Soluciones y Propiedades Coligativas

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SOLUCIONES Y PROPIEDADES COLIGATIVAS

EXIJA SU LIBRO

3.1 DEFINICIÓN DE SOLUCIÓN

M

uy pocos materiales que encon encontramo tramoss en la vida diaria son sustan sustancias cias puras; la parte son mezclas y muchas de ellas son homogéneas, Recordemos que las homogéneas se denominan soluciones o disoluciones, por ejemplo: el aire que respira una mezcla homogénea de varias sustancias gaseosas. El latón es una solución de cobre. Los océanos son una solución de muchas sustancias que se han disuelto en agua. Una solución es una mezcla homogénea de dos o mas sustancias

denomina denom inadas das com compon ponent entes es de la sol soluci ución, ón, las cua cuales les pue pueden den ser líquidas o sólidas; debido a que las soluciones líquidas son las mas comunes, en esta s enfocaremos nuestro estudio en dicho estado. Sin embargo, el estado físico de una solu determina a menudo el estado de su componente principal, denominado disolvente. El otros componentes se denominan soluto. Disolvente o solvente, es la sustancia donde se disuelve el llamado soluto. Generalmente es aquella que se encuentra en mayor cantidad. En toda solución existe un solo solvente.

Soluto es la sustancia que se disuelve a través del disolvente en  Sign de up moléculas to vote ono this title forma iones para formar una sola fase. En Not usefuluna  Useful solución puede  existir mas de un soluto.

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SOLUCIONES Y PROPIEDADES COLIGATIVAS 58 En la figura 3.1 es un resumen de la relación entre los materiales (materia), recuerde que sustancias pueden ser mezcladas por procesos físicos y se pueden usar otros procesos fís para separar la mezcla en 1sustancias.

3.2 PSEUDO PSEUDO - SOLUCIÓ SOLUCIÓN, N, SUSPE SUSPENSIÓN NSIÓN Y COLOIDE

materia

C

uando una sustancia se disuelve o dispersa a través de otra, formaremos una mezcla donde enco en cont ntra ramo moss tr tres es po posi sibi bili lida dade dess di dife fere rent ntes es de tamaños de partículas. Cada uno de estos casos dará da rá lu luga garr a me mezc zcla lass de deno nomi mina nada das: s: so solu luci ción ón,, coloide y suspensión, con propiedades diferentes. La tabla 4.1 muestra una clasificación según el tamaño partículas.

sustancias

mezclas

Mezclas homogéneas (soluciones)

elementos

Mezcla heterogén

compuestos

Figura 3.1 Relación entre los materiales

1. Cuando Cuando la sustancia sustancia se disuelve disuelve en en forma de moléculas moléculas o iones iones entonces entonces se den solución y los componentes componentes son denominados denominados soluto y disolvente. 2. Cua Cuando ndo la sustanc sustancia ia se dis disper persa sa (no es sol solubl uble) e) y per perman manece ece firmeme firmemente nte dividid dividid denomina coloide y sus componentes son llamados fase dispersa dispersa y fase dispersa 3. Cua Cuando ndo el tamaño tamaño de la sustanc sustancia ia a qui quién én se le denomina denomina realme realmente nte micela, micela, es grande en comparación a los dos casos anteriores se denominará suspensión. suspensión. TABLA 3.1 Clasificación de la mezclas según el tamaño de miscela

TAMAÑO DE MISCELAS

SOLUCION

COLOIDE

SUSPENSIÓN

1-10Å

10-10000Å

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3.2.1 Coloides hidrofílicos e hidrofóbicos

C

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SOLUCIONES Y PROPIEDADES COLIGATIVAS 58 En la figura 3.1 es un resumen de la relación entre los materiales (materia), recuerde que sustancias pueden ser mezcladas por procesos físicos y se pueden usar otros procesos fís para separar la mezcla en 1sustancias.

3.2 PSEUDO PSEUDO - SOLUCIÓ SOLUCIÓN, N, SUSPE SUSPENSIÓN NSIÓN Y COLOIDE

materia

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uando una sustancia se disuelve o dispersa a través de otra, formaremos una mezcla donde enco en cont ntra ramo moss tr tres es po posi sibi bili lida dade dess di dife fere rent ntes es de tamaños de partículas. Cada uno de estos casos dará da rá lu luga garr a me mezc zcla lass de deno nomi mina nada das: s: so solu luci ción ón,, coloide y suspensión, con propiedades diferentes. La tabla 4.1 muestra una clasificación según el tamaño partículas.

sustancias

mezclas

Mezclas homogéneas (soluciones)

elementos

Mezcla heterogén

compuestos

Figura 3.1 Relación entre los materiales

1. Cuando Cuando la sustancia sustancia se disuelve disuelve en en forma de moléculas moléculas o iones iones entonces entonces se den solución y los componentes componentes son denominados denominados soluto y disolvente. 2. Cua Cuando ndo la sustanc sustancia ia se dis disper persa sa (no es sol solubl uble) e) y per perman manece ece firmeme firmemente nte dividid dividid denomina coloide y sus componentes son llamados fase dispersa dispersa y fase dispersa 3. Cua Cuando ndo el tamaño tamaño de la sustanc sustancia ia a qui quién én se le denomina denomina realme realmente nte micela, micela, es grande en comparación a los dos casos anteriores se denominará suspensión. suspensión. TABLA 3.1 Clasificación de la mezclas según el tamaño de miscela

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3.2.1 Coloides hidrofílicos e hidrofóbicos

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La tabla 3.2 muestra una una clasificación de 8 tipos de coloides coloides que son producto producto de la entre los estados sólido, líquido y gaseoso, pero respetando el orden para identificar a dispersa y fase dispersante. No se incluye la mezcla gas-gas porque estos se compo moléculas individuales.

TABLA 3.2 Clasificación de los coloides según el estado de agregación FASE DISPERSA Ga s Líquido Sólido Ga s Líquido Sólido Ga s Líquido Sólido

FASE DISPERSANTE Ga s Ga s Ga s Líquido Líquido Líquido Sólido Sólido Sólido

TIPO DE COLOIDE ................. Aerosol líquido Aerosol sólido Espuma Emulsión Sol y gel Espuma sólida Emulsión só sólida Sol sólida

EJEMPLO .................. Niebla Humo Espuma de cerveza Leche Pintura, jabón en agua Esponja, piedra pómez Mantequilla Porcelana

Una de las formas prácticas que permite identificar a los coloides, es el hecho de aprov efecto Tyndall, donde se refleja la luz mucho mas intensa en una suspensión que coloide, en una solución no hay dicho reflejo.

3.3 CLASIFICACIÓN SOLUCIONES

DE

LAS

L

as sol soluci ucione oness se pue pueden den cla clasif sifica icar, r, atendiendo a 5 aspectos importantes:

3.3.1 Según el número de componentes  Soluciones

binarias:

componentes Solluc ucio ione ness tern ternar aria ias: s:  So componentes

de de

dos tre ress

Haz de luz no visible

Fuente luminosa

A

B

Haz de luz no visible

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Haz Haz de luz luz visi visibl blee

Figura3.2Useful

 Not useful

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Haz Haz de lu

Dispersión de un haz de luz por partícula coloidales conocido como efecto Tyndall. L

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60  

Soluciones básicas: presencia de sustancias básicas: NaOH, Ca(OH)2 Soluciones neutras: presencia de sales neutras: NaCl, KNO3, etc.

3.3.4 De acuerdo a la cantidad de sus componentes   



Soluciones diluidas: Cuando la masa del soluto es pequeña con respect volumen total de la solución. Soluci Sol ucione oness con concen centra tradas das:: Es aqu aquell ellaa don donde de la can cantid tidad ad del sol soluto uto es respecto al volumen total de la solución. Solu So luci cion ones es sa satu tura rada das: s: Es aq aque uell llaa so solu luci ción ón qu quee ha al alca canz nzad adoo su má concentración a una temperatura determinada, es decir que no admite mas so porque este comienza a precipitar. Soluciones sobresaturadas: Es cuando se disuelve mas soluto que la soluc saturada debido a ciertos factores mecánicos, por ejemplo la agitación dond encuentra en equilibrio inestable.

3.3.5 Según los estados de agregación de la materia  Soluciones sólidas: Donde sus componentes se hallan en el estado sólido.  Soluciones liquidas: Donde sus componentes están estado líquido.  Soluciones gaseosas: Donde sus componentes están en estado gaseoso.

Darr un ej ejem empl ploo de un unaa so solu luci ción ón Ejemplo 3.1.- Da Ejemplo constituida por las siguientes fases a) gas-gas, b) líquido-gas, c) líquido-líquido, d) líquido-sólido, e) sólido-sólido. Solución: a) Gas- gas : etc en N2) b) Líquido – gas: en H2O ()) c) Líq íqui uiddo – líq íqui uiddo: fricciones (H2O () en d) Líq íqui uiddo – só sóllid ido: o:

Airre (O2, CO2, Ai Soda ( CO2

(g)

a u g a g 0 0 1 / o t u l o s g n e d

a Sign d up to vote on this title i

l i alcohhol alco para pa ra  b Useful  Not useful u l i-C3H7OH ()) o agua ag ua de mar S 200

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de cocina tiene una solubilidad de 36 g por 100 g de agua; por lo tanto, al añadir 40 gra NaCl, quedaran 3 g de sal sin disolverse.

3.4.1 Factores que afectan la solubilidad

L

a solubilidad de un sólido es muy sensible a los cambios de temperatura; pe cambios ordinarios de presión no producen ninguna variación significativa. La fig muestra cómo la temperatura afecta la solubilidad de algunos sólidos corrientes en ag ejemplo la sacarosa, el nitrato de amonio y el hidróxido de potasio ilustran muy bi fenómeno; por el contrario, la solubilidad del NaCl casi no se ve afectada por un cam temp te mper erat atur ura. a. En al algu guno noss ca caso soss es po posi sibl blee lo logr grar ar co conc ncen entr trac acio ione ness su supe peri rior or concentraciones de saturación, y entonces se tiene una solución sobresaturada. Una s sobresaturada se puede producir enfriando una solución concentrada caliente.

