UNIVERSIDAD INTERAMERICANA DE PUERTO RICO RECINTO DE BAYAMON DEPARTAMENTO DE CIENCIAS NATURALES Y MAT. PROF.MILLER
Pr egu gun n ta tass del capí cap ítu tull o 12: Contestar las preguntas y traerla al laboratorio. 1. 2. 3. 4.
5. 6. 7. 8. 9. 10. 11. 12. 13. 14. 15. 16. 17.
¿Qué es una disolución? Mencione los tipos fundamentales de disoluciones y dé ejemplos. ¿En cuáles estados de la materia las moléculas se mantienen unidas por atracciones intermoleculares? ¿Cuáles son las tres fuerzas relativa de tres tipos de interacciones con que una partícula de soluto puede reemplazar a una molécula de disolvente? Explique el proceso de disolución exotérmico Explique el proceso de disolución endotérmico ¿Cuándo dos líquidos son miscibles y dé ejemplo? ¿Qué significa la frase "lo semejante disuelve a lo semejante? Explique ¿qué significa la palabra dímero? Explique ¿porqué dos líquidos polares son miscibles? Los sólidos se pueden dividir en 4 categorías, ¿cuáles son? ¿Cómo se puede incrementar la solubilidad de los compuestos iónicos? ¿Cuáles tipos de cristales no se disuelven en disolvente polares o no polares? ¿Cuáles son las fuerzas relativamente débiles de atracción entre las moléculas de un cristal molecular? ¿Porqué la urea es mucho más soluble en agua y en etanol que en CCl4 o C6H6? Defina concentración. ¿Cuáles son las cuatro unidades de concentración más comunes?
18. 19. 20. 21. 22. 23. 24. 25. 26. 27. 28. 29. 30. 31. 32. 33. 34. 35. 36. 37. 38. 39. 40.
¿Cómo es llamado también el porcentaje en masa? Defina porcentaje en peso. ¿Cuál es la unidad del porcentaje en masa? Defina fracción molar ¿Cuál es la unidad de fracción molar? Defina molaridad ¿Cuál es la unidad de molaridad? Defina molalidad Defina disolución saturada Defina disolución insaturada Defina cristalización Defina disolución supersaturada Defina cristalización fraccionada ¿Qué trata la ley de Henry? ¿Cómo se interpreta molecularmente la ley de Henry? ¿Cuáles propiedades se denominan coligativas? Explique cuándo un soluto es no-volátil? ¿Qué establece la ley de Raoult? Defina membrana semipermeable Defina ósmosis Defina presión osmótica Ejemplo gráfico de presión osmótica Defina disolución isotónica, disolución hipotónica, y disolución hipertónica. Probl Pr oble emas y ej ej er ci cici cios os de dell cap. 12 F or ormas mas de expr esar l a concent concentrr ación de l as sol oluci uci ones ones: :
18. 19. 20. 21. 22. 23. 24. 25. 26. 27. 28. 29. 30. 31. 32. 33. 34. 35. 36. 37. 38. 39. 40.
¿Cómo es llamado también el porcentaje en masa? Defina porcentaje en peso. ¿Cuál es la unidad del porcentaje en masa? Defina fracción molar ¿Cuál es la unidad de fracción molar? Defina molaridad ¿Cuál es la unidad de molaridad? Defina molalidad Defina disolución saturada Defina disolución insaturada Defina cristalización Defina disolución supersaturada Defina cristalización fraccionada ¿Qué trata la ley de Henry? ¿Cómo se interpreta molecularmente la ley de Henry? ¿Cuáles propiedades se denominan coligativas? Explique cuándo un soluto es no-volátil? ¿Qué establece la ley de Raoult? Defina membrana semipermeable Defina ósmosis Defina presión osmótica Ejemplo gráfico de presión osmótica Defina disolución isotónica, disolución hipotónica, y disolución hipertónica. Probl Pr oble emas y ej ej er ci cici cios os de dell cap. 12 F or ormas mas de expr esar l a concent concentrr ación de l as sol oluci uci ones ones: :
