QUÍMICA: DISOLUCIONES

DISOLUCIONES

Una disolución es una mezcla homogénea de dos o más sustancias de composición variable.

En una disolución hay al menos dos componentes:

1. Soluto: La sustancia que se disuelve.

2. Disolvente: Medio en el que se disuelve el soluto.

Cuando la cantidad de soluto en el disolvente es pequeña hablamos de una disolución diluida, pero cuando la cantidad de soluto es alta, hablamos de disoluciones concentradas. Además cada disolvente tiene una capacidad limitada de admitir soluto, por lo que si se supera esa capacidad, la disolución se llama saturada, y en este tipo de disoluciones ya no se puede añadir mayor cantidad de soluto.

CONCENTRACIÓN:

La concentración es el método para indicar la composición de una disolución y indica la cantidad de soluto que hay disuelta en el disolvente.

Hay diversas formas de expresar la concentración:

1. Una forma muy utilizada es gramos / litros:

2. Tanto por ciento en masa:

EJEMPLO:

Se disuelven 7 gramos de cloruro sódico en 43 g de agua. Calcula el tanto por ciento en masa:

Como tenemos el soluto en gramos (7g) y el disolvente en gramos (43g) sólo tenemos que sumarlos para obtener los gramos de la disolución: 7g + 43g = 50 g disolución.

Ahora podemos aplicar la fórmula:

3. Tanto por ciento en volumen:

4. Molaridad:

EJEMPLO:

Disolvemos 4,9 g de ácido sulfúrico en agua hasta conseguir una disolución de 200 cm³. ¿Cuál es la molaridad de esta disolución?

En primer lugar calculamos los moles de H₂SO₄ y para ello debemos conocer la masa del compuesto (H = 1u, O = 16u y S =32u). El ácido sulfúrico pesa: (1x2) + 32 + (16x4) = 98u

Ahora debemos convertir los 200 cm³ de disolución en litros:

Ahora si podemos calcular la molaridad:

5. Molalidad:

EJEMPLO:

Se disuelven 7 gramos de cloruro sódico en 43 gramos de agua. Calcula la molalidad:

En primer lugar debemos encontrar los moles de soluto y para ello debemos saber la masa atómica del NaCl (Na = 22,98u y Cl = 35,45u). 22,98 + 35,45 = 58,43u. Ahora encontramos los moles de soluto:

Ahora debemos saber los kg de disolvente 43 g : 1000 = 0,043 Kg.

Una vez hecho esto, podemos aplicar la fórmula:

6. Fracción molar:

EJEMPLOS:

1. Determina el porcentaje en masa, la molaridad, la molalidad y la fracción molar de una disolución que tiene 2g de Ca(OH)₂ i 200 cm³ de agua. Esta disolución tiene una densidad de 1,05 g/cm³.

En primer lugar debemos interpretar bien los términos para poder hallar cada uno de los componentes de la disolución.

El enunciado nos dice que se disuelven 2 g de Ca(OH)₂ luego este es el soluto, i tenemos 200 cm³ de agua que serán el disolvente.

Antes de nada, debemos calcular los gramos totales de la disolución, y para ello debemos saber los gramos de disolvente que hay en la disolución. Como el disolvente es el agua, sabemos que:

Entonces, como tenemos 200 cm³ de agua, mirando la equivalencia de arriba sabemos que también hay 200 g H₂O. Por tanto el peso total de la disolución será:

Una vez sabemos los gramos de la disolución, otra cosa que debemos saber es el volumen total de la disolución. Esto lo sabemos a partir de la densidad. La densidad sigue la siguiente fórmula:

Sabemos que nuestra disolución tiene una densidad de 1,05 g/cm³ y también sabemos la masa de la disolución porque la acabamos de encontrar, entonces:

Ahora tenemos todos los datos que necesitamos para iniciar los cálculos de la concentración:

Gramos soluto	Gramos disolvente	Gramos disolución	Volumen disolución
2 g	200 g	202 g	192,3 cm3

En primer lugar encontramos la molaridad:

Sabemos que la molaridad es:

En este caso, para encontrar la molaridad, en primer lugar debemos hallar el número de moles de soluto a través de factores de conversión, sabiendo que el peso del Calcio es 40u, el del Oxígeno 16u y el del Hidrógeno 1u.

Ahora ya sabemos los moles de soluto, pero necesitamos tener el volumen de la disolución en litros, así que tendremos que convertir el volumen, que tenemos en centímetros cúbicos a litros:

Una vez hemos hallado lo que necesitamos podemos aplicar la fórmula de la molaridad:

Ahora vamos a hallar el porcentaje en masa, para ello debemos aplicar la siguiente fórmula:

Como tenemos hallados tanto los gramos de soluto como los de la disolución, podemos aplicar la fórmula:

En tercer lugar vamos a hallar la molalidad, y para ello tenemos que aplicar la siguiente fórmula:

Los moles de soluto (0,02 moles) los hemos hallado antes, y sabemos los gramos de disolvente (200g), así que debemos convertir los gramos del disolvente en kg de disolvente:

Ahora si podemos aplicar la fórmula de la molalidad:

Finalmente vamos a calcular la fracción molar:

Para calcular la fracción molar debemos hallar los moles totales, y para ello en primer lugar debemos encontrar los moles de disolvente, ya que los de soluto ya los sabemos (0,02moles):

Los moles totales serán entones: 11,11 moles H₂O + 0,02 moles Ca(OH)₂ = 11,13 moles disolución

Ahora podemos calcular la fracción molar:

2. Calcula el volumen que tendrá una disolución 0,2M de ácido sulfúrico que tiene 2,5g de soluto.

Como sabemos la molaridad, podremos encontrar el volumen de la disolución a través de esta fórmula:

Para ello debemos encontrar primero el número de moles del soluto sabiendo que tenemos 2,5 gramos de soluto, es decir, de ácido sulfúrico. El ácido sulfúrico pesa: (1x2) + 32 + (16x4) = 98u

Ahora podemos encontrar los litros (es decir, el volumen) de la disolución: