Química – Soluciones

Introducción

Es interesante poder afirmar que la química es
una de las ciencias fácticas concretas importante para
poder entender la aplicación de la misma en el mundo que
nos rodea en base al aprovechamiento de nuestros recursos
naturales y en las distintas soluciones químicas, que
muchas veces sin darnos cuenta vivimos rodeados de ellas, por
ejemplo, las gaseosas no son otra cosa que soluciones azucaradas
con conservantes. Por otro lado, muchos médicos en nuestro
medio tratan distintas enfermedades con suero fisiológico,
que no es más que la denominada dextrosa, que es una
solución de glucosa. Por lo general, los estudios
teóricos y experimentales han permitido establecer, que
los líquidos poseen propiedades físicas
características entre ellos cabe mencionar: La densidad,
la propiedad de ebullir, congelar y evaporar, etc. Cada
líquido presenta valores constantes para cada una de estas
propiedades.

Cuando un soluto y un solvente dan origen a una
solución, la presencia del soluto determina una
modificación de estas propiedades con relación a su
estado normal en forma aislada, es decir, líquido puro,
estas modificaciones se conocen como propiedades de una
solución a su vez esta se clasifica en propiedades
constitutivas y propiedades coligativas, las cuales son:
Presión de vapor, punto de ebullición,
congelación de soluciones y presión
osmótica.

Objetivos

Objetivo general

Las soluciones químicas son
indispensables para el funcionamiento de un laboratorio. Los
químicos preparan soluciones de diferente
concentración y las guarda, con la finalidad de poderlas
utilizar cuando las requiera en forma inmediata.

Objetivos particulares

• Clasificar las soluciones de acuerdo al
  estado del soluto y del disolvente.

• Analizar y describir las principales
características de las mismas.

• Identificar, analizar y describir
las propiedades coligativas.

• Calcular y comparar los
parámetros vinculados con las propiedades coligativas,
incluyendo las desviaciones del comportamiento ideal.

• Resolver y proponer problemas en los
que intervengan propiedades coligativas.

• A. MARCO
  TEÓRICO

Soluciones

Es una mezcla de dos o más
sustancias que se han distribuido o dispersado en forma
homogénea habiéndose disgregado o disociado a nivel
átomo, iones o moléculas simples.

El cuerpo que se difunde se llama soluto o
sustancia químicamente pura, y el medio en que se realiza
dicha difusión se denomina disolvente o solvente. El
soluto por lo general se encuentra en menor proporción que
el disolvente o solvente.

Se ha comprobado experimentalmente que la
solución adopta el estado físico del
disolvente.

• i. Soluto: Es el que
  disuelve contenido en menor cantidad pudiendo ser,
  sólido, líquido y gaseoso.

• ii.  Solvente: Es el que
  disuelve al soluto e interviene en mayor cantidad pudiendo
  ser sólido, líquido y gaseoso

Clases de
soluciones

• a) De acuerdo al estado
  físico

Las soluciones pueden ser sólidas,
líquidas y gaseosas. La solución no está
determinado por el estado de sus componentes.

-Solución gaseosa: Aire o cualquier
otra mezcla entre gases

-Solución líquida: Salmuera,
alcohol en agua.

-Solución sólida: Acero,
plata en oro, amalgama.

• b) De acuerdo a la cantidad de
  sus componentes

Si queremos identificar una solución
no solo es necesario los componentes que lo forman, sino
también sus cantidades relativas. Por lo tanto diremos que
estos son:

-Diluidas: Es cuando la cantidad del soluto
es pequeño con respecto al volumen total de la
solución.

-Concentradas: Es cuando la cantidad de
soluto es grande con respecto al volumen de la
solución.

-Saturada: Es aquella solución que
alcanzado su máxima concentración a una
temperatura, es decir que no admite más soluto que este
empiece a precipitar.

-Sobresaturadas: Cuando la solución
contiene mayor cantidad de soluto que la que indica su
solubilidad para una determinada temperatura

De acuerdo a sus propiedades
químicas

1. ACIDOS: Liberan hidrógeno
(H*)

Ejemplo:

H2SO4 en agua

2. BÁSICAS: Liberan iones
(OH)

Ejemplo:

Na (OH) en H20

3. NEUTRAS:

H*= (OH)

Ejemplo:

Benceno en tolueno

4. OXIDANTES: Ganan electrones con
la facilidad de procesos rédox.Ejemplos:

K (MnO4) en H2O

5. REDUCTORES: Pierden electrones
con facilidad en proceso rédox.Ejemplos:

Na2SO3 en H2O

Concentración de las
disoluciones

Es la cantidad del soluto presente en una
cantidad de disolvente, o en una cantidad dada de
disolución.

CONCENTRACIONES FÍSICAS:

ÁCIDO: valencia= # "H"

BASE: valencia = # "OH"

ÓXIDO O SAL: valencia=carga
iónica (+) o (-)

3. RELACIÓN ENTRE NORMALIDAD Y
MOLARIDAD:

N = M. valencia

4. MOLALIDAD (m: mol/kg)

Propiedades
coligativas o colectivas

Son aquellas que dependen del número
de partículas (moléculas, átomos o iones)
disueltas en una cantidad fija de solvente. Las cuales
son:

– Descenso en la presión de vapor
del solvente,

– Aumento del punto de
ebullición,

– Disminución del punto de
congelación,

– Presión
osmótica.

Es decir, son propiedades de las soluciones
que solo dependen del número de partículas de
soluto presente en la solución y no de la naturaleza de
estas partículas.