Los compues compuestos tos iónicos iónicos son solubles solubles en agu agua, a, alcohol alcohol metílic metílicoo y amoniaco amoniaco líqu insolubles en octano, benceno y tetracloruro de carbono. Las moléculas de agua, a metílico y amoniaco son polares; cada m posee centros positivos y negativos H O O + + eléc el éctr tric icaa co como mo mu mues estr traa la fi figu gura ra 3. + líquidos líqu idos pola polares res tamb también ién actúa actúann eficie C H H H en la di diso solu luci ción ón de co comp mpue uest stos os ió ióni ni AGUA H H moléculas de octano y benceno son no N (ver figura 3.5). Puesto q ALCOHOL METILICO electronegatividades del carbono y del hid H H es muy pequeña, cualquier enlace entre es H AMONIACO átomos es no polar. El enlace entre el clo carbono sí es polar, como se puede ded Figura 3.4 estudiar las 2electronegatividades de la ta Algunas moléculas polares del capítulo 1 (página 20)

Por regla general los líquidos no polares son ineficientes en la disolución de comp iónicos. También encontramos que un líquido polar disolverá otros compuestos pola  up to vote on this title amoniaco y el alcohol metílico se disuelven en agua. Sign La sacarosa, sólido polar (no ión useful soluble en agua y alcohol metílico, e insoluble en benceno, y tetracloruro de ca  Usefuloctano  Not Loss di Lo diso solv lven ente tess no po pola lare ress di disu suel elve venn co comp mpue uest stos os no po pola lare res. s. La Lass gr grasa asass y hidrocarburos no polares, se disuelven en cualquiera de los tres solventes no polar

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62

L

os gases son muy poco solubles en agua y otros líquidos corrientes. La solubilidad d gas puede acrecentar aumentando la presión sobre el gas que se halla por encima d solución. La solubilidad del oxígeno a diferentes presiones aparece en la tabla 4.3. Es que al observar la última columna, que la solubilidad es directamente proporcional presión del gas. Este comportamiento es normal para soluciones de gases en líquidos. TABLA 3.3 Solubilidad del oxígeno en agua a 25 ºC

La solubilidad de los gases = constant líquidos, al contrario de la de sólidos o líquidos, disminuye a me 175 0.000307 1.75 que aumenta la temperatura 300 0.000500 1.67 químico pondrá a hervir una mue 414 0.000688 1.66 de agua para reducir la concentra 610 0.00100 1.64 760 0.00128 1.68 de gases atmosféricos disueltos. Pu que la solubilidad del oxígeno en agua se reduce considerablemente con el calor, al va agua caliente en los ríos y lagos puede causar serio perjuicio a la vida acuática. P [mmHg]

Solubilidad, [moles O2 m 6 ∗10 por litro de H2O] P

TABLA 3.4: Efecto de la temperatura sobre la solubilidad de los gases en agua Gas 0 ºC 10 ºC 50 ºC 100 ºC H2 0.000960 0.000873 0.000717 0.000715 You're Reading a Preview N2 0.00105 0.000830 0.000485 0.000423 Unlock full access with a free trial. O2 0.00212 0.00170 0.000933 0.000758 CO2 0.0765 0.0533 0.0194 Download With Free Trial • La solubilidad se expresa en moles del gas disueltas por litro de agua •• La presión del gas encima de la solución es 1 atm.

El efecto de la temperatura sobre la solubilidad de los gases se muestra en la informació la tabla 3.4. La solubilidad del CO 2 es mucho mayor que la de los otros tres gases, debi  que el CO2 reacciona con el agua para forma ácido carbónico: Sign up to vote on this title CO2 + H2O ⇒ H2CO3

3.5 EL PROCESO DE DISOLUCIÓN

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Si la primera solución (1) se evapora a sequedad, se obtiene hidróxido de sodio sólido, en lugar de sodio sólido metálico. Esto junto con los productos de burbujas de hidr indica que se efectúa una reacción con el disolvente. La evaporación de la solución de de sodio (2) permite obtener en NaCl original. La facilidad del proceso de disolución d de dos factores: a) el cambio de energía (reacción exotérmica o endotérmica) y b) el de desorden 3 (entropía) que acompaña al proceso, es decir el proceso de disolución p hacia la disminución de la energía del sistema, lo cual corresponde a un proceso exotér hacia un incremento de desorden del sistema.

El primer factor que se refiere al cambio de energía se denomina calor de solución, En un líquido puro, las fuerzas intermoleculares se producen todas entre moléculas sim al mezclar un líquido con un sólido, cada molécula experimenta fuerza procedente d moléculas o iones diferentes y también de moléculas similares. Las fuerzas relativas d interacciones ayudan a determinar el grado de solubilidad de un soluto en un disolven principales interacciones que afectan la disolución de un soluto en disolvente son: 1. Atracciones soluto-soluto 2. Atracciones disolvente-disolvente 3. Atracciones disolvente-soluto

La disolución se favorece cuando el valor de los dos primeros incisos son relativa pequeños y el del tercero es You're relativamente Reading agrande. PreviewEs preciso vencer las atra intermoleculares o interiónicas entre las partículas de soluto para que se disuelva, est full access with a free trial. del proceso requiere consumo deUnlock energía. La separación de moléculas de disolvente t consume energía. Sin embargo, cuando las partículas de soluto y las moléculas del diso Download Trial de disolución es exotérmico. interaccionan en la solución se libera energíaWith y elFree proceso

Muchos sólidos se disuelven en líquidos por procesos 4endotérmicos. La razón de qu procesos se produzcan es que la endotermicidad es contrarrestada por un mayor increm el desorden del soluto que acompaña al proceso de disolución. Casi todos los proce disolución están acompañados de un incremento de desorden tanto en el disolvente co  Sign up to vote this title el soluto. Por tanto, este factor de desorden suele ser favorable a laon solubilidad. 

3.6 UNIDADES DE CONCENTRACIÓN

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SOLUCIONES Y PROPIEDADES COLIGATIVAS 64 volumen. Los términos de concentración mas importantes utilizados por los químicos molaridad , molalidad , normalidad y fracción molar . 3.6.1 Molaridad

L

a concentración molar , o molaridad [M], se define como los moles de soluto disue en un litro de solución . Molaridad [ M ] =

moles de soluto litro de solución

Una solución acuosa de HCl que es 0.2 M, contiene 0.2 moles de HCl por litro de solución la práctica si se quiere preparar esta solución, se agrega a un matraz volumétrico aforad 1.00  una cierta cantidad de agua por ejemplo ¼ , al cual añadimos 0.2 moles de HCl ( d hacerse cálculos a partir de los datos que lleva la etiqueta del frasco). En seguida se llen matraz con agua adicional a la marca hasta el cuello y se mezcla la solución.

Ejemplo 3.2.- 0.25 g de una muestra de sulfato de cobre pentahidratado (CuSO 4∗5H coloca en un matraz aforado de 250 cc. El matraz se llena con agua hasta la marca e cuello. ¿Cuál es la molaridad de la solución resultante? Solución.- Para determinar la molaridad, se necesitan los moles de soluto. You're Reading Por consiguiente convertiremos los gramos de CuSOa 4Preview .5H2O a moles: Unlock full access with a free trial.

n

= 0.25 g

CuSO 4 ∗ 5H 2 O ∗

1 mol CuSO 4 ∗ 5H 2 O

= 0.1 mol CuSO 4 ∗ 5H 2 O 249.54 g Download With Free Trial

El volumen de la solución es 0.25 litros, en consecuencia la molaridad es: Molaridad =

0.1 mol CuSO 4 ∗ 5H 2 O 0.25 litros

3.6.2 Equivalente - gramo de ácidos y bases

S

=

0.4 M Sign up to vote on this title



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e define un equivalente – gramo de un ácido como el peso en gramos de éste que pu producir un mol de H+ y un equivalente – gramo de una base como el peso en gramo

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SOLUCIONES Y PROPIEDADES COLIGATIVAS Eq de ácido = eq de base o meq de ácido = meq de base Donde: meq = miliequivalentes, 1 eq = 1000 meq

3.6.3 Equivalente – gramo en reacciones Redox

E

n reacciones de oxidación – reducción se debe recordar que un agente oxidante electrones, y un agente reductor los produce. El principio de equivalente permite cálculos estequiométricos en reacciones redox. El equivalente gramo del agente oxidan agente reductor es respectivamente: peso molecular Eq −g (agente oxidante) = No. e −ganados

3.6.4 Normalidad Eq −g (agente reductor)

peso molecular

=

−

No. e perdidos

L

a concentración normal , o normalidad [N], de una solución se define como el n de pesos equivalentes o simplemente equivalentes (eq) de soluto por litro de soluci Número de peso equivalente de soluto litro de solución No. de miliequivalente de soluto Normalidad[ N ] = litro de solución You're Reading a Preview Normalidad [ N ] =

o

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Ejemplo 3.3 ¿Cuál es la normalidad de una solución que contiene 10 g de H 2SO4 en de solución? Solución.- El número de moles de H 2SO4 es: n

= 10 g

H 2SO 4 ∗

1 mol H 2SO 4 98 g H 2SO 4

Sign up to vote on this title Useful mol useful = 0.102  HNot 2SO 4

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66

Ejemplo 3.4.- El tolueno, C6H5CH3, es un compuesto líquido similar al benceno, C 6H materia prima para otras sustancias, entre ellas el trinitrotolueno (TNT). Encuen molalidad del tolueno en una solución que contiene 5 g de tolueno en 25 g de benceno. Solución.- El número de moles de tolueno es: 5 g C 6 H 5 CH 3 ∗

1 mol de C 6 H 5 CH 3 92 g C 6 H 5 CH 3

= 0.0543 mol C 6 H 5 CH 3

La masa del benceno que constituye el disolvente es: 0.025 kg C 6H6 molalidad =

0.0543 mol C 6 H 5 CH 3 0.025 kg C 6 H 6

=

2.172

mol soluto kg solvente

=

2.172 molal

3.6.6 Formalidad

L

a formalidad de una solución es el número de peso fórmula en gramos de soluto por l de solución; el símbolo de esta unidad es F. La formalidad es muy similar a la molari por ejemplo 1 formal que se simboliza 1F del ácido clorhídrico es igual a su peso fórmul decir 36.5 g HCl, por litro de disolución. You're Reading a Preview

3.6.6 Fracción molar

L


a fracción molar de una sustancia A (χAWith ), componente Download Free Trial de una solución se define c los moles de sustancia A divididos entre los moles totales de solución, esto es: χ A =

3.7 DILUCIÓN

E

moles de sustancia A moles totales de la solución

=

nA nt 

up to vote on this title n la práctica de laboratorio con frecuencia seSign usan soluciones concentrad Useful useful  soluciones  Notdiluidas. concentración conocida para preparar a partir de ellas Por tanto importante ver cómo los cambios de volumen afectan la concentración de una solución.

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Para reacciones de neutralización ácido – base la ecuación correspondiente y de utilidad es: N1∗V1 = N2∗V2

Donde N1 y N2 son concentraciones normales y V1 y V 2 son los volúmenes requeridos neutralización de una base y una ácido. No obstante se usa también para diluciones.

Ejemplo 3.4.- 0.25  de una solución contiene 75 g de NaCl por litro. a) ¿A qué volum debe diluir para obtener una solución de concentración 15 g de NaCl por litro?, b) ¿qué cantidad de agua se necesita para este propósito? Solución: a) Considerando la expresión (3.6) y despejando Volumen se tiene: V1 ∗ C1 = V2 ∗ C2 V2

=

V1 ∗ C1 C2

=

0.25  ∗ 75 g/ 15 g/

= 1.25 

b) La cantidad de agua que se requiere para esta dilución es: (1.25 – 0.25)  = 1 

aproximado agua que se debe agregar a 250 cm Ejemplo 3.5.- Calcule el volumenYou're Readingdel a Preview solución 1.25 N para preparar una solución de concentración 0.5 N (desprecie los cam Unlock full access with a free trial. volumen)

Download With Freedeterminar Trial Solución: Considerando la expresión (3.7) se puede inicialmente el volume nueva concentración y luego el volumen de agua requerido en la dilución de la concen original.

N1∗V1 = N2∗V2 V2

La cantidad de agua es:

=

N1V1 N 2

1.25 N ∗ 250 cm 3 3 = = 625 cm Sign up to vote on this title 0.5 N  Useful  Not useful

(625 – 250) cm3 = 375 cm3

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68

C

omo es de conocimiento, se discutió el método para resolver problemas en intervienen reacciones químicas, ahora estamos preparados para extender el méto reacciones en solución y poder efectuar cálculos estequiométricos a partir de un volume una concentración determinada a la cantidad de soluto presente. Los problemas en esta reacción se basan en dos principios:  

El número de equivalentes de todas las especies en una reacción química es el mismo. Volumen ∗ normalidad = número de equivalentes

Ejemplo 3.7 ¿Cuántos mililitros de NaOH 4.0 N se necesitan para neutralizar 20 ml de 3.0 N? Solución: Se puede usar el concepto de miliequivalentes, esto es: 4.0 N

Si:

N1 = 4.0 N N2 = 3.0 N V2 = 20 ml HCl V1 = ¿? V1

=

=

4.0 meq cm 3

N 2 V2

=

y 3.0 N

=

3.0 meq cm 3

3.0 ∗ 20 ml

= 15 ml NaOH N 4.0 1 You're Reading a Preview

Unlock full with a free trial.neutralizar 90 ml de HCl 1.5 M seaccess necesitan para Ejemplo 3.8.- ¿Cuántos gramos de NaOH

Solución: Para resolver el problemaDownload es conveniente transformar la concentración mola With Free Trial normalidad, esto es, 1 eq-g HCl = 1 mol HCl

En consecuencia: 1.5

moles HCl 

Por tanto, en una reacción ácido base se tiene:

∗

1 eq − g HCl 1 mol HCl

= 1.5 N




No eq HCl = No eq NaOH

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Solución: Para resolver el problema efectuaremos la igualación de la ecuación química. [Mn+2 + SO4= ] + [K + + MnO4- ] + H2O0 ⇒ MnO20 + [2H+ + SO4= ] + [2K + + SO4=]

3 e- + 4 H+ + MnO4- ⇒ MnO20 + 2 H2O0

2∗ 3∗

2 H2O0 + Mn+2 2 MnO4- + 2 H2O + Mn+2

⇒ MnO20 + 4 H+ + 2 e⇒ 5 MnO20 + 4 H+

La ecuación igualada es: 3 MnSO4 + 2 KMnO4 + 2 H2O ⇔ 5 MnO2 + 2 H2SO4 + K 2SO4

a) el peso equivalente del permanganato de potasio es: eq − g KMnO 4

=

158 g 3

= 52.67 g

b) La masa de sulfato manganoso requerido es: 50 cm3 ∗

0.1 eq KMnO 4 1000 cm3

∗

1 mol KMnO 4 3 eq KMnO 4

∗

3 mol MnSO 4 2 mol KMnO 4

∗

151 g MnSO 4 1 mol MnSO 4

=

3.9 PROPIEDADES COLIGATIVAS

A

lgunas propiedades físicas de las soluciones difieren mucho de las del disolvent You're Reading a Preview Por ejemplo, el agua pura se congela a 0 ºC, pero las soluciones acuosas se cong Unlockse fulladiciona access withal a free trial.de los radiadores de los autom temperaturas menores. El etilenglicol agua pues es un anticongelante ya que abate (disminuye) el punto de congelación de la Download With Free Trialla del agua pura, permitiendo también eleva el punto de ebullición de la solución sobre motor funcione a una temperatura mas alta.

Una solución, que conste de dos o mas componentes, carece de las propiedades constantes de una sustancia pura; estas propiedades dependen de la concentración partículas del soluto y no de su naturaleza. Tales propiedades se conocen como propi  Signvapor; up to vote this title laondepresión en el pu coligativas y éstas son: el descenso de la presión de congelación; la elevación en el punto de ebullición y  la presión Useful osmótica.  Not useful

Las propiedades coligativas se pueden usar en la determinación de los pesos molecul

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FIGURA 3.6 La figura A muestra la presión de vapor del agua pura, la figura B el equilibrio de dos sistemas que contiene pura, en la figua C la presión manométrica (diferencia de altura) de los dos líquidos se debe al vapor pura. Esta presión es menor sobre la solución azucarada, por que hay menos moléculas de agua por unidad de superficie al evaporarse.

Cuando un soluto no volátil se disuelve en un líquido; parte del volumen total de la soluc es ocupada por moléculas de soluto, y por lo tanto, hay menos moléculas de disolvente unidad de área en la superficie. Esto ocasiona el descenso de presión de vapor del disolven El descenso de la presión de vapor asociados con solutos no volátiles y no ionizable resume en la ley de Rault:

“La presión de vapor de un disolvente en una solución es igual a la presión de vapo disolvente puro multiplicada por la fracción molar del mismo en la diso

Matemáticamente se expresa: P = Xd.Pº

Donde: Xd, representa la fracción molar del disolvente en la solución, Pº es la presión vapor del disolvente puro y P es la presión de vapor del disolvente en la solución. Esta permite calcular pesos moleculares. You're Reading a Preview

full access with a free trial. del agua pura a 25 ºC es 23.76 mmHg y la presión Ejemplo 3.10.- La presión de vaporUnlock vapor de una mezcla formada por 5.4 g de soluto no volátil en 90 g de agua es 23 Download With Free Trial mmHg. Determinar el peso molecular de dicho soluto.

Solución: De acuerdo a la ley de Rault: P = Xd.Pº Xd

=

P P

o

Puesto que la fracción molar se define como:

=

23.32 23.76

= 0.9815


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moles de sustancia A

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nA

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SOLUCIONES Y PROPIEDADES COLIGATIVAS Ms= 57.3 g/mol

Ejemplo 3.11.- Determine la presión de vapor a 25 ºC de una solución acuosa que co 10 g de sacarosa, C12H22O11 y 75 g de H 2O. Solución: De acuerdo a la ley de Rault: P = Xd.Pº

La fracción molar del disolvente es: md X d =

M d md M d

Por consiguiente La presión de

χ d =

+

m s M s

4.17 4.17 + 0.0292

= 0.993

vapor es:

Pv

23.76 mmHg = 243.59 mmHg

3.9.2 La ley de Rault y las soluciones de solutos volátiles

E

n soluciones en las cuales tanto el disolvente como el soluto tienen una presión de apreciable, se puede aplicar la ley de Rault a ambos componentes:

Para lograr cierta comprensión de tales mezclas, considere una solución ideal que co dos componentes, A y B, según laYou're ley deReading Rault: a Preview PA = XA.PAº

Unlock y full access with a free PB =trial. XB.PBº

La presión total del sistema esDownload entonces,With la Free suma Trialde las presiones parciales componente volátil: Ptotal = PA + PB = XA.PAº + XB.PBº

Ejemplo 3.12.- ¿Cuál es la presión de vapor que ejerce una mezcla formada por 100 g de benceno y 100 g de tolueno a 25 ºC? A dicha temperatura las presiones del va  benceno y tolueno puros son, respectivamente 95.1 y 28.4 mmHg. Sign up to vote on this title Solución: De acuerdo a la expresión (3.6)



Ptotal = PC6H6 + PC7H8

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La presión de vapor será: Pt = 0.549* 95.1 mmHg + 0.459* 28.4 mmHg

Pt = 52.21 + 13.04 = 65.25 mmHg

Las soluciones pueden representarse gráficamente. La figura 3.7 muestra la ley de Rault una solución ideal de un soluto en un líquido volátil. La presión de vapor que ejerce el líquido es proporcional a su fracción molar en la solución.

Este diagrama se cumple para: P = Xd.Pº

R O E P T A N V E E V D L O N S I O I D S E L R E P D


La figura 3.8 muestra la ley de Rault aplicado a soluciones que tienen dos componentes volátiles. Este diagrama se cumple para:

III II

I

Ptotal = PA + PB = XA.PAº + XB.PBº You're Reading a Preview B A Xdisolvente A Xdisolvente En la figura 3.8 la línea (I) es la with a free 3.7trial. Figura 3.8 presión parcial de A y la línea (II) Unlock full access Figura es la presión parcial de B y la Download With Free Trialde los dos líquidos volátiles. línea (III) es la presión total para diferentes concentraciones

La figura 3.9 muestra una desviación negativa de la ley de Rault, Las fuerzas intermolecul existentes en la solución son superiores a las fuerzas intermoleculares de los compone puros aisladamente. La figura 3.10 muestra la presión de vapor superior a la presión

Sign up to vote on this title R O E P T A N V E

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existentes en la solución son más débiles que las de los component independientemente.

3.9.3 LEY DE HENRY

E

l efecto de la presión sobre la solubilidad de un gas en un líquido se puede pred manera cuantitativa. Para soluciones diluidas de un gas no reactivo en un líquido aplicarse una expresión muy similar a la ley de Rault, conocida como la ley de Henry expresión matemática es: Pgas = K ∗Xgas

Donde Pgas es la presión del gas sobre la superficie de la solución y k es una const un gas y un disolvente determinados a una determinada dada. Xgas representa la fr molar del gas disuelto; la relación es válida a bajas concentraciones y a bajas presiones

Ejemplo 3.13.- Si 29 mg de N 2 se disuelven en un litro de agua a 0 ºC y 760 mm presión de N2, ¿qué masa de N2 se disolverá en un litro de agua a 0 ºC y 5 atm de presió

Solución: De acuerdo con la ecuación (3.11), en principio se determinará la consta Henry K , para luego determinar la masa de nitrógeno disuelto en las nuevas condicio presión y concentración. La fracción molar del gas es:

You're Reading a Preview 1 g N 2 1 mol N 2

full access with ∗ ∗ a free trial. = 1.036 ∗10 29 mg N 2Unlock 1000 g N 2 28 g N 2

Download With Free Trial 1000 ml 1 g 1 mol H 2 O

1 H 2 O ∗

χ N 2

1 H 2 O =

∗

1 ml

∗

18 g H 2 O

1.036 ∗10 −3 molN 2 55.561

−3

mol N 2

= 55.56 mol H 2 O

= 1.8646 ∗10

−5




La constante de Henry será: K =

Pgas

=

1 atm 5

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 Not useful

= 5.363 ∗10

4

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3.9.4 Aumento del punto de ebullición

R

ecordemos que el punto de ebullición de un líquido es la temperatura a la cual la pre de vapor se iguala a la presión aplicada en su superficie, por ejemplo la temperatur ebullición normal del agua sobre el nivel del mar es 100 ºC

Se ha visto que la presión de vapor de un disolvente a una temperatura dada, desciende po presencia de un soluto no volátil. Las soluciones de este tipo deben calentarse a temperat mas altas que el disolvente puro para que su presión de vapor iguale a la presión atmosféri


El incremento en el punto de ebullición, ∆Te ( en relación al punto de ebullición disolvente puro), es directamente proporcional al número de partículas de soluto por mo disolvente. Sabemos que la molalidad expresa el número fijo de moles de disolvente. As es proporcional a la molalidad, como se muestra en la siguiente expresión matemática: ∆Te = K em ∆Te = Tf (solución) – Tf (disolvente)

Ejemplo 3.14.- Una disolución de glicocola preparada al disolver 1.62 g de sustancia 19.62 g de agua, hierve a 100.6 ºC. Hallar el peso molecular de la glicocola. (Ke = ºC/molal). You're Reading a Preview

Solución: Datos:


Te = 100.6 ºC Ke = 0.52 ºC/molal


De acuerdo a la relación (2.7)

∆Te = K em

Se puede determinar la molalidad m

=

ΔTe k e

=

(100.6 − 100)°C 0.52 °C/ molal

= 1.154 molal




Useful

 Not useful

A partir de este dato se puede evaluar el número de moles de soluto:



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SOLUCIONES Y PROPIEDADES COLIGATIVAS Si una disolución está constituida por a gramos de soluto y A g de disolvente, y

molecular del soluto es M, la molalidad de disolución es: m=

a • 1000 A•M

Considerando la expresión (3.8), y despejando M se tiene: M

=

a •1000 A •m

=

1.62 •1000 19.62 •1.154

= 71.55

g/mol

3.9.5 Descenso del punto de congelación

E

n contraste con el punto de ebullición, el punto de congelación de una generalmente es mas bajo que el punto de congelación del solvente puro, como m la figura 3.6. La diferencia entre estas dos temperaturas se conoce como depresión en e de solidificación y se designa por ∆Tc, y es proporcional a la concentración molal del Esta proporcionalidad, convertida en igualdad se puede expresar por medio de la sig ecuación: (3.14)

Tc = K cm ∆Tc = Tf (disolvente) – Tf (solución)

]

g H You're Reading a Preview m m Unlock full access with a free rtrial. o p a v e Download With Free d Trial n ó i s e r P

La figura 3.11 muestra como un soluto no volátil abate la presión de vapor de un disolvente, el punto de ebullición se eleva y el punto de congelación desciende con respecto a los puntos correspondientes en los disolventes puros. La magnitud de elevación del punto de ebullición ∆Te es menor que la magnitud del abatimiento del punto de congelación ∆Tc.