porcentaje referido a la masa
partes por millon ( ppm)
M molaridad
masa de solucion
masa del soluto litro de solucion
x 100
x 1000000
moles de soluto masa de solucion
N Normalidad
m molalidad
masa del soluto
equivalent es de soluto litro de solucion moles de soluto
k i log ramo de disolvente
Ej er cici cicios os r esueltos
+
20.0 g Na2SO4 80.0 g H2O 100 g de solución De Na2SO4 al 20%
1. Calcul Cal cul e l a canti cant i dad de gr gramos amos de az azú úcar (C 12 H 22 0 que e se 1 ) 11 1 qu debe de ben n di sol olve verr en 825 g de agua para par a pre pr epar parar ar un a sol solu u ci ció ón de azú az úcar al 20%
En este caso se lee 20.0g. de azúcar por cada 80.0 g de agua (100 g de solución - 20.0 g de azúcar = 80.0 g de agua); calculamos la cantidad de gramos de azúcar necesarios para 825 g de agua: 825 g H 2O x
20.0 g azucar 80.0 H 20
206 g de azucar que se necesi tan para 825 g de agua
2. Cal cul e el número de gr amos de agua que deben agregar se a 10.0 g de fenol para pr eparar un a solu ción acuosa de fenol al 2.00 por ciento. En una solución de fenol al 2.00 por ciento, hay 2.00 g de fenol por cada 98.0 g de agua (100.0 g de solución - 2.00 g de fenol = 98.0g de agua). Calculamos los 10.0 g de fenol 10.0 g fenol x
98.0 g agua 2.00 g fenol
490 g de agua que se necesi tan para 10.0 g de fenol
3. Una muestr a de 0.25 g de NaCl se disuelve en 60.2 g de agua. Cuál es el por centaj e en masa de NaCl en esta di solución? porcentaje en masa de NaCl porcentaje en masa de NaCl
masa de soluto masa de disolucion
x 100%
0.25 g
x 100% 0.25 g 60.2 g
0.41%
4. Una muestr a de agua conti ene 3.5 mg de iones fluor ur o (F - 1) en 825 mL . calcule las partes por millón (ppm) del ion fluor ur o en l a muestr a. (suponga que la densidad de la solu ción dil ui da de agua es 1.00 g/mL ) 3.5 mg F 1
x
1 mL muestra
825 mL muestra 1.00 g muestra
x
1 g muestra 1000 mg muestra
x 1000000 4.2 ppm
5. Calcul e los mg de fluor ur o (F 1-) que hay en u na muestr a de 1.25 L de agua que tiene 4.0 partes por millón (ppm) del ión
fluor ur o. (suponga que la densidad de la solu ción dilui da de agua es de 1.00 g /mL . 1000 mL muestra 1.00 g muestra 4.0 g F 1 1000 mg F 1 1.25 L muestra x x x x 1 L muestra 1 mL muestra 1000000 g muestra 1 g F 1
4. Molaridad
+
142.1 g Na2SO4 H2O En un matraz volumétrico = 1.00 litro de solución de Na2SO4 1.00 M 1. Calcul e la molar idad de un a solu ción acuosa de clor ur o de sodio que contiene 284 g de NaCl en 2.20 L de soluci ón. La masa formula del NaCl es 58.5 uma; por lo tanto, el cálculo de la molaridad es : 284 g NaCl
x
1 mol NaCl
2.20 L solucion 58.5 g NaCl
2.21 mol NaCl 1.00 L solucion
2.21 M
4. MOLALIDAD: (m) ES EL NUMERO DE MOLES DE SOLUTO DISUELTO EN 1 Kg (1000g) DE DISOLVENTE.
5.0mg F 1
MOLES DE SOLUTO MOLALIDAD =----------------------------------MASA DE DISOLVENTE EN LA PREPARACION DE UNA SOLUCION ACUOSA MOLAL DE SULFATO DE SODIO, SE DISOLVERIA UN MOL DE SULFATO DE SODIO (142.1 G) EN 1.00 Kg (1000 g) DE AGUA. EJEMPLO: 1. CALCULAR LA MOLALIDAD DE UNA DISOLUCION DE ACIDO SULFURICO QUE CONTIENE 30.5 g DE LA SUSTANCIA EN 198 g DE AGUA. LA MASA MOLAR DEL ACIDO SULFURICO ES 98.08 g. EJEMPLO: 2. CALCULE LA MOLALIDAD DE UNA SOLUCION DE ACIDO FOSFORICO QUE CONTIENE 32.7 g DE ACIDO FOSFORICO EN 1000 g DE AGUA. RESP. 3.34 m EJEMPLO: 3. CALCULE LOS GRAMOS DE GLICEROL (C3H8O3) QUE SE NECESITAN PARA PREPARAR 520 g. DE UNA SOLUCION 2.00 m DE GLICEROL EN AGUA. RESP.
