Este documento presenta un resumen del capítulo 5 sobre soluciones del curso de Química General I. Explica conceptos clave como solubilidad, formas de expresar concentración, tipos de soluciones, propiedades coligativas como abatimiento de presión de vapor, elevación del punto de ebullición y descenso del punto de congelación. También incluye ejemplos numéricos para calcular diferentes propiedades de soluciones como molaridad, molalidad y normalidad.

1. Química General I
Profesor:
Ing. Justo Huayamave N.
CAPITULO 5:
Soluciones

2. Soluciones y sus propiedades
– Contenido
 Solubilidad: efecto de temperatura y
presión.
 Formas de expresar la concentración;
 Tanto por ciento,
 Molaridad
 Normalidad
 Molalidad
 Fracción-mol
 Partes por millón (p.p.m.)
 Clases de soluciones:
 diluidas y concentradas.
 saturadas, insaturadas y sobresaturadas;

3. Soluciones y sus propiedades
– Contenido
 Tipos de soluciones: gaseosas, liquidas y
sólidos.
 Naturaleza de las soluciones: solvente y
soluto;
 soluciones moleculares,
 soluciones iónicas,
 dispersiones coloidales y las superposiciones.
 Método de preparación: soluciones sólido-
líquido.
 Métodos de determinación de la
concentración de soluciones.

4. Soluciones y sus propiedades
– Contenido
 Propiedades coligativas;
 Abatimiento de la presión de vapor,
 Ósmosis y la presión osmótica,
 Abatimiento del punto de congelación,
 Elevación del punto de ebullición.
 Soluciones líquidas en líquidos. La ley de
Raoult.
 Solución gas líquido. Ley de Henry.
 Coloides: tipos de coloides, coagulación,
asociación coloidal.

5. Solución o Disolución
 Mezcla homogénea de dos o mas
sustancias.
 Están formadas por solvente
(disolvente) y soluto.
 Solvente: medio en cual se
disuelve el soluto y se encuentra
en mayor cantidad o porcentaje
en la solución.

6. Tipos de soluciones
 Existen soluciones gaseosas,
líquidas y sólidas.
Estado de la Estado del disolvente Estado del soluto Ejemplo
disolución
Gas Gas Gas Aire
Líquido Líquido Gas Oxígeno en agua
Líquido Líquido Líquido Alcohol en agua
Líquido Líquido Sólido Sal en agua
Sólido Sólido Gas Hidrógeno en platino
Sólido Sólido Líquido Mercurio en plata
Sólido Sólido Sólido Plata en oro

7. Proceso de disolución
 Los procesos proceden hacia una
disminución de energía, e
incrementando el desorden en el
sistema.
 La facilidad del proceso de disolución
depende de dos factores:
 Cambio de energía (entalpía)
exotérmica o endotérmica.
 Cambio de desorden (entropía) que
acompaña al proceso.

8. Fuerzas intervenientes en el proceso de
disolución
 Atracciones soluto-soluto
 Atracciones disolvente-disolvente.
 Atracciones disolvente-soluto.

9. Soluciones saturadas
 Es aquella que se encuentra en
equilibrio dinámico con el soluto no
disuelto, a una determinada
temperatura.
Velocidad de
disolución
Soluto sin Soluto
disolver disuelto
Velocidad de
cristalización

10. Soluciones saturadas
Velocidad de
Velocidad de disolución
cristalización
Soluto Soluto no
disuelto disuelto

11. Soluciones insaturadas
 Aquella en la cual la concentración del
soluto es menor que en una solución
saturada, bajo las mismas
condiciones.
Efecto de la temperatura en la
solubilidad
 Exotérmico: reactivos  productos +calor
 Endotérmico: reactivos +calor  productos

12. Efecto de la temperatura en la
solubilidad
 Exotérmico: reactivos  productos+calor
 Endotérmicos: reactivos+calor  productos

13. Formas de expresar la concentración
 Formas cuantitativas
La concentración de una solución indica la
cantidad de soluto presente en una
determinada cantidad de una disolución.
 Porcentaje en masa,
 Fracción-molar
 Molaridad
 Molalidad
 Normalidad
 Partes por millón (p.p.m.)