[




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∆

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76

De acuerdo a la relación (3.7) ∆Tc = k cm

Se puede determinar la molalidad: m=

ΔTc kc

=

(176.2 −167 .0)°C 40.0 °C/ molal

= 0.23 molal

A partir de este dato se puede evaluar el número de moles de soluto: n

=

0.23

n

=

moles de soluto 1000 g de alcanfor

14.06 g de alcanfor

∗

0.00323 moles de soluto

En consecuencia el peso molecular de soluto será: M

=

ms ns

=

0.436 g 0.00323 moles

= 134.98

g/mol

Para hallar el peso molecular se puede considerar la expresión (3.8), y despejando M se tie M

=

a •1000

1.62 •1000

= 71.55 g/mol Reading a Preview A • mYou're 19.62 •1.154 =


TABLA 3.2 Algunas propiedades de disolventes comunes SOLVENTE H2O C6H6 CCl4 C2H5OH ClCHO

Download With Free Trial PUNTO DE k e PUNTO k c EBULLICIO [ºC/m] FUSION [ºC/m] N [ºC] [ºC] 100.00 0.52 0.0 1.86 80.10 2.53 5.50 5.12 76.80 5.02 -22.3 29.80 78.40 1.22 -114.6 Sign up 1.99 to vote on this title 61.20 3.63 -63.50 4.68 Useful Not useful



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3.9.6 Aplicaciones del aumento y descenso del punto de ebullición y

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Ejemplo 3.17.- La presión de vapor de una solución acuosa diluida es 23.45 torr a mientras que la presión de vapor del agua pura a la misma temperatura es 23.7 Calcúlese la concentración molal del soluto, y utilícense los valores tabulados de K para predecir el punto de ebullición de la solución. Solución: Puesto que la concentración molal se define como: Molalidad [m] =

moles de soluto kg de disolvente

se puede considerar la masa del disolvente como 1 kg = 1000 g H 2O. De acuerdo a la ley de Rault: P = Xd.Pº X d

=

P o

P

=

23.45 23.76

= 0.987

Puesto que la fracción molar se define como: XA

=

moles de sustancia A moles totales de la solución

=

nA nt

You're Reading a Preview

Se puede expresar en términos de sus pesos moleculares:


md M d Download With Free Trial

0.987 =

md M d

+

m s M s

reemplazando datos: 1000Sign g up to vote on this title 0.987 =

18  Useful 1000 g + n s 18

 Not useful

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SOLUCIONES Y PROPIEDADES COLIGATIVAS 78 La temperatura de ebullición de la solución es: Te = (100 + 0.38) °C = 100.38 °C

3.10 OSMOSIS Y PRESIÓN OSMÓTICA

L

a osmosis es el proceso espontáneo por el cual las moléculas del disolvente atravi una membrana semipermeable de una solución de menor concentración de soluto una solución con mayor concentración de mayor soluto Para definir la presión osmótica es conveniente considerar el sistema de la figura 2.12. El muestra un experimento en una cámara de presión osmótica. Solución de azúcar Agua

Membrana

Figura 3.12

Rebalse de la solución

Figura 3.13

Las moléculas de azúcar no pueden atravesar la membrana

Las moléculas de agua atraviesan la membrana You're Reading a Preview

Figura 3.14

H=π

Disolvente puro (Agua)

Figura 3.12 - 3.14 Unlock full access with a free trial. Experimento de ósmosis. El agua pasa a través de la membrana a la solución de azúcar en el compartimiento del sistema. El flujo de agua cesa cuando el líquido en el embudo ejerce hacia abajo una presión suficiente (la presión osmótica). Download With Free Trial

a) La figura 3.12 muestra el inicio de la determinación de la presión osmótica, los nivele solución del lado izquierdo y del disolvente del lado derecho son iguales.

 hac b) Después del inicio del experimento, las moléculas del disolvente tienden a fluir Sign up to vote on this title solución, entonces observamos rebalse de la solución como era de esperarse, como muestr  Useful  Not useful figura 3.13.

c) Para evitar el rebalse instalemos un tubo en la cámara de la disolución; durante ci



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absoluta porque afecta el número de colisiones del disolvente con la membrana por uni tiempo, también es proporcional a la concentración molar, ya que ésta afecta a la difere el número de moléculas del disolvente que chocan contra la membrana de cada lado.

Ejemplo 3.18.- Estime el peso molecular de una macromolécula biológica si se disuel muestra de 0.194 gramos en 82.4 ml de benceno y se observa una presión osmótica de torr a 25 °C. Solución: De la ecuación (3.15) π = cRT: c=

π RT

=

14.20 mmHg −4 mol = 7.64 ∗10 mmHg −   62.4 ∗ 298K K − mol

Considerando que el volumen de la solución es 82.4 ml, se puede determinar el núm moles de la macromolécula biológica: 7 ∗10 −4

mol 

∗ 0.0824 = 5.768 ∗10

−5

mol

El peso molecular de dicha sustancia biológica es: M

=

m n

=

0.194g 5.768x10 −5

= 3363.38

g mol

3.10.1 Ósmosis Inversa

E


l6 proceso de ósmosis inversa se ha aplicado al problema de la purificación del Unlock fullpara accessdesalar with a free particular el método se ha utilizado eltrial. agua del océano (esto es para e lar sales del agua de mar y obtener agua que se pueda beber o que sea industria Download With Free Trial a través de una membrana utilizable). En la ósmosis normal, el disolvente fluye solución diluida a una solución mas concentrada, el proceso de ósmosis se puede deten Figura 3.15 Sistema de desalación que utiliza la ósmosis inversa. Cuando el agua del océano se somete a una presión mayor que su presión osmótica, el agua pura pasa a través de una serie de membranas y dejan detrás una solución de sal más concentrada. Si se aplica una presión aún mayor, el proceso osmótico puede ser invertido, entonces el disolvente fluye de la solución concentrada (que pueda ser agua del océano), a través de una membrana, a una solución más diluida (que




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 Not useful

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Para cada propiedad coligativa de las soluciones iónicas se pueden considerar tres valore valor calculado ∆Tm, suponiendo el compuesto formado por moléculas; el valor real, bastante mayor, encontrado experimentalmente; y el valor ideal ∆Ti, mayor todavía, puede también calcularse al suponer el compuesto formado por iones que se comportase la disolución como si fueran partículas neutras..

3.11.1 Factor de van’t Hoff La relación: i=

ΔT ΔTm

donde i es mayor a la unidad, se conoce como factor de van’Hoff. Cuando se suponía que electrolitos estaban constituidos por moléculas se aceptó que una fracción de las misma disociaba en iones y que se establecía un equilibrio entre las moléculas sin disociar y los io formados. La fracción de las moléculas ionizadas o disociadas se denomina grad disociación. Para los electrolitos fuertes se establece actualmente la relación: ΔT ΔTi

= g

donde g es menor que la unidad y que se conoce coeficiente osmótico. Cuanto ma You're Readingcomo a Preview acerca a la unidad el valor de g mayor es el comportamiento ideal de los iones Unlock full access with a free trial. disolución iónica. Download Withen Free Trial es evidente que: Si una supuesta molécula del electrolito se disocia ν iones, ∆Ti = ν∆Tm , y por tanto; g =

i υ




En el caso de los electrolitos débiles, si α es el grado  de Useful ionización, y useful una molécula fo  Not realmente ν iones, 1 mol del electrolito dará lugar a να moles y quedaran sin ionizar ( 1 moles, por lo cual, en vez de un mol de compuesto tendremos:



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costumbre nos referiremos nosotros a un grado de disociación aparente para expl comportamiento de los electrolitos fuertes.

El factor de van’t Hoff i para soluciones iónicas en las expresiones de las propi coligativas se puede escribir: Descenso de la presión de vapor md P

= P°

Md md Ms

+i

ms Ms

Aumento del punto de ebullición ∆Te = iK em

Descenso del punto de fusión ∆Tc = iK cm

Presión osmótica π = icRT

Ejemplo 3.19.- A 100 °C la presión de vapor de una disolución de 10.0 g de nitrato cál 150 g de agua es de 746.8 mmHg. Hallar el grado de disociación aparente del nitrato en esta disolución.

Solución: Para hallar el grado de disociación You're Reading aaparente Preview (véase ecuación 3.15) del cálcico (electrolito fuerte) debemos determinar el coeficiente de van’t Hoff a parti Unlock full access with a free trial. ecuación (3.16) y el número de iones ν ++ Download With Ca(NO + Free 2NOTrial ν=3 3)2 = [ Ca 3]

Así que, de la ecuación (3.16): md P = P°

Md md Ms

reemplazando datos:

+i

ms Ms




Useful

150 18

 Not useful

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SOLUCIONES Y PROPIEDADES COLIGATIVAS 82 Ejemplo 3.20.- Una disolución 0.065 molal de cloruro cálcico empieza a congelar a – 0 °C, hallar: a) el grado de disociación del cloruro cálcico y b) la concentración de los io cloruro y de los iones calcio en la disolución. Suponer la densidad de la disolución igual unidad. Kc(H2O = 1.86 °C/mol)

Solución: a) Para hallar el grado de disociación haremos uso de la ecuación (2.15), embargo es preciso evaluar i y ν. El cloruro de calcio se disocia: CaCl2 = [ Ca++ + 2Cl- ]

ν=3

De la ecuación (3.18) ∆Tc = iK cm: Despejamos i: i

=

ΔTc Kc ∗ m

=

[ 0 − (−0.322) ] 1.86 ∗ 0.065

=

2.66

Por consiguiente α =

2.66 −1 ∗100 = 0.83 3 −1

b) Para hallar la concentración molar de los iones, determinaremos en primera instanc concentración del cloruro de calcio: La masa total de la solución se puede calcular: You're Reading a Preview 0.065 mol CaCl 2 111 g CaCl 2 7.215 g CaCl 2 ∗

=

access with a2 free trial. 1000 g H 2 OUnlock full 1 mol CaCl 1000 g H 2 O

Es decir la masa de la solución es:


msolución = 1000 g

puesto que la densidad es 1.0 g/ml El volumen de la solución es: V = 1000 ml = 1.000  Sign up to vote on this title

 Useful  Not useful La concentración molar de la solución iónica de CaCl2 es: 0.065 mol de CaCl