80.8 g. DE GLICEROL
Resolver los ejercicios y guardarlo en su portafolio. 1. Calcule el porcentaje en masa del soluto en cada una de las siguientes disoluciones acuosas: a) 5.50 g de NaBr en 78.2g de
disolución, b) 31.0 g de KCl en 152 g de agua, c) 4.5 g de tolueno en 29 g de benceno. 2. Calcule el porcentaje de cloruro de sodio si se disuelven 19.0 g de esta sal en suficiente cantidad de agua para hacer 175 g de solución. 3. Calcule el porcentaje con respecto a la masa de las siguientes soluciones acuosas: a. una solución de ácido sulfúrico 6.00 M (H2SO4) (densidad de la solución = 1.34 g/mL) b. Una solución de ácido sulfúrico 5.20 N que se utiliza en reacciones en las cuales se reemplazan ambos iones hidrógeno (densidad de la solución = 1.16 g/mL) c. Una solución de ácido sulfúrico 6.80 m 4. calcule el porcentaje de soluto en cada una de las siguientes soluciones acuosas: a. 8.50 g de cloruro de sodio en 95.0 g de solución b. 25.2 g de carbonato de potasio en 100.0 g de agua c. 3.88 g de cloruro de calcio en 78.50 g de agua 5. calcule el porcentaje de soluto en cada una de las siguientes soluciones: a. 13.7 g de cloruro de sodio en 110 g de solución b. 12.4 g de cloruro de bario en 80.7 g de agua c. 0.155 g de fenol (C6H6O) en 15.000 g de glicerol 6. Calcule los gramos de soluto que deben disolverse en a. 350 g de agua para preparar una solución de sulfato de potasio al 17.0 porciento b. 15 g de agua para preparar una solución de cloruro de sodio al 12.0 por ciento. 7. Calcule los gramos de agua que deben añadirse a a. 16.0 g de azúcar (C12H22O11) para preparar una solución al 23.0 por ciento. b. 4.00 g de yoduro de potasio para preparar una solución al
1.90 por ciento 8. Calcule la cantidad de gramos de solución que se necesitan para tener a. 68.3 g de cloruro de sodio de una solución acuosa al 12.0 por ciento b. 1.20 g de bicarbonato de sodio de una solución acuosa al 6.00 por ciento 9. calcule las partes por millón (ppm) de soluto en cada una de las siguientes soluciones acuosas. (suponga que la densidad de una muestra muy diluida es 1.00 g/mL +1 a. 128 mg de iones de sodio (Na ) en 750 mL de agua +1 b. 172 mg de iones potasio (K ) en 850 mL de agua 10. Calcule las partes por millon (ppm) de soluto en cada una de las siguientes soluciones acuosas. (suponga que la densidad de una muestra muy diluida es 1.00 g/mL) a. 195 mg de cloruro de sodio (NaCl) en 300 mL del agua +1 b. 6.5 mg de potasio (K ) en 50 mL de agua
+
20.0 g Na2SO4 80.0 g H2O 100 g de solución De Na2SO4 al 20%
Calcul e la cantidad de gramos de azúcar (C12H22O11) que se deben
disolver en 825 g de agua par a preparar una solución de azúcar al 20% En este caso se lee 20.0g. de azúcar por cada 80.0 g de agua (100 g de solución - 20.0 g de azúcar = 80.0 g de agua); calculamos la cantidad de gramos de azúcar necesarios para 825 g de agua como: 825 g H 2O x
20.0 g azucar 80.0 H 20
206 g de azucar que se necesi tan para 825 g de agua
Calcule el número de gramos de agua que deben agregarse a 10.0 g de fenol para preparar una solución acuosa de fenol al 2.00 por ciento. En una solución de fenol al 2.00 por ciento, hay 2.00 g de fenol por cada 98.0 g de agua (100.0 g de solución - 2.00 g de fenol = 98.0g de agua). Calculamos los 10.0 g de fenol 10.0 g fenol x
98.0 g agua 2.00 g fenol
490 g de agua que se necesi tan para 10.0 g de fenol
CONCENTRACION Algunos ejemplos de soluciones son las soluciones de bases o ácidos para reacciones de titulación, los reactivos inorgánicos para reacciones orgánica s y las soluciones fisiológicas. Para preparar soluciones exactas o reproducibles, es necesario indicar la cantidad de soluto con respecto a la cantidad de solvente o de solución, a dicha relación se le da el nombre de concentración. Formas de expresar la concentración
