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- 2. Definición.- Las disoluciones son mezclas homogéneas de dos o más sustancias puras que no reaccionan entre sí, en una disolución no podemos distinguir entre sí los componentes que la forman. La sustancia que se encuentra en mayor proporción es el disolvente y la sustancia (o sustancias) que se encuentren en menor proporción son los solutos
- 3. Tipos de disoluciones según su estado de agregación • Sólidas: por ejemplo un sólido disuelto en otro es el caso de la aleación de dos metales • Líquidas: por ejemplo un líquido que disuelve un sólido como cuando echamos sal al agua y removemos • Gaseosas: por ejemplo un gas disuelto en otro como el aire que respiramos que es una mezcla de oxigeno y nitrogeno gaseosos en su mayor parte
- 4. Tipos de disoluciones según su concentración • Disoluciones diluidas: poca cantidad de soluto con respecto al disolvente • Disolución concentrada: mucha cantidad de soluto con respecto al disolvente • Disolución saturada: la cantidad de soluto es el límite que el disolvente puede admitir • Disolución sobresaturada: la cantidad de soluto supera el límite que el disolvente puede admitir y el sobrante precipita A continuación veremos un vídeo explicativo de esta clasificación de disoluciones
- 5. Formas de expresar la concentración (I) • % en peso: % m/m = (gramos de soluto/gramos de disolución)*100 • % en volumen % V/V = (volumen de soluto/volumen de disolución)*100
- 6. Formas de expresar la concentración (II) • % masa-volumen % m/V = (gramos de soluto/mL de disolución)*100 • Molaridad (M) M = n de soluto / V en litros de disolución Donde “n” es el número de moles de soluto
- 7. Formas de expresar la concentración (y III) • Molalidad (m) m = n de soluto/m en Kg de disolvente • Fracción molar (xi) Xi = ni/nT ni es el número de moles del compuesto i (puede ser el soluto y/o el disolvente nT es el número total de moles en la disolución (disolvente más soluto o solutos)
- 8. Ejemplo 1 • Si tenemos 5 gramos de ácido sulfúrico disueltos en agua hasta formar 500 mL de disolución. ¿Cuál será su concentración molar? Dato: Peso Molecular del ácido sulfúrico 98 g/mol Primero calculamos el número de moles de ácido sulfúrico: n = m / M = 5/98 = 0,051 moles M = n de soluto/V en litros de disolución = 0,051/0,5 = 0,102 Molar
- 9. Ejemplo 2 • Tenemos una disolución formada por 5 gramos de cloruro sódico y 150 mL de agua. Calcular la fracción molar de cada uno teniendo en cuenta los siguientes datos: Peso Molecular del NaCl: 58,5. Peso Molecular del agua: 18. Densidad del agua: 1 g/mL Primero calculamos los moles de cada uno: NaCl: n1 = m/M = 5/58,5 = 0,0855 moles Agua: n2 = m/M = 150/18 = 8,333 moles Moles totales: nT = n1 + n2 = 8,419 moles NaCl: x1 = n1 / nT = 0,0855/8,419 = 0,0102 Agua: x2 = n2 / nT = 8,333/8,419 = 0,9898 x1 + x2 = 0,0102 + 0,9898 = 1
Notas del editor
- En el módulo que vamos a aprender en el día de hoy veremos en profundidad las disoluciones: qué son; los tipos de disoluciones y las formas de medir su concentración. Estos conocimientos nos serán muy útiles para su posterior uso en los módulos siguientes puesto que las disoluciones se utilizarán como herramientas para los cálculos que se realizarán en los temas de reacciones químicas, estudio de los gases, etc…
- Explicamos en esta diapositiva el significado de disolución. Indicamos que son mezclas homogéneas, es decir cuyos componentes son indistinguibles entre sí, que no reaccionan químicamente, es decir que sólo se mezclan entre sí. Dentro de una disolución podemos distinguir el disolvente (es la sustancia que se encuentra en mayor cantidad) y el soluto (o los solutos si hubiese más de uno, que es la sustancia o sustancias que se encuentran en menor cantidad) Es importante señalar que las disoluciones se encuentran en una única fase bien sea sólida, líquida o gaseosa.