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3.1 Una solución de ácido sulfúrico tiene densidad de 1.84 g/ml y contiene 98% en mas H2SO4. ¿Qué volumen ocuparán 200 g de H 2SO4 puro? Solución: Se puede considerar los conceptos básicos de factores de conversión: 200 g H 2SO 4 ∗

100 g de solución 1 cm 3 de solución 3 ∗ =110.91 cm 98 g H 2SO 4 1.84 g de solución

110.91cm 3

=

VH 2 O

+

(1)

VH 2 SO 4

El volumen de agua es: 200 g H 2SO 4 ∗

100 g de solución 98 g H 2SO 4

∗

2 g de H 2 O 100 g de solución

∗

1 cm 3 H 2 O 1 g H 2O

= 4.082

En consecuencia, considerando la ecuación (1), el volumen de H2SO4 puro es: VH 2 SO 4

= 110.91 − 4.082 = 106.82cm

3

H 2SO 4

3.2 Calcule la molalidad, fracciones molares de soluto y disolvente, y la molaridad siguientes soluciones: a) una solución acuosa de H 2SO4 que es 50 % en masa y tie densidad de 1.4 g/ml, b) una solución acuosa de sacarosa, C 12H22O11, que es 19 por sacarosa en masa, y tiene una densidad de 1.08 g/ml, y c) una solución compuesta de de NaOH y 97.6 de H2O con un volumen de 100 aml. You're Reading Preview

Unlock full accessde withHa free trial. Solución: a) La molalidad de la solución 2SO4 se puede determinar a parti composición centesimal, vale decir:


m=

50 g H 2SO 4 50 g H 2O

∗

1000 g H 2O 1 kg H 2O

∗

1 mol H 2SO 4 98 g H 2SO 4

= m = 10.2

molal

La fracción molar se determina calculando previamente los moles del soluto y disolven 50 g H 2SO 4 50

H O

∗

1 mol H 2SO 4 98 g H 2SO 4

1 mol H 2 O


0.510 mol H 2Not SOuseful = Useful 4

2.78 mol H O

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SOLUCIONES Y PROPIEDADES COLIGATIVAS 84 b) La molalidad de la solución de C12H22O11, se puede determinar a partir de la composi centesimal, vale decir:

m=

19 g C12H 22O11 81 g H 2O

∗

1000 g H 2O 1 kg H 2O

∗

1 mol C12 H 22O11 342 g C12H 22O11

=

0.6859 molal

La fracción molar se determina calculando previamente los moles del soluto y disolvente: n C12 H 22 O11

= 19 g

81 g H 2O ∗

C12 H 22O11 ∗

1 mol H 2O 18 g H 2O

= 4.50

1 mol C12 H 22O11 342 g C12 H 22O11

=

n C12 H 22 O11

= 0.0555

mol C12 H 22 O

mol H 2O

La fracción molar será entonces : X C12 H 22 O11 X H 2O

0.0555

= 0.012 4.5555 = 1 − 0.012 = 0.988 =

La molaridad se calcula considerando la densidad de la solución M

= 1.08

19gC12 H 22 O11 1 mol C12 H 22 O11 g SoluciónYou're Reading a Preview ∗ ∗ ml Solución 100 g Solución 342 g C12 H 22 O11

1000 ml Solución 1 Solución

∗


= 0.6

molar


3.3 Una solución acuosa de cloruro de sodio que contiene 8.00 g de NaCl por 100 g solución posee una densidad de 1.054 g/ml a la temperatura de 25ºC. Determine: concentración molar y b) la concentración molal de la solución. Solución: a) 8 g NaCl/100 g sol. ρ = 1.054 g/ml

Sign up to vote on this title Nº moles de soluto Molaridad =  Useful  Not useful 1 litro de solución



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SOLUCIONES Y PROPIEDADES COLIGATIVAS b)

Molalidad =

Nº de moles de soluto kg de solvente

Cálculo de la masa en kilogramos de solvente Masa del solvente = masa (solución) - masa (soluto) = 100 g - 8 g = 92 g de solvente Kg de solvente = 92g = 0.092 Kg 0.137 mol de soluto

Molalidad =

0.092 kg de solvente

1.49 molal

=

3.4 Se prepara 1.5 litros de una solución de H 2O y C2H5OH, cuya densidad relativa 0.947 en una proporción volumétrica de 3:1 respectivamente. Determinar: a) La densid alcohol etílico. b) La fracción molar del alcohol etílico. c) La molaridad. d) La molalida Solución: Datos: Vsolución = 1.5  ρsolución = 0.947 kg/ %VH2O = 75% %VC2H5OH = 25% a) VH2O = 1.5  ∗ 0.75 = 1.125  VC2H5OH = 1.5  ∗ 0.25 = 0.375  ρsol

=

msol Vsol

msol

= ρ sol ∗ Vsol = 0.947

kg 

∗1.5

You're a Preview m Reading kg = 1.4205 sol


En consecuencia la masa del alcohol etílico es:

mC2H5OH = msol – mH2O Download With Free Trial mC2H5OH =1.4305 – 1.125 = 0.2955 kg mC2H5OH = 295.5 g

La densidad del alcohol etílico es: ρ

b)

=

m V

=

295.5g

= 0.788g/ml

375ml nC

χ C 2 H 5 OH

=




2 H 5 OH

nT

Useful

 Not useful

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86 c)

M

d)

m

=

=

n soluto solución

=

n soluto kg

6.424 C 2 H 5 OHmol 1.5 solución

= 4.28 molar

6.424 molC 2 H 5 OH

=

1.125 kg H 2 O

dilsolvente

= 5.71 molal

3.5 ( 20 puntos, 20 min) La densidad relativa de una disolución acuosa de cloruro de pot que contiene 24.6 g KCl es de 1.131 a 21 ºC, mientras que la densidad relativa del cloruro potasio sólido, a la misma temperatura es 1.984. Calcular: a) la molaridad, b) la normali c) la molalidad, d) la fracción molar, y e) el tanto por ciento en volumen. (K = 39; Cl = 35 Solución: Datos:

ρSolución= 1.131 g/ml;

ρKCl= 1.984 g/ml;

mKCl = 24.6 g

ρH2O= 1.0 g/ml;

mH2O = x

ρ solución

=

mtotal V total

=

m KCl

+

m H

V KCl

+ V H O 2

2O

(1)

mH2O = VH2O V KCl

=

m KCl

=

ρ KCl

(2) 24.6 g 1.984

= 12.40ml

(3)

Reemplazando en (1) 24.6 g + m H 2O 1.131 = 12.4 + m You're Reading a Preview H 2O

mH O = 80.76 g

2 Unlock full access with a free trial.

VH2O = 80.76 ml Download With Free Trial Vsolución = 12.4 ml + 80.76 ml = 93.16 ml

Volumen total: a) la molaridad es:

24.6 gKCl 93.16ml

1000 ml

∗

1

∗

1molKCl 74.5 gKCl

b) La normalidad es: 24.6 gKCl 93.16ml

=

3.54molar

Sign up to vote on this title ∗

1000ml 1

∗

1molKCl 74.5 gKCl

∗

1eq



Useful

gKCl

−

1molKCl

=

 Not useful

3.54normal



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3.6.- Determinar: a) la concentración molal, b) la fracción molar y la molaridad de una solución de ácido sulfúrico del 50% en masa y cuya densidad es 1.4 g/ml.

Solución: a) La molalidad de la solución de H 2SO4 se puede determinar a parti composición centesimal, vale decir: m=

50 g H 2SO 4

∗

50 g H 2O

1000 g H 2 O 1 kg H 2O

∗

1 mol H 2SO 4

= 10.2

98 g H 2SO 4

molal

La fracción molar se determina calculando previamente los moles del soluto y disolven 50 g H 2SO 4 50 g H 2 O ∗

∗

1 mol H 2SO 4 98 g H 2SO 4

1 mol H 2 O 18 g H 2O

=

= 0.510 mol H 2SO 4

2.78 mol H 2 O

La fracción molar será entonces : X H 2 SO 4 X H 2O

=

0.510

= 0.155

3.290 = 1 − 0.155

= 0.845

La molaridad se calcula considerando la densidad de la solución M = 1.4

g Solución ml Solución

∗

50 g H 2SO 4 1 mol H SO4 You're Reading∗a Preview2 100 g Solución 98 g H 2SO 4

∗

1000 ml Solución 1 Solución

=


3.7 A 100 ml de una disolución de ácido sulfúrico del 96% en masa y de densidad r Download With Freeuna Trial 1.84, se añadieron 400 ml de agua, obteniéndose solución de peso específico r igual a 1.22. En la solución resultante determinar: a) la concentración en tanto por ciento en masa. b) La concentración molar c) La concentración molal d) La normalidad  Sign up to vote on this title e) La fracción molar 

Useful

 Not useful

Solución: El lector debe hacer énfasis en esquemas de manera que le perm objetivamente el problema:



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SOLUCIONES Y PROPIEDADES COLIGATIVAS 88 que sumados a la masa de ácido sulfúrico puro y considerando la densidad de la soluc resultante se podrá determinar el volumen de la solución resultante.

Determinación de la masa de H2O y H2SO4 de la solución original 100 ml de sol. ∗

1.84 g de sol.

= 184 g de solución 1 ml de sol. 96 g H 2SO 4 184 g de solución ∗ = 176.64 g H 2 SO 4 100g de solución

m agua

= 184

g −176.64 g

= 7.36

g H 2O

la masa de en la so resultante se

mH2O = (7.36 + 400) g = 407.36 g H2O

De acuerdo a algunas estrategias recomendadas en el presente texto es fundamental conoc concentración de la solución resultante en tanto por ciento: a) El tanto por ciento del ácido sulfúrico se determina a partir de: m H2SO4 = 176.64 g m H2O = 407.36 g La masa total es: (176.64 + 407.36) g = 584 g 176.64 You're Reading a Preview

%H 2SO 4

=

407.36

∗100% = 43.36%


b) La concentración molar se determina conociendo la densidad de la solución With sulfúrico: Free Trial concentración en tanto por ciento en Download masa de ácido M

= 1.22

g solución ml solución

∗

1000 ml solución 1 de solución M

c) Determinación de la molalidad:

∗

43.36 g H 2SO 4 100 g solución

= 5.398 molar

∗

1 mol H 2SO 4 98 g H 2SO 4




Useful

Sólo se considera la concentración en tanto por ciento en masa:

 Not useful



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SOLUCIONES Y PROPIEDADES COLIGATIVAS 1 eq − g H 2SO 4

=

1 mol H 2SO 4

2 2 eq − g H 2SO 4 = 1 mol H 2SO 4

Por tanto: 5.398

moles H 2SO 4 1 solución

∗

2 eq − g H 2SO 4 1 mol H 2SO 4

= 10.796 N

d) Determinación de la fracción molar: Para calcular la fracción molar requerimos los moles del soluto y del disolvente: nH 2SO 4

= 176.64 g

H 2SO 4

nH 2 O = 407.36 g H 2 O ∗

∗

1 mol H 2SO 4 98 g H 2SO 4

1 mol H 2 O 18 g H 2O

=

= 1.802 mol

22.63 mol

Las fracciones molares son: χ H 2 SO 4 = χ H 2 O =

1.80

24.43 22.63 24.43

= 0.07

= 0.93

plomoReading suministra diariamente 12 m 3 de ácido de cám 3.8 Una instalación de cámaras deYou're a Preview densidad relativa 1.49 y de una concentración del 60% en masa. Si se desea preparar u Unlock full access with a free trial. concentrado del 98% With Free Trial a) ¿Qué cantidad de agua se debe Download evaporar diariamente?

