Soluciones Quimicas

Composición de una disolución

Una disolución es una mezcla homogénea de dos o más sustancias que tiene las siguientes partes:

El disolvente: usualmente es la sustancia que se encuentra en mayor concentración en la mezcla.

El o los solutos: son el o los componentes minoritarios de la mezcla, y decimos que se han disuelto en el disolvente.

Por ejemplo, cuando disolvemos una pequeña cantidad de sal en una mayor cantidad de agua, decimos que el agua es el disolvente y la sal es el soluto.

Todas aquéllos disoluciones en las cuales el agua es el disolvente, se llaman disoluciones acuosas.

Una de las más importantes propiedades del agua es la capacidad de disolver una gran cantidad de sustancias.

Para poder trabajar con una disolución, es necesario:

1. conocer su composición y

2. tener una manera de expresar dicha composición.

Clasificación de las disoluciones

Podemos clasificar a las disoluciones en dos grandes grupos:

Electrolíticas

• Son disoluciones de compuestos iónicos o polares en disolventes polares.

• Los solutos se disocian en disolución para formar iones

• Pueden disociarse completamente (electrolitos fuertes)

• Pueden disociarse parcialmente (electrolitos débiles)

• Son disoluciones que conducen la electricidad

No electrolíticas

• Son disoluciones de compuestos covalentes o en disolventes no polares

• Los solutos no se disocian, solamente se dispersan

• Son disoluciones que no conducen la electricidad

Concentración de las disoluciones

La concentración se refiere a las cantidades relativas de los componentes de una disolución, expresada en cualesquiera unidades de cantidad de materia en que se quiera expresar.

Fracción en peso: Fracción del peso total de la disolución debida al soluto.

Es el número relativo de unidades de peso del soluto por cada unidad de peso de la disolución.

Se pueden emplear todas las unidades convencionales de peso (no se pueden emplear las unidades de moles) siempre que sean las mismas para soluto y disolución.

Son independientes de la temperatura!

Ejemplo:

¿Cuál es la fracción en peso de una disolución de 20g de NaCl en 180g de H2O?:

La respuesta debe ser "cuántos gramos de NaCl hay por gramo de disolución"

De manera que la fracción en peso de la disolución es 0,1.

Tanto por ciento en peso o % en peso: Porcentaje del peso total de la disolución debida al soluto.

Es el número relativo de unidades de peso del soluto por cada cien partes de disolución.

Ejemplo:

¿Cuál es el % en peso de una disolución de 20g de NaCl en 180g de H2O?:

La respuesta debe ser "cuántos gramos de NaCl hay en 100 g de disolución"

De manera que el NaCl está al 10% en la disolución.

Tanto por ciento en Volumen: Es el número relativo de unidades de peso del soluto por cada cien partes de disolución.

Si 10 mL de alcohol se disuelven en agua para hacer 200 mL de disolución, ¿cuál es su concentración?

%V = [(10 mL de soluto)/(200 mL de disolución)] x 100 = 5% en Volumen

Partes por millón (ppm): Es el número relativo de unidades de peso del soluto por cada millón de partes de disolución.

Esta escala se emplea para disoluciones muy diluidas.

En el caso del agua, se considera que las ppm de disoluciones muy diluidas es el número de mg de soluto por litro de disolución. Nótese que esta mezcla volumen y masa, que para el agua es correcto.

Fracción molar: Moles del soluto respecto al número total de moles de la disolución.

Esta escala se define así:

Donde XA es la fracción molar de la especie A.

En el caso de disoluciones binarias se cumple que: Xsoluto = 1 - Xdisolvente

Molaridad: Se define como el número de moles del soluto en un litro de disolución:

Esta es, probablemente, la escala de mayor uso en química.

Esta escala, que se representa con la letra M, se define así:

Esto quiere decir que una disolución 1,0 molar (1,0 M) contiene 1,0 moles de soluto en cada litro de la disolución.

El símbolo C o c se emplea también para representar la molaridad.

Ejemplo:

¿Cuál es la molaridad de una una disolución de 20 g de NaCl en 180 mL de agua?

Primero debemos saber cuantas moles son 20 g de NaCl:

nNaCl = 20/58,5 = 0,34 moles

Ahora determinamos la concentración de la disolución, suponiendo que el volumen de agua no varía en el proceso de disolución:

M = (0,34 moles de NaCl)/(0,18 L de disolución) = 1,89M

Molalidad: Es la cantidad de soluto (medida en moles) disuelta en cada Kilogramo de disolvente.

Esta escala se define así:

Esta cantidad no cambia al cambiar la temperatura o la presión.

Ejemplo:

¿Cuál es la molalidad de una disolución de 3,2g de CH3OH en 200g de agua?

Peso Molecular del soluto = 12 + (4 x 1) + 16 = 32

nmoles de soluto = 3,2/32 0,1 moles

m (0,1 moles de soluto)/(0,2 Kg de disolvente) = 0,5 m

Algunas transformaciones

Molalidad a fracción molar: Se puede llevar a cabo con esta fórmula:

donde Xs es la fracción molar de soluto, m es la molalidad y PMd es el peso molecular del disolvente.

Molalidad a molaridad: Puede utizarse la siguiente fórmula:

Donde s es el soluto.

Estequiometría de disoluciones. Cálculos.

Nos basamos en los mismos criterios que en los cálculos en estequiometría de reacciones, pero ahora tendremos que determinar el número de moles dependiendo de la concentración de la disolución y del volumen de la disolución usados.

En consecuencia, es necesario tener suficiente habilidad en el manejo de concentraciones y en su relacción con masas o volúmenes.

Determinar la Molaridad con la Masa y el Volumen. Ejemplo:

Calcular la molaridad de una disolución de 2,12 g de KBr en 458 mL de disolución.

(Pesos Atómicos: K = 39,10, Br = 79,90).

1) Calcular el número de moles de KBr presentes:

(Peso Molecular del KBr = 119,00)

2) Convertir los mL de disolución en litros:

3) Usar la fórmula para calcular la molaridad:

Determinar los Moles a partir del Volumen y la Molaridad. Ejemplo:

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