- En esta diapositiva vemos los tipos de disoluciones que podemos tener según el estado de agregación de las mismas, los tres estados de agregación conocidos son los sólidos, líquidos y gaseosos, en este caso ponemos un ejemplo de disolución en cada tipo de estado de agregación. En el caso de disoluciones sólidas se tratará de una mezcla de dos metales como las aleaciones de cobre y estaño por ejemplo que una vez solidificadas constituyen una mezcla homogénea de ambos metales puesto que no podemos distinguir uno del otro. Estos dos metales aleados (mezclados) forman el bronce En el caso de las disoluciones líquidas se trata de sólidos, líquidos o gases disueltos en otro líquido y el resultado será una mezcla líquida homogénea en la que no seremos capaces de distinguir un compuesto de otro, en este caso podemos dar un sinfín de ejemplos cotidianos, por ejemplo: sal en agua, bicarbonato en agua, azçucar en el café o en el té, etc… No es válida una mezcla de agua y aceite puesto que en este caso distinguimos dos fases líquidas diferentes, somos capaces de distinguir un elemento de otro con lo cual la mezcla no es homogénea por tanto no se trata de una disolución En el caso de las disoluciones gaseosas, las más comunes suelen ser la de dos o más gases mezclados de forma homogenea como es el caso del aire que respiramos, también es posible encontrar un líquido disuelto en un gas por ejemplo el vapor de agua disuelto en el aire
- En primer lugar definimos la concentración: es la forma de medir la cantidad de soluto con respecto a la cantidad de disolvente o con respecto del total de disolución que tenemos en cada disolución. Según esta cantidad de soluto disuelta en una misma cantidad de disolvente podemos definir los distintos tipos de disoluciones que serían: Las disoluciones diluidas tienen muy poca cantidad de soluto disuelta Las disoluciones concentradas tienen una gran cantidad de soluto disueltas en ellas Las disoluciones saturadas tienen la cantidad límite de soluto que esa cantidad de disolvente y a esa temperatura puede admitir, es decir que si añado un poco más de soluto por muy pequeña que sea la cantidad, este ya no será capaz de disolverse en esa cantidad de disolvente y tendremos el siguiente tipo de disolución: Las disoluciones sobresaturas que tienen más de la cantidad límite de soluto que puede soportar esa cantidad de disolvente a esa temperatura, con lo cual el sobrante de soluto aparecerá como un precipitado sólido generalmente al fondo del contenedor donde tenemos la disolución (este sería el caso de un sólido disuelto en un líquido)
- La concentración de las disoluciones cuya definición explicamos en el apartado anterior hay numerosas formas de expresarla, en esta y las siguientes diapositivas veremos algunas de las más comunes formas de expresar la concentración de las disoluciones: El % en peso o en masa nos da la riqueza en peso de la disolución o dicho de otro modo, la masa de soluto que hay en cien gramos de disolución y se calcula con la fórmula indicada en la diapositiva (aunque se indica en gramos podría utilizarse cualquier unidad de medida de masa). Por ejemplo si tenemos una disolución de 54% de riqueza en peso de sal común en agua esto indicaría que en cada 100 gramos de disolución 23 gramos son de sal común. El % en volumen nos indica el volumen que hay de soluto en cada 100 volúmenes de disolución (por ejemplo si tenemos una disolución de oxígeno en agua al 23% en volumen esto indicaría que de cada 100 mililitros de disolución 23 mililitros serían de oxígeno)
- En esta diapositiva continuamos viendo las formas de expresar la concentración en una disolución. El porcentaje masa/volumen generalmente se calcula dividiendo los gramos de soluto entre el volumen expresado en mililitros de disolución y se multiplica por cien. En este caso nos indica los gramos de soluto que tendríamos en 100 mililitros de disolución, por ejemplo si nos dijeran que una disolución de bicarbonato en agua es de 5% en relación masa-volumen, significaría que en 100 mililitros de la disolución nos encontramos con 5 gramos de bicarbonato La molaridad o concentración molar indica el número de moles de soluto que encontramos en un litro de la disolución. El número de moles de cualquier sustancia se calcula dividiendo su peso en gramos entre su peso molecular
- Finalizamos con las formas de expresar la concentración en las disoluciones con dos nuevas formas de expresarlas: La molalidad nos indica el número de moles de soluto que tendríamos en una disolución que contuviera un Kilogramo de disolvente, por ejemplo si una disolución es 0,5 molal esto nos indica que en una disolución donde haya 1 kg de disolvente habrá 0,5 moles de soluto La fracción molar nos indica el tanto por uno de moles de cada compuesto de la disolución con respecto al número de moles totales. Por ejemplo en una disolución de agua y azúcar cuya fracción molar de azúcar es 0,15 y de agua 0,85, esto nos indica que en 1 mol de disolución 0,15 moles son de azúcar y 0,85 moles son de agua. Expresados en % esto nos indicaría que en cualquier cantidad de esta disolución el 15% de los moles van a ser de azúcar y el 85% va a ser agua. Indicar que la suma de todas las fracciones molares de una misma disolución siempre debe dar la unidad
- Vemos un ejercicio de ejemplo en el que calculamos la molaridad de una mezcla homogénea o disolución. En este caso nos dan los gramos de soluto y el volumen de disolución. Hay que pasar los gramos de soluto a moles, para ello utilizamos el peso molecular del soluto, dato que deben darnos siempre. Utilizamos la fórmula para calcular el número de moles. Ya tenemos todos los datos para calcular la concentración molar o molaridad de esta disolución. Aplicamos la fórmula para lo que simplemente hay que dividir el número de moles de soluto entre el volumen de disolución expresado en litros (500 mL son 0,5 L)
- En este segundo ejemplo nos dan los gramos de soluto (cloruro sódico) y el volumen de agua y se nos pide la fracción molar de cada compuesto, tanto del soluto como del disolvente. Primero calculamos los moles de cloruro sódico conociendo su peso y su masa molecular Segundo calculamos los moles de agua, al ser la densidad del agua 1, 150 mililitros equivalen a 150 gramos de agua, aplicamos la misma fórmula que antes para calcular los moles de agua Tercer paso: sumamos los moles de ambos para tener los moles totales de disolución Cuarto paso: calculamos las fracciones molares de cada uno, para ello aplicamos la fórmula, dividimos el número de moles de cada uno por el número total de moles. Hay que recordar que la fracción molar no tiene unidades Quinto paso: verificamos que está correcto, ya que al sumar las dos fracciones molares el resultado debe dar 1