14. Porcentaje en masa
masa del soluto
Porcentaje en masa = *100%
masa de la disolución
Fracción molar
moles del soluto
Xsoluto =
moles soluto + masa disolvente

15. Molaridad (M)
moles del soluto moles
M= ; unidades :
litros de disolución L
Molalidad (m)
moles del soluto
m=
Kg de disolvente

16. Normalidad (N)
número equivalente gramo
N=
litros de disolución
Partes por millón (p.p.m.)
mg de soluto
p.p.m. =
L disolución

17. Ejercicio
 1.-Calcule el porcentaje de cloruro de sodio
si se disuelven 19.0g de esta sal en
suficiente agua para hacer 75g de solución.
Solución: m soluto
Porcentaje en masa = *100%
m disolución
19.00g NaCl
= *100% = 25.33%
75g solución
 2.-Calcule los gramos de sulfato de potasio
que deben disolverse en 350g de H2O para
tener una disolución al 17% de
concentración en masa.

18. Ejercicio
 3.-Calcule la molaridad de una solución
compuesta por 75.5g de alcohol etílico
(C2H5OH) en 450mL de disolución.
Solución: n # moles
M=
V(L)solución
masa 75.5 g
n # moles = = = 1.8875moles
Peso molecular 40 g / mol
1L 1.8875 moles
VLitros = 450mL * = 0.45L M= = 4 .2 M
1000mL 0.45L

19. Ejercicio
4.-Calcule la normalidad de una disolución
que tiene un volumen de 975mL y en la que
están disueltos 8.85g de hidróxido de
sodio.
Solución: masa
número eq.g = 0.22125
1 eq.g N=
NaOH 0.975L
Peso Molecular
número de eq.g 1 eq.g NaOH =
N= # OH -
L disolución N = 0.227
40
1 eq.g NaOH = = 40 g
1
8.85g
número eq.g = = 0.22125
40g

20. Ejercicio
5.-Calcule la molaridad, molalidad, y
normalidad de una solución de nitrato de
calcio Ca(NO3)2 al 25% (densidad de la
solución = 1.21g/mL).
Solución: De 100g de disolución = 25g Ca(CO3)2 + 75g H2O
masa 1 mol Ca(CO 3 ) 2
n # moles = = 25.g Ca(CO 3 ) 2 * = 0.152moles
Peso molecular 164 gCa(CO 3 ) 2
m 100 g solución
VLitros = = = 82.64cm 3 = 0.082 L
δ 1.21g /cm 3
n # moles 0.152 moles moles
M= M= = 1 .8 M = 1 .8
V(L)solución 0.0826L L

21. Solución del ejercicio
moles del soluto 0.152 moles
m= m= = 2.02mol / Kg
Kg de disolvente 0.075Kg
# eq.g
N=
Lsolución
164g 0.3
1 eq.g Ca(NO3 ) 2 = = 82 g
2 N= = 3.63
0.0826
25g
# eq.g = = 0 .3
82g

22. Propiedades coligativas de las
disoluciones
 Las propiedades físicas que dependen del
número de las partículas del soluto en la
disolución y no de naturaleza de las
partículas del soluto se denominan
propiedades coligativas.
Abatimiento de la presión de vapor
Elevación del punto de ebullición
Abatimiento del punto de congelación
Presión osmótica

23. Abatimiento de la presión de vapor
 Ley de Roult
 La presión de vapor de un disolvente en
una solución ideal disminuye al reducir la
fracción molar.
 Matemáticamente se expresa:
Pdisolvente = X disolvente P°disolvente
 X disolvente: fracción molar del disolvente en
la solución.
 P°disolvente: presión de vapor del disolvente
puro.
 Pdisolvente: presión de vapor del disolvente en
la solución.

24. Abatimiento de la presión de vapor
∆Pdisolvente = P°disolvente − Pdisolvente
∆Pdisolvente = P°disolvente − ( X disolvente P°disolvente )
∆Pdisolvente = (1 − X disolvente ) P°disolvente
 Ahora:
X solvente + X soluto = 1
 Entonces:
∆Pdisolvente = X soluto P°disolvente

25. Ejercicio 1.
 1.-Determine el abatimiento de la presión
de vapor a 25° C de una solución acuosa de
sacarosa (C12H22O11) de 1.25m, la presión
de vapor del agua pura a 25° C es de
23.8torr.
1kg H O = 1000g H O 2 2
Solución:
1 mol H 2 O
1000g H 2 O * = 55.5moles
∆Pdisolvente = X soluto P°disolvente 18g H 2 O
1.25
X soluto (sacarosa) = = 0.022
55.5 + 1.25
∆P = 0.022(23.8torr ) = 0.524torr