b) Calcular la normalidad, molaridad y la molalidad del ácido de cámara. Solución: El ácido de cámara del que se habla no es más que el ácido sulfúrico.

a) Efectuaremos un balance másico sin reacción química que tratade un p Sign uppuesto to vote on thisse title físico, donde la masa de la solución mA de ácido de cámara es:  Not useful  Useful mA

= 12 m

3

∗ 1.49

t

= 17.88 t

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90

mA = mB + mC

(1)

amA = bmB + cmC

(2)

En la ecuación (2) b = 0, por tanto la masa la masa del ácido resultante mc es: mc

=

ama c

=

60 ∗ 17.88 t 98

= 10.947

t

De la ecuación (1) despejamos la masa de agua: mB = mA - mC mB = 17.880 - 10.947 = 6.933 t H2O

Puesto que la densidad del agua es 1 t/m3 El volumen de agua que se evapora diariamente es de 6.933 m 3

b) La concentración molar del ácido de cámara se puede determinar a partir de su densid tanto por ciento en peso. You're Reading a Preview M = 1.49

g solución ml solución

∗

Unlockml fullsolución access with a free trial.g H SO 60.00 1000 2 4 ∗

1 de solución 100 g solución Download With Free Trial

∗

1 mol H 2SO 4 98 g H 2SO 4

La normalidad se puede calcular a partir de la molaridad considerando que en esta soluci 1 eq − g H 2SO 4

=

1 mol H 2SO 4

2 2 eq − g H 2SO 4 = 1 mol H 2SO 4

9.12

Por tanto:

moles H 2SO 4 1 solución


∗

2 eq − g H 2SO 4



18.24 Useful = Not N useful

1 mol H 2SO 4

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Solución: a) Cuando la solución es ideal la densidad de la solución tiende a ser la densi agua, sin embargo la masa total de la solución se debe considerar: (100 g + 1.78g) = 101.78 g 1.78 g Fe(OH) 2 101.78 g solución

∗

1 mol Fe(OH) 2 90 g Fe(OH) 2

∗

1 g solución 1 cm 3 solución

∗

1 000 cm 3solución 1 litro de solución

= 0.194

b) Para determinar la normalidad de la solución, hallamos la relación de moles y equiv gramo del soluto: 1 eq

−g

Fe(OH) 2

=

1 mol Fe(OH) 2

2 2 eq − g Fe(OH) 2 = 1 mol Fe(OH) 2

0.194

mol (FeOH) 2 1 de solución

∗

2 eq

−g

Fe(OH) 2

1 mol Fe(OH) 2

= 0.388 N

c) A partir de la solubilidad es posible calcular la molalidad: 1.78 g Fe(OH) 2 100 g de agua

∗

1 mol Fe(OH) 2

∗

1 000 g agua

90 g Fe(OH) 1 kg de agua You're Reading2 a Preview

=

0.198 molal


a) Las fracciones molares serán:

1.78 g Fe(OH) 2 n Fe(OH) 2Download = = 0.0198 mol With Free Trial 90 g/mol n H 2O =

100 g H 2 O 18 g/mol

χ Fe(OH)

2

=

= 5.56 mol

0.0198 5.5798

= 0.0035




1%, considerando solución 3.10 Se tiene una solución de dicromáto de potasio al  Useful  Not useful 3 calcular el volumen de esta solución que se necesita para preparar 250 cm de soluc normal de dicromato al actuar como oxidante.



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92

eq

−g

K 2 Cr 2 O 7

=

1 mol K 2 Cr 2 O 7

6 6 eq − g K 2 Cr 2 O 7 = 1 mol K 2 Cr 2 O 7 1 g K 2 Cr 2 O 7 100 g de solución

∗

1 mol K 2 Cr 2 O 7 294 g K 2 Cr 2 O 7

1000 cm 3 de solución 1 litro de solución

= 0.204

∗

6 eq

− gK 2 Cr 2 O 7

∗

1 mol K 2 Cr 2 O 7

1 g de solución 1 cm 3 de solución

∗

N

Al igualar los equivalentes de las dos soluciones se tiene: N1V1 = N 2 V2

V2 =

250 cm 3 ∗ 0.1 N 0.204 N

=122.55 cm

3

3.11 Se queman 80 litros de fosfamina medidos a 18 °C y 756 mmHg. El ácido fosfó formado se disuelve en agua y se obtiene un litro de disolución. Calcular la normalidad d disolución ácida.

You're a Preview Solución: El proceso de formación de una Reading disolución de H 3PO4 viene a partir de la sigui ecuación química: Unlock full access with a free trial.

PH3 + 2O2 ⇒ H3PO4 Download With Free Trial

A partir de esta ecuación química se calcula estequiométricamente la cantidad de sustanci H3PO4 Considerando la ecuación de estado: PV = nRT n

se tiene: =

PV RT




=

Useful

 Not useful

756 mmHg ∗ 80  = 3.33 mol NH 3 mmHg −  62.4 ∗ 291 K



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SOLUCIONES Y PROPIEDADES COLIGATIVAS N

=

3.33 mol H 3PO 4 1 litro de solución

∗

3 Eq − g H 3PO 4 1 mol H 3PO 4

= 10 N

3.12 Calcular el número de gramos de sulfato ferroso que se oxidarán en una disoluc esta sal acidificada con ácido sulfúrico, con 24 ml de permanganato de potasio, en so 0.25 N, considerando como agente oxidante para esta reacción. Solución: Formulamos e igualamos la ecuación química por el método ión - electrón FeSO4 + H2SO4 + KMnO4

⇒

Fe2(SO4)3 + MnO + K 2SO4 + H2O

Las semirreacciones son: 2 Fe+2 ⇒ 2 Fe+3 + 2 e-

(1)

5 e- + 8H+ + MnO4- ⇒ Mn+2 + 4H2O

(2)

multiplicando la primera ecuación por 5 y la ecuación (2) por 5: 10 Fe+2 + 16H+ + 2 MnO4- ⇒ 10 Fe+3 + 2 Mn+2 + 8H2O

La ecuación igualada es 10FeSO4 + 8 H2SO4 + 2You're KMnOReading 4 ⇒ 5 Fe2(SO4)3 + 2 MnSO4 + K 2SO4 + 8 H2O a Preview

Para la determinación del eq – Unlock g de full KMnO access with a free trial. considerar los electrones g 4, debemos porque se trata de una reacción de oxidación – reducción. Download With Free Trial

1 mol KMnO4 5 5 eq − g KMnO4 =1 mol KMnO4

1 eq − g KMnO4 =

La masa de sulfato ferroso que se oxida es: 24 ml KMnO 4

∗

0.25 Eq

−g

KMnO 4

1000 ml solución


∗

1 mol KMnO 4



10 mol FeSO 4

Useful  ∗ Not useful  − g KMnO 2 mol KMnO

5 eq

4

4

∗



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SOLUCIONES Y PROPIEDADES COLIGATIVAS 94 La fracción molar del disolvente se puede evaluar a partir de la composición que nos dan e problema, vale decir: 5 g de carbamida y 95 g de agua 5 g CO(NH 2 ) 2

∗

1 mol CO(NH 2 ) 2

=

60 g

0,083 mol CO(NH 2 ) 2 95 gH 2 O ∗ χ H O = 2

1 mol H 2 O

= 5.28 mol

18 g H 2 O

5.28 5.363

H 2O

= 0.985

P = 0.985 ∗ 23.76 mmHg

3.14 La solución saturada de fenol en agua tiene a 21 ºC la presión de vapor de 18.3 mm mientras que la del agua pura es 18.65 mmHg. a) Determinar la solubilidad del fenol en ag suponiendo la idealidad. Exprese también el resultado como b) molaridad, c) molalidad tanto por ciento en masa. Solución: Datos: P = 18.3 mmHg

P° = 18.65


a) solubilidad = ?

b) M = ?

c) m =full? access with d)a% masa Unlock free trial.=

a) La solubilidad se define:

?

Download With Free Trial solubilidad

=

g soluto

100 g de disolvente

Aplicaremos la ley de Rault: De la ecuación (3.5): P = χP°: md P

= P°


Md  Useful md ms Ms

+

Ms

 Not useful



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SOLUCIONES Y PROPIEDADES COLIGATIVAS solubilidad

=

10.12 g de soluto 100 g de agua

b) molaridad

Para soluciones ideales se considera la densidad 1 g/ml La masa total de la solución es: (100 + 10.12) g = 110.12 g V = 110.12 g / 1 g/ml = 110.12 ml = 0.11 litros Los moles de fenol: 10.12 g / 94 = 0.108 mol M

=

m

=

0108 mol C 6 H 5OH 0.11 litros solución

= 0.98 molar

c) molalidad 0.108 mol C 6 H 5 OH 0.10 kg H 2 O

= 1.08 molal

d) % masa: %C 6 H 5 OH =

10.12 110.12

∗100% = 9.19%C 6 H 5 OH

3.15 Cuando se disuelven 60 g de una mezcla de glucosa (C6H12O6) y sacarosa (C12H 200 g de agua, se registra una presión de vapor en la disolución de 23.28 mmHg a 25 You're Reading a Preview es 23.76 mmHg. Determ presión de vapor del agua pura a dicha temperatura composición porcentual en masa Unlock en la mezcla full access de withglucosa a free trial.y sacarosa. Solución Datos:


60 g de mezcla de C6H12O6 y C12H22O11 sean : C6H12O6 = x y C12H22O11 = y P = 23.28 mmHg

Aplicando la ley de Rault: despejando Xd:

en 200 g de H2O.

Pº = 23.76 mmHg Sign up to vote on this title

P = PºXdisolvente ; Useful

 Not useful

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96

reemplazando datos: M = 264 .63

g mol

Considerando la ecuación: n x + n y = nT x

180

+

y

342

=

60

(1)

264 .63

x + y = 60

(2)

Resolviendo el sistema de ecuaciones se determina: x = 19.6 g

%C6H12O6 = 32.67%

y = 40.4 g

%C12H22O11 = 67.33%

3.16 Calcular la cantidad de C2H6O2 que se debe añadir a 1 kg de etanol para reduci presión de vapor en 9.5 mmHg a 35 ºC. La presión de vapor del etanol puro a esta tempera es 100 mmHg. Solución: La presión de vapor de la solución es: (100 - 9.5) mmHg = 90.5 mmHg

Considerando la ley de Rault: P =Reading PºXdisolvente You're a ;Preview Xd

por definición de fracción molar:

Unlock access with a free trial. P full 90.5 mmHg = = 0.905 Pº 100 mmHg

=

Download With Free Trial X disolvente

n H =

2O

n H

2O

m C 2 H 5 OH X disolvente

=

M C 2 H 5 OH m C 2 H 5 OH M C 2 H 5 OH

+

msoluto M soluto

+

n soluto

1000 =

46up to vote Sign on this title = 0.905

1000Useful m



46

+

62

 Not useful

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SOLUCIONES Y PROPIEDADES COLIGATIVAS χA + χB = 1

(2)

χA = 1 - χB

(3)

(3) reemplazando en (1): 460 = 646 (1 - χB ) + 383 χB

Despejando la fracción molar de la acetona χB = 0.51;

