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Soluciones
Una solución es una mezcla homógenea entre dos o más sustancias.
El soluto es (son) las sustancia(s) presentes en menor(es) cantidad(es).
El solvente es la sustancia presente en mayor cantidad.
Soluciones
Una solucion saturada contiene la cantidad máxima de un soluto que se
disolvería en un solvente a una temperatura específica.
Una solución no saturada contiene menos soluto que el que puede disolverse a
una temperatura específica.
Una solución supersaturada contiene más soluto que el que puede haber en una
solución saturada a una temperatura específica.
Los cristales de acetato de sodio se forman rápidamente cuando se agrega una pizca
de cristal a una solución supersaturada de acetato de sodio.
Interacción en el Proceso de Solución
Hay tres tipos de interacción en el proceso de solución:
• interacción solvente-solvente
• interacción soluto-soluto
• interacción solvente-soluto
DHsoln = DH1 + DH2 + DH3
“Lo similar disuelve a lo similar”
Es probable que dos sustancias con fuerzas intermoleculares similares se
disuelvan una con la otra.
•
Moléculas no polares son solubles en solventes no polares
CCl4 en C6H6
•
Moléculas polares son solubles en solventes polares
C2H5OH en H2O
•
Compuestos iónicos son más solubles en solventes polares
NaCl en H2O o NH3 (l)
Unidades de concentración
La concentración de una solución es la cantidad de soluto presente en
una cantidad dada de solvente o solución.
Porcentaje en peso o en masa
masa de soluto
% por masa =
x 100%
masa de soluto + masa del solvente
masa de soluto
x 100%
=
masa de solución
Fracción mol (X)
XA =
moles de A
Suma de moles de todos los componentes
Unidades de concentración
Molaridad (M)
moles del soluto
M =
litros de solución
Molalidad (m)
moles del soluto
m =
masa del solvente (kg)
¿Cuál es la molalidad de una solución de etanol
(C2H5OH) con molaridad 5.86 M con una densidad
de 0.927 g/mL?
m =
moles del soluto
masa del solvente (kg)
M =
moles del soluto
litros de solucción
Asumamos 1 litro de solución:
5.86 moles etanol = 270 g etanol
927 g de solución (1000 mL x 0.927 g/mL)
masa del solvente = masa de solución – masa del soluto
= 927 g – 270 g = 657 g = 0.657 kg
moles del soluto
=
m =
masa del solvente (kg)
5.86 moles C2H5OH
0.657 kg solvente
= 8.92 m
Temperatura y solubilidad
Solubilidad de sólidos y temperatura
La solubilidad aumenta al
aumentar la temperatura.
La solubilidad disminuye al
aumentar la temperatura.
Cristalización Fraccionada
La cristalización fraccional es la separación de una mezcla de sustancias
en componentes puros con base en sus diferentes solubilidades.
Suponiendo que hay 90 g KNO3
contaminado con 10 g NaCl.
Cristalización fraccional:
1.
Disolver la muestra en 100
mL de agua a 600C
2.
Enfríar la solución hasta 00C
3.
Todo el NaCl se quedará en la
solución (s = 34.2g/100g)
4.
78 g de KNO3 PURO será
precipitado (s = 12 g/100g).
90 g – 12 g = 78 g
Temperatura y solubilidad
O2 gas temperatura y solubilidad
La solubilidad por lo general
disminuye cuando la
temperatura aumenta.
Presión y solubilidad de Gases
La solubilidad de un gas en un líquido es proporcional a la presión de un
gas sobre la solución. (Ley de Henry).
c es la concentración (M) del gas disuelto
P es la presión del gas sobre la solución
c = kP
k es una constante característica de cada gas
(mol/L•atm) que depende solo en la temperatura
low P
high P
low c
high c
Propiedades coligativas de soluciones no electrólitos
Las propiedades coligativas son propiedades que dependen únicamente del
número de partículas del soluto en una solución y no de la naturaleza de las
partículas de la solución.