26. Elevación del punto de ebullición
1 atm
Líquido
Disolvente
líquido puro
Presión de vapor
Sólido
Punto triple
del disolvente Disolución
Disolvente Punto de ebullición
sólido puro de la disolución
Gas
Punto de congelación
de la disolución
Punto triple de Punto de ebullición
la disolución Punto de congelación del disolvente
del disolvente
ΔTf Temperatura
ΔTb

27. Elevación del punto de ebullición
 NOTA: punto de ebullición de un líquido es
la temperatura a la cual la presión de vapor
en la superficie es igual a la presión
atmosférica.
 La presión de vapor de un disolvente a una
temperatura dada, desciende por la
presencia de soluto no volátil.
∆Tb = K b m
∆Tb Elevación del punto de ebullición del disolvente
Punto de ebullición solución –
∆Tb punto de ebullición del disolvente
Kb Constante de proporcionalidad – llamada
constante molal del punto de ebullición

28. Constantes del punto de ebullición
Disolvente Punto de ebullición °C Kb °C/m
Agua 100 0.512
Benceno 80.1 2.53
Ácido acético 118.1 3.07
Nitrobenceno 210.88 5.24
Fenol 1.82 3.56

29. Ejercicio 1.
 Cual es el punto de ebullición de una
solución de sacarosa 1.25m.
°C
∆Tb = 0.512 *1.25m
m
∆Tb = 0.640°C
 Punto de ebullición del agua 100°C.
 Punto de ebullición de la solución:
100°C + 0.640°C = 100.64°C

30. Disminución del punto de
congelación
 El punto de congelación de soluciones de
no electrolitos disminuye por la presencia
de soluto no electrolito.
∆T f = K f m
Punto de congelación del disolvente pero menor
∆T f punto de congelación de la solución
∆T1 = T ° f − T f
Kf Constante de abatimiento del punto de congelación
de una solución de un electrolito no volátil

31. Constantes del descenso del punto
de congelación
Punto de congelación
Disolvente Kf °C/m
°C
Agua 0 1.86
Benceno 5.48 5.12
Ácido acético 16.6 3.90
Nitrobenceno 5.7 7.00
Fenol 43 7.40

32. Ejercicio.
 Cuando se disuelven 15.0g de alcohol
etílico C2H5OH, en 750g de ácido fórmico
HCOOH, el abatimiento del punto de
congelación de la solución es de 7.20° C. el
punto de congelación del ácido fórmico es
de 8.40° C. evaluar Kf para el ácido fórmico.
∆T f
∆T f = k f m => k f =
m

33. Solución
∆T f
∆T f = k f m => k f =
m
15g C 2 H 5OH
nsoluto nsoluto = = 0.326
m = 46g C 2 H 5OH 0.326
Kg solvente m = = 0.436
Kg solvente = 0.750Kg HCOOH 0.750
∆ T f = T f ác. fórmico − T f solución = 8.40°C − 7.20°C = 1.20°C
∆T f 1.20°C
Kf = = = 2.75°C / m
m 0.436m

34. Propiedades coligativas de las
disoluciones
Ósmosis Presión osmótica

35. Presión osmótica
 Osmosis: proceso espontáneo por el cual
las moléculas del disolvente atraviesan una
membrana semipermeable de una solución
de menor concentración hacia una solución
de mayor concentración de soluto.
Membrana Presión
semipermeable osmótica

36. Presión osmótica
 La presión osmótica (Π) de una disolución
en la que se requiere para detener la
ósmosis.
 La presión osmótica de una disolución esta
dada por:
Π = MRT
 M: molaridad de la disolución
 R: constante universal de los gases
(0.082atm L/mol K)
 T: temperatura absoluta.

