el flujo de solvente a través de una membrana semipermeable para igualar la concentración de soluto en ambos lados de la membrana. Membrana semipermeable = permite flujo de

solvente

29

Osmosis y presión osmótica

30

Presión osmótica() – propiedad coligativa

que es igual a la presión que cuando es

aplicada a la solución, paraliza o detiene la

osmosis .

=MRT

M= molaridad,

R = 0.08206atmL/Kmol,

T = temp. absoluta

31

Osmosis y presión osmótica

Isotónica: soluciones que tienen igual

concentración de soluto y por lo tanto igual

presión osmótica

Hipertónica: soluciones con mayor

concentración de soluto

Hipotónica: soluciones con menor

concentración de soluto. 32

Aplicaciones de la presión

osmótica

Determinar Masa Molar

Buscar

1. Molaridad -

RTM

soluto moles

soluto gramos Molar Masa 3.

xV(L)M moles 2.

33

Coloides

Dispersión de partículas de una sustancia en otra sustancia o solución.

Dos fases Fase dispersa

Fase contínua

Efecto Tyndall =reflejo de la luz por las partículas en un coloide

Coloide hidrofílico- son

coloides que se

dispersan facilmente

en agua

Coloide hidrofóbico no

se dispersan

facilmente en agua

34

Tipos de coloides

Aerosol- gotas de líquido o sólido disperso en un gas. Ej. niebla, humo

Emulsión- gotas de líquido dispersas en otro líquido o sólido. Ej.leche, mayonesa, mantequilla

Sólidos- partículas

sólidas dispersas en

líquido o sólido. Ej.

pintura,vidrio, rubí

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Ejercicios de práctica

asignación

Contestar los ejercicios 11.3 al 11.5 de la

página 406

Contestar los ejercicios 11.6 al 11.10 de la

página 409

Libro de Texto:

McMurray & Fay. (2009).General

Chemistry, 5th Ed.; Pearson Prentice Hall

Nota: Disponible en el CAI

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Referencias

Libro de Texto: McMurray & Fay. (2009).General Chemistry, 5th Ed.;

Pearson Prentice Hall – disponible en sala de reserva

Referencia adicional

Brown,Theodore; LeMay,H.; Bursten.B.; Murphy,C.;

Química: la ciencia central. 11th Ed.; (2009). México:

Pearson Educación. QD31.2 .B7818 2009

Nota: Disponibles en el CAI

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