χA = 0.49

La composición molar es %nacetona = 0.51∗100 = 51.0% %néter = 0.49∗100 = 49.0%

3.18 En un compuesto orgánico recientemente sintetizado, al realizar el análisis químic encontrado que contiene 63.2% de carbono, 8.8% de hidrógeno y el resto oxígen disolución de 0.0702 gramos de este compuesto en 0.804 g de alcanfor deprime el pu solidificación en 15.3 °C. ¿Cuál es la fórmula molecular del compuesto desconoci constante crioscópica del alcanfor es igual a 40. Solución: Determinación de la fórmula empírica: C: H: O:

63.2 12 8.8 1 18 16

You're Reading a Preview = 5.266

= 8.8



=1.75

C: H: O:

5.266 1.75 8.8 1.75 1.75 1.75

=3

=5 =1

La fórmula empírica es: C3H5O (M = 57) 

Sign up vote molecular on this title de la sust Para determinar la fórmula molecular debemos calcular el topeso partir de la expresión del descenso crioscópico.  Useful  Not useful ∆Tc = Kc∗m



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98

3.19 Hallar la concentración en gramos por litro de una solución de glucosa C 6H12O6 que °C es isosmótica con una disolución de úrea CO(NH 2)2 a 12 °C la cual contiene 3 g de úre un volumen de 150 cm 3. Solución El término isosmótico implica la misma presión osmótica pero a dife temperaturas, así que se puede escribir la expresión de presión osmótica para sustancias e igualarlas. π = cRT

Para la solución de glucosa se tiene: π1 = c1RT1

(1)

π2 = c2RT2

(2)

Para la solución de úrea: T1 = 25 + 273 = 298 K T2 = 12 + 273 = 285 K La concentración C2, de la úrea es: C2

=

3 g úrea 150 ml solución

∗

Igualando las ecuaciones (1) y (2)

1 mol de úrea 60g úrea

∗

1000 ml solución 1 litro solución

=

0.333 molar

You're Reading a Preview Unlockcfull access RT2a free trial. 1RT 1 = c2with

Despejando C1: c1

=

T2 T1

0.318

∗ c2 =

Download With Free Trial 285 ∗ 0.333molar = 0.318molar 298

moles C 6 H12 O 6 1 litro de solución

∗

180 g C 6 H12 O 6 1mol C 6 H12 O 6

= 57.24 g/



Sign up toCvote on this title 3.20 El bromuro de etileno, C 2H4Br 2, y el 1,2 dibromopropano 3H6Br 2, forman una seri Useful useful  Notde disoluciones ideales en todas sus concentraciones. A 85ºC, la presión estos dos líqui puros es 173 y 127 torr respectivamente. a) Si se disuelven 10 g de bromuro de etileno en de 1,2 dibromopropano, calcúlese la presión de cada componente y la presión total d



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SOLUCIONES Y PROPIEDADES COLIGATIVAS 10 g C 2 H 4 Br 2

∗

80 g C 3 H 6 Br 2

∗

1 mol C 2 H 4 Br 2 187.84 g C 2 H 4 Br 2 1 mol C 3 H 6 Br 2 201.84 g C 3 H 6 Br 2

χ C 2 H 4 Br 2 χ C 3 H 6 Br 2

=

= 0.053 mol C 2 H 4 Br 2

= 0.396 mol C 2 H 4 Br 2

0.053

= 0.118 0.449 = 1 − 0.118 = 0.882

Las presiones de vapor parciales son: PC2H4Br 2 = 0.118 ∗ 173 mmHg = 20.414 mmHg PC3H6Br 2 = 0.882 ∗ 127 mmHg =112.014 mmHg

La presión de vapor de la solución es: Ptotal = PC2H4Br 2 + PC3H6Br 2 = (20.414 + 112.014) mmHg Ptotal = 132.428 mmHg

Puesto que se trata de soluciones ideales, su comportamiento puede mostrarse en un di fracción molar vs presión de vapor de ambas soluciones: Del diagrama realizada a escala You're se puede dar una Reading a Preview ] g interpretación del comportamiento de estas H m Unlock full access with a free trial. soluciones. m [ Download Free Por ejemplo se puede dar eventualmente la With presión total de la solución ideal cuando las fracciones molares de ambas sustancias son iguales, es decir 0.5.

r o p Trial a v e d n ó i s e r P

0.88

χ Dibromo propano

0.5

Trace una línea en la fracción molar 0.5 y lea la intersección en presión de vapor esto da Sign up to vote on this title 132  Not useful aproximadamente 150 mmHg. en la práctica resulta  Useful 127 muy útil el uso de estos diagramas.

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d) La fracción molar del bromuro de etileno en la fase líquida cuando las fracciones mol en fase gaseosa son iguales será: Sean:

A = C2H4Br 2 y B = C3H6Br 2 P A

En fase gaseosa se cumple:

X A'

Además:

P A = P A X A

=

y

P T °

X B'

=

P B

(1)

P T °

(2)

P B = P B X B

Donde X’A y X’B son las fracciones molares en fase gaseosa y XA y XB, son las fracci molares en solución Despejando PA y PB de (1) '

' P B = P T X B

P A = P T X A

(3)

Igualando ahora las ecuaciones (2) y (3) °

'

°

'

P A X A = P T X A P B X B = P T X B

You're a Preview Dividiendo estas ecuaciones y tomando en Reading cuenta que X’A = X’B = 0.5 Unlock full access with a free trial. ° ° P A X A = P B X B

With Free Trial X A Download P B° 127 torr = = = 0.734 X B P A° 173torr

Considerando además que: XA + XB = 1 Y resolviendo el sistema de ecuaciones, encontramos que las fracciones molares en fase líquida son: XA = 0.42 XB = 0.58




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b) Ke

=

cal

1.987

RTe2

( 353.2K ) 2

K − mol 1000 g ∗ 94.2 cal/g

=

1000Δ00

∗

= 2.63 K/mol

3.22 En un aparato para helados de tipo casero se abate el punto de congelación de u de agua que rodea el helado disolviendo NaCl para obtener una solución salina. Se o que una solución salina al 15% se congela a – 10.880 °C. ¿Cuál es el factor de van’t para esta solución? Solución: Datos Tf(agua) = 0 °C

Tf(solución) = -10.88 °C

Kc = 1.86 °C/m m=

15 g NaCl 85 g H 2O

∗

1 mol NaCl 58.5 g NaCl

∗

1000 g H 2O 1 kg H 2O

= m = 3.02 molal

Consideremos la ecuación ∆Tc = iK cm y despejando i, se tiene: i=

ΔTc

You're Reading Kc a∗Preview m i

Unlock full access with a free trial. 0°C − ( −10.88°C ) = = 1.94 °C ∗ 3 .Free 1.86 With 02 mTrial Download

m

3.23 El cloruro de cesio se disuelve en agua según la siguiente reacción: CsCl ⇒ Cs+ + ClSign up to vote on this title



Una solución 0.121 m de CsCl se congela a – 0.403. Calcule i y la disociación porcen  Useful  Not useful CsCl en esta disolución.



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SOLUCIONES Y PROPIEDADES COLIGATIVAS α

=

i

−1

υ − 1

los iones formados, como se observa en la ecuación de disociación es: ν = 2, reemplazand la anterior expresión: α

La disociación porcentual es:

=

1.7906 2

−1

−1

= 0.7906

α = 0.7906 ∗ 100% = 79.06%

3.24 El compuesto complejo, K 3[Fe(CN)6], se disuelve en agua según la siguiente reacción K 3[Fe(CN)6] ⇒ 3K + + [Fe(CN)6-3]

Una solución 0.126 m de K 3[Fe(CN)6] se congela a – 0.649 °C. Calcule el factor de V Hoff y la disociación porcentual de K 3[Fe(CN)6] en esta solución. Solución: Considerando la ecuación ∆Tc = iK cm y despejando i, se tiene: i=

ΔTc Kc ∗ m

You're°C Reading a Preview donde ∆Tc = 0 °C – (- 0.649 °C) = 0.649 Unlock full access with a free trial.

El factor de Van’t Hoff será: i=

0.649 °C °C ∗ 0.126 m 1.86 m

Download With Free=Trial 2.769

La disociación porcentual se calcula considerando la ecuación: α

=

i

−1

υ − 1




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 Not useful

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los iones formados, como se observa en la ecuación de disociación es: ν = 4, reemplazand la anterior expresión:



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Solución: En principio calcularemos la molalidad del etilenglicol, puesto que hay que a punto de congelación a – 10.0 °F las molalidades deben ser idénticas, es decir: m

12.5

=

17.6 kg C 2 H 6 O 2 3.785  1 kg 6 gal H 2 O ∗ ∗ 1 gal 1

moles C12 H 22 O11 1 kg H 2 O

∗

∗

1000 g C 2 H 6 O 2 1 kg C 2 H 6 O 2

342 g C12 H 22 O11 1 mol C12 H 22 O11

∗

∗

1 mol C 2 H 6 O 2 62 g C 2 H 6 O 2

1 kg C12 H 22 O11 1 000 g C12 H 22 O11

∗

=

1 kg H 1 H

6gal = 97.09 kg C12 H 22 O11

a partir de la molalidad ha sido posible determinar la masa en kg de sacarosa para temperatura de congelación, esto es se necesitan 97.09 kg de sacarosa.


PROBLEMAS PROPUESTOS Unlock full access with a free trial.

(Soluciones) Download With Free Trial

3.1 a) Calcular la cantidad de sosa caústica y de agua que se necesita para preparar 5 litros de una solución al 20%, cuya densidad es 1.219 g/ml, b) Cual es la normalidad de está disolución?, c) Cuál es la molalidad? Rpta.- 1219 g NaOH y 4876 g H 2O; 6.095 N

 de up CuSO que 3.2 Calcular el volumen de disolución al 12% en pesoSign to vote thispodrá title preparars 4, on kg de sulfato cúprico cristalizado, (CuSO 4∗5H2O). Ladensidad es 1.131 Useful de Notsolución useful  la Rpta.- 4.71 litros



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SOLUCIONES Y PROPIEDADES COLIGATIVAS 104 3.7 Calcular el volumen de una disolución de ácido sulfúrico de densidad 1.827 g/m 92.77% de H2SO4 que se necesita para preparar 10 litros de ácido sulfúrico 3 normal. Rpta.- 868.2 ml

3.8 Determinar el volumen de una disolución 2 normal de sulfato cúprico que se necesita preparar 10 g de óxido cúprico previa precipitación del cobre como carbonato y calcina posterior de éste a óxido. Considerar las siguientes reacciones: Na2CO3 + CuSO4

→

CuCO3 + Na2SO4

CuCO3 + calor

→

CuO + CO2

3.9 ¿Qué volumen de ácido nítrico diluido, de densidad 1.11 g/ml y al 19% en masa de HN contiene 10 g HNO3 ?

3.10 Calcúlese la molalidad de una solución que contiene a) 0.65 moles de glucosa, en 2 de agua, b) 45 g de glucosa en 1 kg de agua, c) 18 g de glucosa en 1 libra de agua. Rpta.- a) 2.6 m, b) 0.25 m, c) 0.30 m

3.11 Una solución acuosa etiquetada muestra una concentración del 35% en masa de HC una densidad de 1.251 g/cc. ¿Cuál es la concentración molar y la molalidad de la solución Rpta.- 4.36 M; 5.36 m en todasa las proporciones, si se mezclan 16 g 3.12 El agua y el metanol son miscibles You're Reading Preview metanol con 27 g de agua. ¿Cuál es la fracción molar del metanol en la solución? Unlock full access with a free trial.