IMPORTANCIA DE LAS PROPIEDADES
COLIGATIVAS

Las propiedades coligativas tienen tanta
importancia en la vida común como en las disciplinas
científicas y tecnológicas, y su correcta
aplicación permite:

A) Separar los componentes de una
solución por un método llamado destilación
fraccionada.

B) Formular y crear mezclas
frigoríficas y anticongelantes.

C) Determinar masas molares de solutos
desconocidos.

D) Formular sueros o soluciones
fisiológicas que no provoquen desequilibrio hidrosalino en
los organismos animales o que permitan corregir una
anomalía del mismo.

E) Formular caldos de cultivos adecuados
para microorganismos específicos.

F) Formular soluciones de nutrientes
especiales para regadíos de vegetales en
general.

Disolución ideal

Es aquella en la que las moléculas
de las distintas especies son tan semejantes unas a otras que las
moléculas de uno de los componentes pueden sustituir a las
del otro sin variación de la estructura espacial de la
disolución o de la energía de las interacciones
intermoleculares.

Presión de vapor

Las moléculas de la fase gaseosa que
chocan contra la fase líquida ejercen una fuerza contra la
superficie del líquido, fuerza que se denomina
PRESIÓN DE VAPOR, que se define como la
presión ejercida por un vapor puro sobre su fase
líquida cuando ambos se encuentran en equilibrio
dinámico.

Punto de
ebullición

Es aquella temperatura en la cual la
presión de vapor de líquido iguala a la
presión de vapor del medio en el que se encuentra
.Coloquialmente, se dice que es la temperatura a la cual la
materia cambia de estado líquido al estado
gaseoso.

Ejemplo: A nivel del mar, la presión
atmosférica es alta por lo tanto el agua hierve
a100°C.

Congelación de
soluciones

Es aquella temperatura en la cual las
moléculas de un compuesto pasan del estado líquido
al estado sólido. Este fenómeno se debe a la
agrupación de las moléculas, las cuales se van
acercando paulatinamente disminuyendo el espacio intermolecular
que las separa hasta que la distancia sea tal que se forma el
sólido.

Presión
osmótica

La presión osmótica
puede definirse como la presión que se debe aplicar a una
solución para detener el flujo neto de disolvente a
través de una membrana semipermeable. La presión
osmótica es una de las cuatro propiedades coligativas de
las soluciones (dependen del número de partículas
en disolución, sin importar su naturaleza).

• B. MARCO
  PRÁCTICO

MOLARIDAD (ejercicios)

• 1. ¿Cuál es la
  molaridad de 85.0 ml de una solución de etanol
  (C2H5OH) que contiene 1.77g de esta sustancia?

• 2. ¿Qué volumen (en
  ml) de una disolución de Na (OH) 0.315M contiene 6.22g
  de Na (OH)?

• 3. ¿Cómo
  prepararía 2.00x ml de una disolución de Na (OH)
  0.866M, a partir de una disolución stock de
  5.07M?

¿Cuál es la normalidad de una
solución de hidróxido de amonio que contiene 600g
en un litro y medio de solución de agua
destilada?

Primero encontramos la molaridad

Luego reemplazamos en la relación
entre normalidad y molaridad

N = molaridad x valencia

N = 11.428 mol/litro x 1 = 11.428
equivalente/litro (respuesta)

MOLALIDAD (ejercicios)

• 1.  ¿Cuál es
  la Molalidad de una solución que contiene 65 g de
  azúcar disueltos en 225 g de agua? (pm =
  342g)

• 2. Calcula la molalidad de una
  disolución que se prepara mezclando 125g de sulfuro
  potásico (S) y 3Kg de agua. Datos: masas
  atómicas K=19 y S=32

• 3. La molalidad de una
  solución de alcohol etílico, en agua es 2.4 m
  ¿Cuántos gramos de alcohol se disuelven en 5.5
  kg de agua? (pm =46.1 g)

Acá nos dan la molalidad pero piden
hallar el soluto en gramos

Ejercicio adicional

Calcular la molaridad, normalidad, molalidad de 2 litros
de una solución acuosa de permanganato de potasio cuya
densidad es 1.25 g/ml y contiene 40% en peso de permanganato
(K=39, Mn =55)

D= M/V

Volumen de la solución= 2litros

Densidad de solucion=1.25 g/ml

x

1.25 g/ml
x 2000 ml

2500
g

x 2500g = 1000g

= x 2500g = 1500g

Hallando la Molaridad

Hallando la normalidad

N= M x valencia

N= 3.2 X 1 = 3.2 equivalente/litro
(respuesta)

Hallando la molalidad

Conclusiones

• Las soluciones intervienen en la vida
  diaria directa e indirectamente ayudándonos a
  determinar los moles en litros y kilogramos.

• Las soluciones químicas son
  indispensables para el funcionamiento de un
  laboratorio

Bibliografía

Chang. R. (2010). Décima
Edición. Mc Graw-Hill/Interamericana Editores, S.A. de
c.v.

Beristain B.B., Camacho F.P.,
Domínguez O. M.A .Química II, Ed.
Compañía Editorial Nueva Imagen, México,
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Garritz A. y Chamizo J.A. Química,
Ed. Addison Wesley Iberoamericana, México,
1998.

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Orgánica, Ed. Mc Graw Hill, Primera Edición,
1999.

Burns A. Ralph. Fundamentos de
Química I, Ed. Prentice Hall Hispanoamericano, S.A.,
Segunda Edición, México, 1996.

Autor:

Elvis Eli Tarrillo Campos