Comúnmente se dice que una solución esta diluida, cuando tiene poco soluto con respecto al solvente; concentrada, cuando una cantidad considerable de soluto se ha disuelto y saturada cuando el solvente ya no tiene capacidad de disolver o se ha disuelto todo el soluto posible. Estas son formas comunes (prácticas y c aseras) de relacionar al soluto y al solvente, pero obviamente son inexactas, por ello se crearon otras formas (exactas) de expresar la concentración, por ejemplo:
A) Porciento ( % p/v , % v/v) B) Partes por millón (ppm) C) Formalidad D) Molaridad E) Normalidad Todas estas formas que expresan la cantidad de soluto con respecto a la cantidad de solvente (la concentración) y su única diferencia es que en unas se dice la cantidad en masa (peso) del soluto y en otras se involucra el PM del soluto. Estas formas son interconvertibles es decir se puede expresar su concentración en % y convertir a su concentración Normal equivalente. Es importante conocer con exactitud la concentración de una solución, porque la mayoría de las operaciones químicas son cuantitativas (se requiere conocer cuánto) e igualmente importante es entender como se realizan los cálculos y como se preparan en el laboratorio. Las formas anteriormente mencionadas no son todas, existen por ejemplo la molalidad y la fracción mol (que son menos frecuentes), pero no menos importantes .
A) Porciento (% p/v , % v/v)
La nomenclatura p/v y v/v , significa si la solución es peso-volumen o volumenvolumen (sólido disuelto en líquido o líquido disuelto en líquido), generalmente son p/v , por ejemplo una solución de NaOH. El porcentaje (%) es una fracción relativa de algún valor multiplicada por 100, para entender esto se usara un ejemplo simple: "Supongamos que se tienen 20 listones; 8 listones verdes, 9 azules y 3 rojos; para referirnos a los listones rojos diríamos que hay 3 de 20 y expresado en fracción sería (3/20), pero si esa fracción se multiplica por 100, sería (3/20 X 100) , lo que equivale a decir que el 15 % de los listones son rojos" . En una solución el total es soluto más solvente. Es decir g de soluto + ml de solvente = ml de solución , y si se desea saber cuanto soluto hay con respecto a la solución, la fracción sería g de soluto/ml de solución , y si esa fracción se multiplica por 100, sería el porciento.
% p/v = g soluto X 100
ml de solución Por ejemplo si se agregan 10g de soluto, para preparar 500 ml de solución se diría 10g en 500 ml, pero expresado en porciento sería. % p/v = 10 g de soluto X 100
500 ml de solución % p/v = 2% , se dice que es una "solución al 2 %". Ejemplo: ¿Cuál es la concentración en % cuando se añaden 130g de NaOH y se completa con agua (o se afora) hasta alcanzar un volumen de solución de 1 litro?. % p/v = 130 g de NaOH X 100 1000 ml de solución % p/v = 13 % , se dice que es una "solución de NaOH al 13 %". La fórmula tiene 3 incógnitas (3 variables) por lo que se puede cuestionar cualquiera de ellas, si se dan las 2 restantes. Ejemplo: ¿Cuántos g de Na2CO3 se necesitan para preparar 250 ml de una solución al 5%?. Despejando de la fórmula: g de soluto = (ml de solución) X (% p/v) 100 g de Na2CO3 = (250 ml) X (5%)
100 g de Na2CO3 = 12.5 g Cuando el soluto es líquido entonces la fórmula es:
% v/v = ml de soluto X 100
ml de solución
Por ejemplo, se disolvieron 10 ml de alcohol y se aforó con agua para completar 100 ml de solución. ¿ Cuál es su concentración en % ?
%v/v = 10 ml de soluto X 100
100 ml de solución % v/v = 10% , se dice que es una "solución de alcohol al 10 %"
B) Partes por millón (ppm) Partes por millón significa que hay una millonésima parte del soluto con respecto a la solución (si se toma como equivalente g = ml) , es decir 1 mg de soluto por un 3 litro (mg/l) o un gramo por 1000 litros de solución (g/m ) , etc. La concentración ppm se utiliza para relacionar el soluto con respecto a la solución, y al igual que en % , no se requiere del PM de la substancia.
ppm = mg de soluto litros de solución Ejercicio ¿ Cuál es la concentración en ppm de Mn disuelto en agua de pozo (de Navojoa) no tratada, si se tienen 0.018 g de Mn, disueltos en 500 ml de solución? ppm = 1.8 mg de soluto
0.5 litros de solución ppm = 0.9 , se dice que es una "solución al 0.9 ppm de manganeso".
