Química – Soluciones

Introducción

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

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

Objetivos

Objetivo general

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

Objetivos particulares

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

• Analizar y describir las principales características de las mismas.

• Identificar, analizar y describir las propiedades coligativas.

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

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

• A. MARCO TEÓRICO

Soluciones

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

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

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

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

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

Clases de soluciones

• a) De acuerdo al estado físico

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

-Solución gaseosa: Aire o cualquier otra mezcla entre gases

-Solución líquida: Salmuera, alcohol en agua.

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

• b) De acuerdo a la cantidad de sus componentes

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

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

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

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

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

De acuerdo a sus propiedades químicas

1. ACIDOS: Liberan hidrógeno (H*)

Ejemplo:

H2SO4 en agua

2. BÁSICAS: Liberan iones (OH)

Ejemplo:

Na (OH) en H20

3. NEUTRAS:

H*= (OH)

Ejemplo:

Benceno en tolueno

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

K (MnO4) en H2O

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

Na2SO3 en H2O

Concentración de las disoluciones

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

CONCENTRACIONES FÍSICAS:

ÁCIDO: valencia= # "H"

BASE: valencia = # "OH"

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

3. RELACIÓN ENTRE NORMALIDAD Y MOLARIDAD:

N = M. valencia

4. MOLALIDAD (m: mol/kg)

Propiedades coligativas o colectivas

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

– Descenso en la presión de vapor del solvente,

– Aumento del punto de ebullición,

– Disminución del punto de congelación,

– Presión osmótica.

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

IMPORTANCIA DE LAS PROPIEDADES COLIGATIVAS

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

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

B) Formular y crear mezclas frigoríficas y anticongelantes.

C) Determinar masas molares de solutos desconocidos.

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

E) Formular caldos de cultivos adecuados para microorganismos específicos.

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

Disolución ideal

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

Presión de vapor

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

Punto de ebullición

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

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

Congelación de soluciones

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

Presión osmótica

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

• B. MARCO PRÁCTICO

MOLARIDAD (ejercicios)

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

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

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

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

Primero encontramos la molaridad

Luego reemplazamos en la relación entre normalidad y molaridad

N = molaridad x valencia

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

MOLALIDAD (ejercicios)

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

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

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

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

Ejercicio adicional

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

D= M/V

Volumen de la solución= 2litros

Densidad de solucion=1.25 g/ml

x

1.25 g/ml x 2000 ml

2500 g

x 2500g = 1000g

= x 2500g = 1500g

Hallando la Molaridad

Hallando la normalidad

N= M x valencia

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

Hallando la molalidad

Conclusiones

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

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

Bibliografía

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

Beristain B.B., Camacho F.P., Domínguez O. M.A .Química II, Ed. Compañía Editorial Nueva Imagen, México, 1996.

Garritz A. y Chamizo J.A. Química, Ed. Addison Wesley Iberoamericana, México, 1998.

Castellanos Malo Salvador. Química Orgánica, Ed. Mc Graw Hill, Primera Edición, 1999.

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

Autor:

Elvis Eli Tarrillo Campos