13b. soluciones

13.3 13.3 SolucionesSoluciones

Las soluciones se caracterizan por poseer dos Las soluciones se caracterizan por poseer dos tipos de componentes:tipos de componentes: solutosoluto o sustancia o sustancia disuelta, también denominada disuelta, también denominada fase dispersafase dispersa y ely el solventesolvente o o medio dispersantemedio dispersante..

Soluciones

estado fases ejemplo

Gaseoso gaseosa – gaseosa Mezclas gaseosas

Líquido líquida – gaseosa amoníaco en agua

líquida – líquida alcohol en agua

líquida – sólida agua con sal Sólido sólida – gaseosa hidrógeno en níquel

sólida – sólida cobre - oro (aleación)

Las disoluciones se forman cuando las fuerzas Las disoluciones se forman cuando las fuerzas de atracción entre el soluto y el solvente son de atracción entre el soluto y el solvente son comparables en magnitud con las que existen comparables en magnitud con las que existen entre las partículas en solución entre sí, o entre las partículas en solución entre sí, o entre las partículas del solvente.entre las partículas del solvente.

El proceso de disolución

Cuando dos o más sustancias líquidas forman una Cuando dos o más sustancias líquidas forman una solución se dice que son miscibles. Si al solución se dice que son miscibles. Si al mezclarse forman más de una fase se dice que mezclarse forman más de una fase se dice que son inmiscibles. son inmiscibles.

Miscibilidad y solubilidad

Solubilidad

La cantidad de soluto que se necesita para formar La cantidad de soluto que se necesita para formar una disolución saturada en una determinada una disolución saturada en una determinada cantidad de solvente se conoce como solubilidad cantidad de solvente se conoce como solubilidad de ese soluto.de ese soluto.

I2 + H2O I2 + CCl4KMnO4

H2O

Curvas de solubilidad

Factores que afectan la solubilidad

Interacciones soluto - solventeInteracciones soluto - solvente

Sustancias polares Sustancias polares son solubles en son solubles en solventes polares y solventes polares y las no polares son las no polares son solubles en solventes solubles en solventes no polares. Esto se no polares. Esto se expresa como:expresa como:

" lo semejante " lo semejante disuelve lo disuelve lo

semejante ".semejante ".

TemperaturaTemperatura

Para los sólidos en líquidos, generalmente un Para los sólidos en líquidos, generalmente un aumento de temperatura aumenta la solubilidad. aumento de temperatura aumenta la solubilidad. En los gases ocurre el proceso inverso. En los gases ocurre el proceso inverso.

Sólido + Líquido SoluciónSólido + Líquido Solución ∆∆H > 0H > 0

Gas + Líquido SoluciónGas + Líquido Solución ∆∆H < 0H < 0


PresiónPresión

La presión sólo tiene un efecto importante sobre la La presión sólo tiene un efecto importante sobre la solubilidad de los sistemas gas - líquido. solubilidad de los sistemas gas - líquido.


Estado de agregación o subdivisiónEstado de agregación o subdivisión


TemperaturaTemperatura

Factores que favorecen la solubilidad

AgitaciónAgitación

Factores que favorecen la solubilidad

Muy pocos de los materiales que se Muy pocos de los materiales que se encuentran en la vida diaria son sustancias encuentran en la vida diaria son sustancias puras; la mayoría de ellos están puras; la mayoría de ellos están constituidos de varias sustancias. constituidos de varias sustancias.

Diferentes tipos de soluciones

Al formarse una solución, se pueden presentar Al formarse una solución, se pueden presentar tres tipos de composición o dispersión de tres tipos de composición o dispersión de acuerdo con su tamaño particular:acuerdo con su tamaño particular:

soluciones verdaderas

suspensiones mecánicas

dispersiones coloidales

Diferentes tipos de soluciones

Soluciones de diferente concentración

La masa de soluto La masa de soluto contenido en una contenido en una determinada masa determinada masa de solvente o de de solvente o de un determinado un determinado volumen de volumen de solución, puede solución, puede expresarse en expresarse en forma cualitativa o forma cualitativa o cuantitativacuantitativa diluida

concentrado

Precipitado AgCl (s)

Disolución saturada: Ag+(aq) y Cl- (ac)Disolución

Ag(NH3)2+ (aq) y Cl- (ac)

CuantitativamenteCuantitativamente::

solu

ció

n

insatu

rada

solv

ente

100 g

T = 25°C

+ soluto

Son aquellas soluciones en Son aquellas soluciones en que la relación soluto - que la relación soluto - solvente está muy por solvente está muy por debajo de la capacidad de debajo de la capacidad de solución que tiene el solución que tiene el solvente.solvente.

Solución insaturadaSolución insaturada



Son aquellas que se Son aquellas que se encuentran en un equilibrio encuentran en un equilibrio dinámico (dinámico (⇔⇔) con el soluto ) con el soluto no disuelto. no disuelto.

+ soluto máximo

solv

ente

100 g

solu

ció

n sa

tura

da

T = 25°C

Solución saturadaSolución saturada


so

lució

n

insa

tura

da

solv

ente

100

g

+ soluto máximo

solu

ció

n

sa

tura

da

T = 25°C T = 25°C

T =

90

°C

so

lució

n

sob

resa

tura

da


Contienen mayor cantidad Contienen mayor cantidad de soluto del que el de soluto del que el solvente pued recibir. solvente pued recibir.