C) Formalidad La concentración Formal o Formalidad, es el número de PF (pesos fórmula , que es equivalemte al peso molecular) por litros de solución. , por lo tanto si una solución contiene un peso fórmula gramo de HCl (36.5 g), en un litro de solución, su concentración es 1 Formal.
F = # de PF de soluto litros de solución # PF = g de soluto PF POR LO TANTO
F = g de soluto/ PF litros de solución Por ejemplo el PF del AgNO3 es de 169.88g y disolvemos 3.3978g de AgNO3 en un litro, la concentración será : F = 3.3978 g/ 169.88
1 litro F = 0.02 , se dice que es una "solución al 0.02 Formal ".
D) Molaridad La concentración Molar o Molaridad, es el número de moles por litros de solución. , por lo tanto si una solución contiene un mol de NaCl (58.5 g), en un litro de solución, su concentración es 1 Molar.
M = # moles de soluto litros de solución # moles = g de soluto PM POR LO TANTO
M = g de soluto/ PM litros de solución Ejercicio: Cuál es la concentración molar de una solución que se preparó con 12.5 g de NaCl y se aforó hasta acompletar 2 litros de solución. PM de NaCl 0 58.5. M = 12.5 g/ 58.5 2 litros M = 0.106 , se dice que es una "solución 0.106 Molar ". Por ejemplo, ¿ Cuál será la molaridad de una solución que se prepara disolviendo 15 g de CH3COONa y se afora a 250 ml ?. PM del = 82 M = 15 g/ 82 0.25 litros M = 0.73 , se dice que es una "solución 0.73 Molar ".
Nota : El mol (peso molecular gramo) es la suma de los pesos atómicos de los átomos que constituyen una molécula, esto significa que la condición necesaria para determinar la molaridad de una substancia, es q ue exista realmente como molécula en solución. Por ejemplo si disolvemos 36.5 g de HCl , que es un peso fórmula (PF), en un litro de solución, tendremos una concentración 1 Formal. Pero una vez que el gas se disuelve en agua se disocia completamente en iones hidrógeno y en iones cloruro, por lo que no existen moléculas de HCl en disolución, por lo tanto "no podemos" determinar la Molaridad del ácido clorhídrico en la solución. Muchos autores consideran como sinónimos a la formalidad y la molaridad (numéricamente), independientemente de que las substancias existan o no como moléculas en solución.
E) Normalidad La concentración Normal o Normalidad, es el número de pesos equivalentes por litros de solución. , por lo tanto si una solución contiene un peso equivalente de CaCO3 (100 g), en un litro de solución, su concentración es 1 Normal.
N = # equivalentes de soluto litros de solución # equivalentes = g de soluto Peq Peq = PM n donde n es ugual al número de iones hidrógenos (H+) de un ácido, o de iones hidroxílo (OH-1) de una base, o la carga del catión en una sal (por ejemplo Ca +2) en el CaSO4, o el número de electrones transferidos en una reacción redox. POR LO TANTO
N = g de soluto / (PM/n) litros de solución Ejercicio: Cuál es la concentración Normal de una solución que se preparó con 12.5 g de HCl y se aforó hasta acompletar 2 litros de solución. PM del HCl = 36.5 . N = 12.5 g / (36.5/1)
2 litros N = 0.17 , se dice que es una "solución 0.17 Normal ".
EJERCICIOS +
-2
+
1) H2SO4 2 H + SO4 ( el ácido se disocia en 2 H )
* ¿Cuál es la Normalidad de una solución que se preparó con 5 g de H2SO4 y se + aforó a 500 ml de solución ? . Donde n = 2 (es el número de H ) N = 5 g / (98/2) 0.5 litros N = 0.204 , se dice que es una "solución 0.204 Normal ". * Calcular la Normalidad de una solución de NaOH que se preparo añadiendo 30 g y aforando a 100 ml es la siguiente : 2) NaOH Na + OH ( Se disocia o contiene un sólo OH, por lo que n=1)
* Calcular la Normalidad de una solución de NaOH que se preparo añadiendo 30 g y aforando a 100 ml es la siguiente (PM NaOH= 40) : N = 30 g / (40/1)
0.1 litros N = 7.5 , se dice que es una "solución 7.5 Normal ". 3) Reacción +2 -1 -1 Ba + 2 Cl BaCl2 (se requieren 2 PF del Cl o la carga del Ba es 2 ; n=2) *¿Cuál es la concentración Normal de una solución de 2 litros que se preparó, disolviendo 340g de BaCl2 ? . PM BaCl2 = 208.5 N = 340 g / (208.5/2)
2 litros N = 1.630 , se dice que es una "solución 1.630 Normal ". 3) Reacción +2 + +3 +2 5 Fe + MnO4 + 8 H 5 Fe + Mn + 4 H2O
¿Cuál es la concentración Normal de una solución que se preparó disolviendo 15g de KMnO4 en 250 ml de solución (esta solución se usará en una reacción redox) ? +7 +2 Mn Mn (+5e ) , es decir el número de electrones transferidos es de 5, n=5.