3.13 Realice las siguientes conversiones siguientes:


a) b) c) d) e)

Ca(OH)2 0.1 N en molaridad 20 mg CuSO3/ml en molaridad y normalidad 2.4 mg CaCl2/ml en molaridad y normalidad 1.2 molal de nitrato de plata en tanto por ciento en masa 2 N de H3PO4 en molaridad




 Useful mililitros  Not useful de una disolu 3.14 Una reacción requiere 3.4 milimoles de Na 3PO4. ¿Cuántos 1.8 N se usarían?



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Si la densidad de la solución de Na 2CO3 es 1.25 g/cc. ¿Qué porcentaje de Na2CO contiene? Rpta.- 16.7%

3.19 a) Que volumen de K 2Cr 2O7 0.40 N se necesita para liberar el cloro de 1.2 g de N una solución acidifícada con H 2SO4 ? Cr 2O7= + Cl- + H+→ Cr +3 + Cl2 + H2O b) ¿Cuántos gramos de cloro gaseoso se liberan? Rpta.- 51 ml; 0.73 g

3.20 ¿Qué volumen de una disolución de perclorato férrico 0.5 N se necesitan para 25 g de cloruro férrico?, en una solución básica de hidróxido plumboso, considera siguiente reacción química. Pb(OH)2 + Fe(ClO4)3 → FeCl3 + Pb3O4 + H2O

3.21 Si 600 cc de una solución 1.1 N de HCl son diluidos hasta formar exactam solución 1 normal. ¿Qué cantidad de agua ha sido adicionada?

3.22 Una solución de NaOH es 0.9 N. ¿Qué cantidad de la misma será necesaria para p un litro de solución 0.1 N? You're Reading a Preview

with a free trial. HClfullseaccess mezclan con 30 cc de solución normal de 3.23 40 ml de solución 0.5 N deUnlock ¿Cuántos ml de solución 0.333 N de NaOH serán necesarios para neutralizar la me Download With Free Trial ácidos?

3.24 Una muestra de un hidróxido alcalino puro (NaOH o KOH) es disuelta en requiere 50 cc de solución ácida 0.5 N para su neutralización. ¿De cuál de las do indicadas era la muestra? 

Sign up45.9 to vote title ccon dethis solución normal 3.25 Una muestra de 1.5 g de un metal puro ha necesitado Useful Not useful  atómico para ser disuelta. El metal es bivalente; calcular su peso aproximado.

3.26 Cuantos gramos de hierro se disuelven en medio litro de solución 0.1 N de HCl?

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SOLUCIONES Y PROPIEDADES COLIGATIVAS 106 3.30 Cuántos litros de gas NH3 seco medido a 27 ºC y 733 mmHg , serán necesarios preparar dos litros de solución exactamente ½ N de NH4OH.

3.31 25 cc de solución 0.5 N de H 2SO4 son agregados a 40 cc de solución 0.25 N de Na ¿Cuál está en exceso y en que cantidad?. Expresar la normalidad de la solución resultant función de a) el ácido o la base en exceso; b) el ión sulfato.

3.32 Calcular la pureza en tanto por ciento de una muestra de H 2C2O4∗2H2O partiendo dato de que 1.00 g de la misma es neutralizado por 31.4 cc de solución básica 0.5 N.

3.33 Si 1 g de H 2C2O4∗2H2O puro neutraliza 33.0 cc de una solución de KOH, calcula concentración de ésta en: a) gramos de KOH por litro; b) normalidad como bases molaridad.

3.34 La solución de NH4OH de peso específico relativo 0.954 contiene 11.64% de N Calcular su normalidad como base.

3.35 Masa iguales de NaOH y KOH son disueltos separadamente en la misma cantidad agua. ¿Cuál es la relación de sus normalidades?.

3.36 Calcular la normalidad de una solución de K 2Cr 2O7 sabiendo que 48 cc de la mi oxidan 1.375 g de FeSO 4∗7H2O puro. You're Reading a Preview

específico relativo 1.160 contiene 22.25% en mas 3.37 Una solución de H 2SO4 de peso Unlock full access with a free trial. H2SO4. Calcular: a) su normalidad; b) su molaridad, c) su molalidad, d) su fracción molar. Download With Free Trial

3.38 Leemos en un libro de prácticas de química: Si se miden 40 ml de HCl concent (densidad 1.195 g/ml, 38.72% HCl) y se diluye hasta formar un litro de solución, ésta res aproximadamente 0.5 N. Háganse los cálculos para ver si esto es verdad. Rpta. 0.507 N

 de Hup2SO 3.39 Calcular la normalidad de una solución concentrada Sign 4 según to vote on thislos titledatos siguie densidad 1.8068 g/ml y 87.81% en masa  Useful  Not useful

3.40 Se desea preparar exactamente 10 litros de solución 0.750 N de NaOH. ¿Cuá

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3.43 A la temperatura de 65 ºC hallar la presión de vapor sobre una disolución que c 13.68 g de sacarosa en 90 g de agua, si la presión de vapor saturado sobre el agua a la temperatura es igual a 25.0 kPa (187.5 mm Hg).

3.44 ¿A que es igual la presión de vapor saturado sobre una disolución al 10% de car CO(NH2)2 a 100 ºC?

3.45 A la temperatura de 315 K, la presión de vapor saturado sobre el agua es igual a 8 (61.5 mmHg). ¿Cuanto disminuirá la presión de vapor a la temperatura señalada, si en de agua se disuelven 36 g de glucosa?

3.46 A 293 K la presión de vapor saturado sobre el agua es igual a 2.34 kPa (17.53 m ¿Cuántos gramos de glicerina C3H5(OH)3 se deben disolver en 180 g de agua para dism presión de vapor en 133.3 Pa? 3.47 ¿Cuántos grados aumentará el punto de ebullición del agua si en 100 g de disuelven 9 g de glucosa? 3.48 ¿A que temperatura, aproximadamente, hervirá la disolución al 50% en sacarosa?

3.49 ¿A que temperatura, aproximadamente, You're Readingcristalizará a Preview la disolución al 40% en m alcohol etílico?. Unlock full access with a free trial.

3.50 ¿Cuántos gramos de sacarosa se deben disolver en 100 g de agua para: a) dismi Free Trial temperatura de cristalización en 1Download grado; b) With aumentar la temperatura de ebullición en

3.51. ¿En que relación deben encontrarse las masas de agua y de alcohol etílico para mezclarlos, se obtenga una disolución que se cristalice a –20 ºC?.

3.52 En el radiador de automóvil vertieron 9 litros de agua y añadieron 2 litros  de a up to vote this title metílico (ρ = 0,8 g/ml. Hecho esto, ¿a que temperaturaSign mínima se on puede dejar el coche Useful Not useful  libre sin temer que el agua en el radiador se congele? 

3.53 Al disolver 5.0 g de sustancia en 200 g de agua se obtiene una disolución no cond

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3.57 La temperatura de ebullición de la disolución acuosa de sacarosa es igual a 101.4 Calcular la concentración molal y el tanto por ciento en masa de la sacarosa en la disoluc ¿A que temperatura se congela esta disolución?

3.58 ¿Cuántos gramos de glucosa C 6H12O6 deben encontrarse en 0.5 litros de disolución que su presión osmótica (a igual temperatura) sea la misma que la de una disolución, 1 litr la cual contiene 9.2 g de glicerina C3H5(OH)3?

3.59 A 25 ºC la presión osmótica de la disolución cuyos 200 ml contiene 2.80 g de compu macromolecular es igual a 0.70 kPa. Hallar el peso molecular del soluto.

3.60 A la temperatura de 20 ºC y 1 litro de disolución de un no electrolito cuya pre osmótica es de 243.4 kPa se mezcla con 3 litros de disolución de no electrolito cuya pre osmótica es igual a 486.8 kPa. Determinar la presión osmótica de la disolución mezclada

3.61 Una disolución en cuyos 100 ml se encuentran 2.3 g de cierta sustancia presenta, a K, una presión osmótica igual a 618.5 kPa. Determinar el peso molecular de la sustancia

3.62 Un ml de disolución contienen 10 18 moléculas de no electrolito disuelto. Calcula presión osmótica de la disolución a 298 K.

25 ºC esa de 23.76 mmHg, ¿Cuál es la presión 3.63 La presión de vapor del agua pura You'rea Reading Preview vapor de una disolución que contiene 12 g de glucuosa, en 50 g de agua ? Unlock full access with a free trial.

3.64 Se disuelven 24.63 g de glucosa en 150 g de agua. A 23 ºC la presión de vapor d Download Withes Free disolución es de 20.73 mmHg y la del agua pura deTrial 21.07 mmHg. ¿Qué peso molec tiene la glucosa?

3.65 A 30 ºC, la presión de vapor del eter dietílico es de 646 mmHg y la de la acetona pur 283 mmHg.. Calcule la composición de una mezcla cuya presión sea 460 mmHg, suponie la idealidad.  Sign up to vote on this title

useful C 6Useful H5Cl y  delNot bromobenceno C 3.66 A 11 ºC las presiones de vapor del clorobenceno, son, respectivamente de 400 y 200 mmHg. Determinar la presión de vapor a esta tempera de una mezcla líquida supuesta ideal, formada por un 30% de C H Cl y 70% de C H

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mercuroso que actúa como soluto, el punto de fusión de la solución desciende en 1. Estimar el peso molecular del cloruro mercuroso y su fórmula molecular. Rpta.- 236.1; Hg2Cl2

3.70 Una disolución de 0.52 g de cloruro potásico en 83.6 g de agua congela a - 0.2 Calcular el factor de van’t Hoff, el coeficiente osmótico y el grado de disociación apare KCl. Kc(H2O) = 1.86 °C/mol. Rpta. i = 1.876; g = 0.938; α = 0.876

3.71 El punto de ebullición de una disolución de 3.41 g de cloruro cálcico en 100 g de a 100.21 °C. Calcular el factor de van’t Hoff, el coeficiente osmótico y el grado de diso aparente del cloruro de bario. Ke(H2O) = 0.52 °C/mol Rpta. i = 2.466; g = 0.822; α = 0.733

3.72 Una disolución de cloruro de cinc al 1%, y de densidad prácticamente la unidad, c a – 0.28 °C. Calcular el grado de disociación aparente del cloruro de cinc, y a partir d concentración de los iones en la disolución. Rpta. α = 0.516; [Zn+2] = 0.0375 M

3.73 Calcular la presión de vapor a 100 °C de una disolución de cloruro de sodio a suponiendo que el grado de disociación aparente de la sal sea del 90%. Rpta. 713.6 mmHg You're Reading a Preview

contiene g de sal por litro ejerce , a 14 ° 3.74 Una disolución de cloruro potásico Unlock fullque access with a free1trial. presión osmótica de 456 mmHg. Calcular el valor del coeficiente osmótico y el disociación aparente del cloruro potásico. Download With Free Trial Rpta. g = 0.951; α = 90.1%

3.75 Calcular la presión osmótica a 18 °C de una solución de cloruro sódico que contie g de sal en 100 cm3, si el factor de van’ Hoff es igual a 1.83. Rpta. 18.68 atm Sign up to vote on this title

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Ca y  28.30% de Cl. La diso 3.76 Un cloruro hidratado de calcio contiene 27.21% Useful Not useful  de formada al disolver 0.364 g del compuesto en 50 g de agua empieza a congelar a – 0.29 Escribir la fórmula racional del compuesto, b) determine el factor de van’t Hoff. K

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