Reducción de la presión de vapor
P1 = X1 P 1
0
0
P 1 = presión de vapor de un solvente puro
X1 = fracción mol de un solvente
Ley de Raoult
Si la solución contiene únicamente un soluto:
X1 = 1 – X2
0
P 1 - P1 = DP = X2
X2 = fracción mol del soluto
0
P1
Montaje para realizar una destilación fraccionada
Elevación del punto de ebullición
DTb = Tb – T b0
T b0 es el punto de ebullición del
solvente puro
T b es el punto de ebullición de la
solución
DTb > 0
Tb > T b 0
DTb = Kb m
m es la molalidad de la solución
Kb es el punto de ebullición molal,
constante de elevación (0C/m) para un
solvente dado.
Disminución del punto de congelación
DTf = T 0f – Tf
T f0 es el punto de congelación del
solvente
T f es el punto de congelación de
la solución
0
T f > Tf
DTf > 0
DTf = Kf m
m es la molalidad de la solución
Kf es el punto congelación molal,
constante de elevación (°C/m) para un
solvente dado.
Tabla punto de congelación
¿Cuál es el punto de congelación de una solución que
contiene 478 g de etilenglicol (anticongelante) en 3202g
de agua? La masa molar del etilenglicol es 62.01g.
DTf = Kf m
Kf agua = 1.86 0C/m
478 g x
m =
moles del soluto
masa del solvente (kg)
DTf = Kf m
=
1 mol
62.01 g
3.202 kg solvente
= 1.86 0C/m x 2.41 m = 4.48 0C
DTf = T f0 – Tf
Tf = T f0 – DTf
= 0.00 0C – 4.48 0C = -4.48 0C
= 2.41 m
Presión osmótica (p)
Ósmosis es el paso selectivo de las moléculas del solvente a través de una
membrana porosa de una solución diluida a una con mayor concentración.
Una membrana semipermeable permite el paso de las moléculas del
solvente, pero se bloquea el paso de las moléculas del soluto.
Presión osmótica (p) es la presión requerida para detener la ósmosis.
diluido
Más
concentrado
Presión osmótica (p)
High
P
p= MRT
Low
P
M es la molaridad de la solución
R es la constante universal de los gases ideales
T es la temperatura (en K)
Una célula en diferentes soluciones
una solución
isotónica
una solución
hipotónica
una solución
hipertónica
Propiedades coligativas de soluciones no electrólítos
Las propiedades coligativas son propiedades que dependen sólo del número
de partículas del soluto en la solución y no de la naturaleza de las partículas
del soluto.
0
Disminución de presión de vapor
P1 = X1 P 1
Elevación del punto de ebullición
DTb = Kb m
Disminución del punto decongelación
DTf = Kf m
Presión osmótica (pi)
p = MRT
Propiedades coligativas de soluciones electrolíticas
0.1 m Na+ iones & 0.1 m Cl- iones
0.1 m solución NaCl
Las propiedades coligativas son propiedades que dependen sólo del
número de partículas del soluto en la solución y no de la naturaleza de
las partículas del soluto.
0.1 m solución NaCl
0.2 m iones en solución
número real de partículas en solución después de disociación
Factor van’t Hoff (i) =
número de unidades de fórmula inicialmente disueltas en solución
no electrolitos
NaCl
CaCl2
debe ser
1
2
3
Propiedades coligativas de soluciones electrolíticas
Elevación del punto de ebullición
DTb = i Kb m
Disminución del punto de congelación
DTf = i Kf m
Presión osmótica (p)
p = iMRT
Coloides
Un coloide es una dispersión de partículas de una sustancia a través de
un medio de dispersión de otra sustancia.
Coloide contra solución
•
Las partículas coloidales son mucho más grandes que las moléculas
del soluto-
•
La suspensión coloidal no es tan homogénea como una solución
La acción de limpieza del jabón
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