N = 15 g / (158/5)
0.25 litros N = 1.898 , se dice que es una "solución 1.898 Normal ". (resuelve los siguientes problemas): 1. El vinagre casero se prepara agregando ácido acético al agua al 5%, ¿cuántos ml de ácido acético se necesitan para preparar 250 ml de solución? R. 2. ¿Cuántos g de CuSO4 se necesitan para preparar 250 ml de solución al 12.5%? R. 3. ¿Cuál es la concentración de la solución para batería, si se prepara agregando 24 ml de H2SO4 y aforando a 250 ml ?. R. 4. ¿Cuántos mg de CaCO3 se encuentran disueltos en una muestra de agua de la llave ( de Guaymas), sí se tiene n 3500 ml de solución de 200 ppm de CaCO3 ? R. 5. ¿ Qué volumen tiene una solución de KBr si se tiene una solución 3 F, donde se disolvieron 20 g de la sal ? R. 6. ¿Cuál es la Formalidad de una solución que se preparó con 160g de hidróxido de amonio y se aforó a 3 litros ? R. 7. ¿Cuál es la molaridad de un litro solución de NaCl, donde se disolvieron 130 g ? R. 8. ¿Cuántos g se necesitan para preparar 250 ml de una solución de KOH 6 Molar ? R. 9. ¿ Diga cuál es la Normalidad de una solución que se preparó con 20 ml de H3PO4 concentrado y se aforó a 1 litro? 1ml del ácido concentrado = g . R. 10. ¿Cuántos g de AgCl se necesitan para preparar 100 ml de una solución 2 N ? R. 11. ¿Cuál es la Normalidad de una solución de PbSO4 que se requieren para preparar +4 250 ml de solución 1 N, sí esta solución se empleará en una reacción redox ; Pb +2 Pb ? R. 12. ¿ Como prepararías 50 ml de solución de CuSO4 al 34% ? 13. ¿ Cuántos g de HClO4 se necesitan para preparar 500 ml de una solución 2 M? 14. A que concentración Molar y Normal equivale una solución de H3PO4 al 5 %. 15. ¿ Cómo prepararías 250 ml de Fe2(CO3)3 0.5 M ? 16. Cuál es la concentración Normal de 50 ml de solución de HCL, si al titularlo se gastan 26 ml de NaOH 0.3 N ?. 17. ¿Cómo prepararías 1litro de H2SO4 2.5 N ? 18. ¿ Cómo prepararías una solución de H2SO4 al 2% ? 19. ¿ Que porcentaje de NaOH, tiene un limpiador, si se titularon 50 ml del limpiador con 42ml de HCl 3N? 20. ¿ Qué porcentaje de ácido cítrico tiene el limón si titúlas 25 ml de una solución que preparaste con 5 ml de jugo de limón y aforando con agua a 100 ml ?. 21.¿ Cuál es la concentración del HCl, H2SO4, HNO3,H3PO4 y del NH4OH en la forma más concentrada en los reactivos del LAB ? PROBLEMAS
http://es.scribd.com/doc/3836891/Quimica-generalproblemas-Unidad-de-Estequiometria-
v
miércoles, 21 de enero de 2009
SOLUCIONES Una solución es una mezcla homogénea de dos o más sustancias cuyas proporciones relativas pueden variar dentro de ciertos límites.