37. Disoluciones con dos o mas
componentes volátiles
 Una disolución de componente A y B
volátiles entonces:
PA = X A P° A y PB = X B P° B
 La presión total según Dalton es la suma de
las presiones parciales:
Ptotal = PA + PB = X A P° A + X B P° B

38. EJERCICIO:
 A 20° C la presión de vapor del benceno
(C6H6) es de 75torr, y la del tolueno (C7H9)
es 22torr.
 a) determine la composición en fracciones
molares de una disolución que tiene una
presión de vapor de 35 torr a 20° C
 b) calcule la fracción molar del benceno en
el vapor.
Solución:
Ptotal = Pbenceno + Ptolueno = X benc P°benc + X tolueno P°tolueno
X benceno + X tolueno = 1
Ptotal = (1 − X tolueno ) P°benc + X tolueno P°tolueno

39. EJERCICIO:
Solución:
Ptotal = P°benc − X tolueno ( P°benceno − P°tolueno )
35torr = 75torr − X tolueno ( 75torr − 22torr )
40torr
X tolueno = = 0.75
53torr
X tolueno = 0.754
X benceno = 0.246

40. EJERCICIO:
 A 63.5° C, la presión de vapor del agua es
de 175 torr, y la del etanol (C2H5OH), de
400torr. Se prepara una disolución
mezclando masas iguales de H2O y C2H5OH.
 a) calcular la fracción molar del etanol en la
disolución.
 b) suponiendo un comportamiento de
disolución ideal, calcule la presión de vapor
de la disolución a 63.5° C.
 c) calcule la fracción molar de etanol en el
vapor que esta sobre la disolución.
Solución:

41. EJERCICIO:
Solución:
t = 63.5°C , P° H 2O = 1.75torr ; P°e tan ol = 400torr
Masas iguales de agua y etanol: 100g
100 g
nH 2O = = 5.559mol
18 g / mol
a)
2.17 molC2 H 5OH
X C2 H 5OH = = 0.28
2.17 molC2 H 5OH + 5.55molH 2O

42. EJERCICIO:
Solución:
b) PTOTAL = PC2 H 5OH + PH 2O
PTOTAL = X C2 H 5OH P o
C 2 H 5OH + X H 2O P o
H 2O
PTOTAL = 0.28(400) + 0.72(175) = 112 + 126 = 238torr
c) PC2 H 5OH 112
X C2 H 5OH = = = 0.47
PTOTAL 238
PC2 H 5OH = X C2 H 5OH PC2 H 5OH = 0.28(400) = 112torr

43. Ejercicio Presión osmótica:
 Una cantidad de agua se disuelve con 50g
de sacarosa y se prepara una solución de
sacarosa C12H22O11 1.25m. Que presión
osmótica se observara en la solución de
sacarosa a 25° C? la densidad de esta
solución es 1.34g/mL.
Solución:
Primero se debe determinar el volumen total de la solución.
1 mol C12 H 22 O11
# moles C12 H 22 O11 = 50g de C12 H 22 O11 * = 0.146 moles C12 H 22 O11
342 g C12 H 22 O11
moles de C12 H 22 O11 moles de C12 H 22 O11
m solución = => # Kg Agua =
# Kg Agua m solución
0.146moles de C12 H 22 O11
# Kg Agua = = 0.117 Kg H 2 O = 117 g H 2 O
1.25m

44. Ejercicio 1: Presión osmótica:
Solución:
Recuerde que 167g de solución contienen 50g de sacarosa
y 117g de agua, por lo tanto el volumen de esta solución
es:
1 mL
Vsolución = 167g * = 125mL = 0.125L
1.34 g
0.146moles mol
M solución = = 1.17 = 1.17 M
0.125 L L
Con estos datos se procede a calcular la presión osmótica.
L atm
Π = MRT = (1.17mol/L) * (0.0821 )(298K) = 28.6 atm
mol K

45. Ejercicio 2: Presión osmótica:
 La pepsina es un enzima que se encuentra
en el aparato digestivo de los seres
humanos. Una enzima es una proteína que
actúa como catalizador biológico. La
pepsina cataliza la ruptura metabólica de
cadena de aminoácidos (llamadas cadenas
de péptidos) para formar proteínas. Una
solución de una muestra de 0.50g de
pepsina purificada en 30.0mL solucion
tienen presión osmótica de 8.92torr a 27.0°
C. Estime el peso molecular de la pepsina.
R: 3.5x104 g/mol

46. SOLUBILIDAD DE GASES EN
LÍQUIDOS
 Enla mayoría de los casos la
solubilidad de los gases
disminuye al incrementar la
temperatura
 Efectode la presión: William
Henry determinó que la
solubilidad de un gas aumenta a
medida que la presión aumenta

47. LEY DE HENRY
 S g = kPgas