• Porcentaje masa - masa (% m mPorcentaje masa - masa (% m m -1-1 o % m / m): o % m / m):

indica la masa de soluto disuelto en 100 gramos de indica la masa de soluto disuelto en 100 gramos de solución y se expresa como:solución y se expresa como:

Unidades de concentración

100 solución de masa

soluto de masa1%mm ×=−

• Porcentaje masa - volumen (% m vPorcentaje masa - volumen (% m v -1 -1 o % m / v): o % m / v):

indica la masa de soluto disuelto en 100 mililitros indica la masa de soluto disuelto en 100 mililitros de solución y se expresa como:de solución y se expresa como:

100 solución de vol.

soluto de masa1%mv ×=−


• Porcentaje volumen - volumen (% v vPorcentaje volumen - volumen (% v v -1 -1 o % v / v): o % v / v):

indica el volumen en mL de soluto disuelto en 100 indica el volumen en mL de soluto disuelto en 100 mL de solución y se expresa como:mL de solución y se expresa como:

100 solución de vol.

soluto de vol.1%vv ×=−


• Molaridad (M): Molaridad (M): es el número de moles de soluto por litro de es el número de moles de soluto por litro de

solución, se expresa como:solución, se expresa como:

solución de mL) (1000 litro 1soluto de molesM=


• Molalidad (m): Molalidad (m): se define como el número de moles de soluto se define como el número de moles de soluto

por kilogramo de solvente, se expresa como:por kilogramo de solvente, se expresa como:

solvente de g) (1000 kg 1soluto de molesm=


• Normalidad (Normalidad (N):N): es el número de equivalentes gramo de soluto es el número de equivalentes gramo de soluto

por litro de solución, se expresa como:por litro de solución, se expresa como:

solución de mL) (1000 litro 1soluto de g. equiv.#N=

−−+=e# o,OH#,H#

MM g. equiv.#


• Otras relaciones matemáticas de utilidad

DiluciónDilución

Se pueden preparar soluciones de menor Se pueden preparar soluciones de menor concentración a partir de otras que contengan concentración a partir de otras que contengan mayor cantidad de soluto, a esto se le mayor cantidad de soluto, a esto se le denomina dilución. denomina dilución.

ol.2)(conc.2)(vol.1)(conc.1)(v =

2v

2c

1v

1c •=•


• Otras relaciones matemáticas de utilidad

Conversión de Molaridad a NormalidadEEs posible relacionar estos dos conceptos de s posible relacionar estos dos conceptos de concentración.concentración.

−−+=

=

e# o OH,H#MMoequiv.gram#

solución litrooequiv.gram#N

11

solución litromolesM=

-e # ,1-OH ,1+H #

NM=NMN/1M

==


13.413.4Propiedades Propiedades coligativascoligativas

• Dependen de la concentración de las partículas Dependen de la concentración de las partículas componentes y componentes y nono de su naturaleza. de su naturaleza.

Propiedades Coligativas

Son:Son: ↓ ↓ de la presión de vaporde la presión de vapor

↓ ↓ en el punto de congelaciónen el punto de congelación

↑ ↑ del punto de ebullición del punto de ebullición

↑ ↑ en la presión osmóticaen la presión osmótica

• Presión de vapor de las solucionesPresión de vapor de las soluciones • Los solutos no iónicos, no volátiles (por ejemplo Los solutos no iónicos, no volátiles (por ejemplo

la glucosa Cla glucosa C66HH1212OO66 o la urea (NH o la urea (NH

22))22CO) al disolverse CO) al disolverse en un solvente líquido como el agua hacen que la en un solvente líquido como el agua hacen que la presión de vapor de la solución descienda. Este presión de vapor de la solución descienda. Este fenómeno cumple con la ley de Raoult que fenómeno cumple con la ley de Raoult que establece que:establece que:

•““en soluciones diluidas la disminución de la en soluciones diluidas la disminución de la presión de vapor es proporcional a la fracción presión de vapor es proporcional a la fracción molar del soluto o en su defecto la presión de molar del soluto o en su defecto la presión de vapor de la solución es proporcional a la fracción vapor de la solución es proporcional a la fracción molar del solvente”. molar del solvente”.


• La ley de Raoult se puede expresar como:La ley de Raoult se puede expresar como:

AX 0

APP=

P = presión totalP = presión total

PP0 0 = presión vapor= presión vapor

X = fracción molarX = fracción molar

aguanazucarnazucarn

soluto X +=

aguanazucarnaguan

solvente X +=


• La elevación del punto de ebullición es La elevación del punto de ebullición es directamente proporcional al número de directamente proporcional al número de moles de soluto en una masa de solventemoles de soluto en una masa de solvente..

m eb

K = eb

T ×∆ KKebeb = cte ebulloscópica molal = cte ebulloscópica molal

m = molalidadm = molalidad

• El punto de congelación de una solución El punto de congelación de una solución generalmente es más bajo que el punto de generalmente es más bajo que el punto de congelación del solvente purocongelación del solvente puro..

m cK = cT ×∆KKcc = cte crioscópica molal = cte crioscópica molal

m = molalidadm = molalidad


• La concentración del soluto afecta los cambios La concentración del soluto afecta los cambios en el punto de congelación y ebulliciónen el punto de congelación y ebullición..


Diagrama de fases para el solvente puro y la solución

fΔT

ebΔT

• Presión osmótica y masa molar del solutoPresión osmótica y masa molar del soluto

Cuando el solvente y la solución están separados Cuando el solvente y la solución están separados por una membrana semipermeable que permite el por una membrana semipermeable que permite el paso de las moléculas del solvente, se desarrolla paso de las moléculas del solvente, se desarrolla una presión denominada una presión denominada osmóticaosmótica en la soluciónen la solución..


• Diagrama de osmosis

M ∝πTR M=π

TR n = V o TR Vn ππ =

TR MMg V =π


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