COMPONENTES DE UNA SOLUCIÓN.- Las sustancias componentes de una solución son:
1.- SOLUTO.- Es el componente menos abundante de una solución. 2.- DISOLVENTE.- Es el componente más abundante en la solución. Los componentes de una solución se pueden encontrar en cualesquier estado físico. Cuando el disolvente en una solución es el agua, la solución se llama solución acuosa; si es alcohol, solución alcohólica, etc. Cuando se disuelve una sustancia molecular en el agua, el soluto se divide hasta obtener moléculas individuales y la solución se llama molecular, que se caracteriza por ser mala conductora de la corriente eléctrica; pero, si se disuelve un compuesto iónico en agua, el soluto se divide hasta obtener iones positivos y negativos y la solución se llama iónica y se caracteriza por ser buena conductora de electricidad.
CONCENTRACIÓN DE UNA SOLUCIÓN.- Si en una solución la cantidad de soluto existente es pequeña, se afirma que la solución es diluida y concentrada, cuando la cantidad de soluto es grande. Cuando a cierta temperatura no es posible disolver más soluto en la solución, se dice que estamos frente a una solución saturada y si, además, tiene un exceso de soluto, se afirma que es una solución sobresaturada. El término concentración de una solución lo usamos, con frecuencia para referirnos a la descripción de la composición de una solución, es decir, para expresar la cantidad de soluto que existe en una determinada cantidad de solución.
MÉTODOS PARA EXPRESAR LA CONCENTRACIÓN DE UNA SOLUCIÓN.- Para expresar la concentración de una solución podemos usar unidades físicas o unidades químicas. 1.- UNIDADES FÍSICAS.- Entre otras tenemos: a) PARTES POR MILLÓN (ppm).- Expresa la concentración como el número de miligramos de soluto por litro de disolución.
Ejemplo.- El agua que contiene 0,05 ppm de Pb+2, es considerada inapta para el consumo humano. Esta solución contiene 0,05 mg de Pb+2 por cada litro de agua. b) PORCENTAJE EN PESO.- O soluciones porcentuales son aquellas en las que la composición de una solución se expresa en términos de peso de soluto por cada 100 unidades de peso de solución. Ejemplo.- Una solución al 15% en peso de cloruro de sodio tiene la siguiente composición: 15 g de cloruro de sodio en 100 g de solución.
CONSTRUYENDO MEMORIA DE LARO PLAZO ( 45) 1. ¿Cuántos gramos de solución al 15% de NaCl se necesita para extraer 38g de
cloruro de sodio evaporando el agua? Rpta.- 253g 2. Cuántos gramos de ácido clorhídrico concentrado que tiene una concentración
del 37,9% de HCl en peso se requiere para disponer de 5g de HCl puro. Rpta.13,2g 3. Se necesita preparar 250g de solución de Na(OH) al 19,7% en peso. ¿Cuántos
gramos de Na(OH) y agua se necesitan? Rpta.- 49,25 y 200,75g 4. ¿Cuál es la concentración porcentual de la solución que contiene 85g de
H2SO4 en 500 g de solución? Rpta.- 16% 5. ¿Con qué cantidad de agua deben diluirse 40g de ácido nítrico para obtener
una solución al 5% en peso de dicha sustancia? Rpta.- 760g 6. Calcular el volumen ocupado por 100g de solución de Na(OH) cuya densidad es
de 1,20g/cc. Rpta.- 83,3ml. 7. Calcular el peso de ácido clorhídrico puro que existe en 5ml de ácido
clorhídrico cuya concentración es de 37,23% de peso y su densidad de 1,19g/cc. Rpta.- 2,22g
8. Calcular el volumen de H2SO4 concentrado, del 98% en peso y densidad de
1,84g/cc que contendrá 40g de ácido puro. Rpta.- 22,17cc 9. ¿Qué volumen de ácido nítrico, HNO3, diluido de densidad 1,11g/cc y con 19%
de HNO3 en peso contiene 10 g de dicha sustancia pura? Rpta.- 47ml. 2.- UNIDADES QUÍMICAS.- Entre ellas tenemos: a) MOLARIDAD.-(M) La molaridad de una solución está determinada por el número de moles (n) de soluto que existen en cada litro de solución.
Ejemplo.- Una solución de concentración 2 Molar (2M) tiene la siguiente composición: 2 moles de soluto en cada litro de solución. Todos sabemos que para determinar el número de moles de soluto que existen en una cantidad determinada de gramos de una sustancia se puede usar la siguiente fórmula:
Si reemplazamos n de la fórmula (1) por esta expresión obtenemos la siguiente fórmula que nos permite realizar cálculos sobre soluciones molares.
CONSTRUYENDO MEMORIA DEL LARGO PLAZO (46) 1. ¿Cuál es la molaridad de la solución que contiene 250g de CaCl2 en 1500ml de
solución? Rpta.- 1,5M 2. ¿Qué peso de hidróxido de calcio se requiere para preparar 2,5 litros de
solución 1,2 molar de dicha sustancia? Rpta.- 222g 3. ¿Qué peso de soluto hay en 800 ml de solución 0,5 molar de HNO3? Rpta.-
25,2g 4. ¿Cuál es la concentración molar de la solución que contiene 10g de HCl en 50
ml de solución? Rpta.- 5,5M 5. ¿Qué volumen de solución 0,75 M podría prepararse con 500 g de Na2SO4?
Rpta.- 4,61 l. 6.- Hallar la molaridad de la solución que contiene 196g de H2SO4 en 500 ml de solución. Rpta.- 4 mol/l 6. ¿Cuántos gramos de permanganato de potasio, KMnO4, se requieren para
preparar 500ml de solución 2 M de dicha sustancia? Rpta.- 158g 7. ¿Cuántos gramos de NaCl hay en 250 ml de solución 2,5 molar? Rpta.- 36.56g 8. ¿Cuál es la molaridad de la solución que con tiene 100mg de HNO3 en 10
mililitros de solución? Rpta.- 0.12 M. 9. ¿Cuál es la concentración molar de la solución que contiene 12 milimoles de
HI en 100 ml de solución? Rpta.- 0,12 M 10. ¿Cuántos mililitros de HCl, cuya concentración es de 38% y su densidad de
1,19g/ml, se requieren para preparar 2 litros de solución 0,3 molar?
b) NORMALIDAD.-(N) La normalidad de una solución está determinada por el número de equivalentes-gramo de soluto que existen en cada litro de solución.
Ejemplo: Si una solución tiene una concentración 0,7 normal (0,7N) posee la siguiente composición: Contiene 0,7 eq-g de soluto en cada litro de solución. Todos sabemos que para determinar el número de eq-g de soluto que existen en una cantidad determinada de gramos de una sustancia se puede usar la siguiente fórmula:
Si reemplazamos # Eq-g, en la fórmula (2) por esta expresión, obtenemos la siguiente fórmula que nos permite realizar cálculos sobre soluciones normales. c) MOLALIDAD.-(m) La molalidad de una solución está determinada por el número de moles de soluto que existen en cada kilogramo de disolvente.
Ejemplo: Si una solución tiene una concentración 2,5 molal es que tiene la siguiente composición: Contiene 2,5 moles de soluto en un kilogramo de disolvente.
CONSTRUYENDO MEMORIA DE LARGO PLAZO ( 47) 1. ¿Qué concentración normal tiene la solución que contiene 10,5 g de H2SO4 en
1,5 litros de solución? Rpta.- 0,14 N 2. Una solución contiene 50 mg de FeCl3 en 0,5 litros de solución. ¿Cuál es su
normalidad? Rpta.- 0,0015 N 3. Hallar la concentración normal de la solución que contiene 450g de NaOH en 2
litros de solución. Rpta.- 5,6 N 4. ¿Cuántos gramos de Ca(OH)2 se deben añadir al agua para obtener 3 litros de
solución 0,1N? Rpta.- 11,1g 5. Calcula el número de equivalentes gramo de Na2CO3 que se debe disolver
para preparar 250 cc de solución 0,08 N. Rpta.- 0,02 eq-g 6. ¿Cuántos cm3 de H2SO4, de 96% de pureza y una densidad de 1,8g/cc, se
requieren para preparar 400 cc de solución 0,1N? Rpta.7. ¿Cuál será la normalidad de la solución de H2SO4 al 98% en peso cuya
densidad es de 1,8g/cc? Rpta.8. Queremos preparar 17,31ml de solución de KMnO4 0,692 N para utiulizarla en
una reacción donde MnO4- pasa a Mn2+. ¿Cuántos gramos de KMnO4 se necesitan? Rpta.- 0,379g.
DILUYENDO SOLUCIONES.- Algunas veces, en el laboratorio, se diluyen soluciones de concentración conocida con una cantidad, también conocida, de agua destilada o se mezclan soluciones de concentración conocida, necesitando saber cual es la concentración de la solución resultante. A continuación
presentaremos, mediante problemas resueltos, la forma de realizar esos cálculos usando las siguientes fórmulas. Fórmulas para realizar cálculos sobre disolución de soluciones
Fórmula para realizar cálculos sobre mezcla de soluciones de concentración conocida
