Soluciones, concentraciones y pH

1. Soluciones
RAMÓN MONREAL VERA ROMERO
COLEGIO DE CIENCIAS Y HUMANIDADES
PLANTEL ORIENTE
UNAM
MÉXICO NOVIEMBRE DEL 2013

2. SOLUCIONES
Definición y

3. Solución o Disolución
 Una solución (o disolución) es una
mezcla
de
dos
o
más
componentes,
perfectamente
homogénea ya que cada componente
se mezcla íntimamente con el otro
(niveles
moleculares
o
de
iones), manteniendo sus propiedades
específicas.

4. Disolver
 Es la acción de mezclar dos componentes
semejantes para formar un medio homogéneo
(una fase), donde las partículas de ambas
sustancias se dispersan entre sí.
 Soluto.- Sustancia que está en menor
proporción.
 Solvente.- Sustancia que está en mayor
proporción

5. Tipos de Soluciones
 Sólidas
 aleaciones
 Líquidas
 Sal y Agua
 Agua y Alcohol
 CO2 y Agua
 Gaseosa
 Aire

6. Concentración
 Medida de la cantidad de soluto presente en
una cantidad dada de disolvente (masa o
volumen) o de disolución (masa o volumen)
 Proporción que existe entre el soluto y el
solvente.

7. Formas de Expresar Concentración
 Porciento
 Masa
 Volumen
 Masa – Volumen
 Molaridad
(Moles – Volumen)
 Normalidad
(Equivalentes químicos – Volumen)

8. CONCENTRACIÓN
DE
SOLUCIONES
Porciento en Masa

9. Porciento en masa
 Es el porciento de Masa ocupado por el soluto
con respecto a la Masa total de
solución, ejemplo:
 Se tienen 60 % en Masa de cobre en una
aleación metálica.
 Interpretación:
 Por cada 100 unidades de Masa de la aleación
contienen 60 unidades de Masa de cobre.

10. Porciento en Masa
 Por cada 100 unidades de Masa de la aleación




contienen 60 unidades de Masa de cobre.
Si usamos g, sería:
Por cada 100 g de la aleación contienen 60 g
de cobre.
Si usamos Kg, sería:
Por cada 100 Kg de la aleación contienen
60 Kg de Cobre.

11. Cálculo del Porciento en Masa
 Se tiene una mezcla de una aleación que
contiene 30 g de cobre, 40 gramos de plata y
65 gramos de oro. Calcular el porciento en
masa de cada uno de los componentes.
Sustancia
Masa
Cobre
30 g
Plata
40 g
Oro
65 g
Porciento

12. Cálculo del Porciento en Masa
Sustancia
Masa
Cobre
30 g
Plata
40 g
Oro
Porciento
65 g
Mezcla
 Se obtienen el total de la masa de la mezcla:
 30 g de Cu + 40 g Ag + 65 g Au = 135 g Mezcla

13. Cálculo del Porciento en Masa
Sustancia
Cobre
30 g
Plata
40 g
Oro

Masa
65 g
Mezcla
Porciento
135 g
Se obtienen el porciento de Cobre, a través de
regla de tres, observa que son la misma, pero
planteadas en forma diferente:

14. Cálculo del Porciento en Masa
Sustancia
Cobre
30 g
Plata
40 g
Oro

Masa
65 g
Mezcla
Porciento
135 g
La que conviene utilizar es la que tiene la x en el
lado izquierdo y en el numerador (parte superior):

15. Cálculo del Porciento en Masa
Sustancia
Cobre
30 g
Plata
40 g
Oro

Masa
65 g
Mezcla
135 g
Despejando x:
x= 22.22 %
Porciento

16. Cálculo del Porciento en Masa
Sustancia
Porciento
Cobre
30 g
22.22 %
Plata
40 g
29.62 %
Oro

Masa
65 g
Mezcla
135 g
Se realiza el mismo procedimiento para la plata:
x = 29.62 %

17. Cálculo del Porciento en Masa
Sustancia
Porciento
Cobre
30 g
22.22 %
Plata
40 g
29.62 %
Oro

Masa
65 g
48.14 %
Mezcla
135 g
Se realiza el mismo procedimiento para el oro:
x = 48.14%

18. Cálculo del Porciento en Masa
Sustancia
Porciento
Cobre
30 g
22.22 %
Plata
40 g
29.62 %
Oro

Masa
65 g
48.14 %
Mezcla
135 g
99.98 %
Se suman los porcentajes para verificar los
resultados, la suma debe de dar el valor de 100%
o muy cercano:
22.22 % + 29.62 % + 48.14 % = 99.98 %
 Correcto

19. CONCENTRACIÓN
DE
SOLUCIONES
Porciento en Volumen

20. Porciento en volumen
 Es el porciento de volumen ocupado por el
soluto con respecto al volumen total
disolución, ejemplo:
 Se tienen 35 % en Volumen de alcohol en una
solución acuosa.
 Interpretación:
 Por cada 100 unidades de volumen de la
mezcla contienen 35 unidades de volumen de
alcohol.

21. Porciento en volumen
 Por cada 100 unidades de volumen de la




mezcla contienen 35 unidades de volumen de
alcohol.
Si usamos ml, sería:
Por cada 100 ml de la mezcla contienen 35 ml
de alcohol.
Si usamos ml, sería:
Por cada 100 litros de la mezcla contienen
35 litros de alcohol.

22. Cálculo del Porciento en Volumen
 Se tiene una mezcla de gases que contiene
60 litros Oxígeno, 40 Litros de Dióxido de
Carbono y 80 Litros de Nitrógeno. Calcular el
porciento en volumen de cada uno de los
componentes.
Sustancia
Volumen
Oxígeno
60 L
Dióxido de Carbono
40 L
Nitrógeno
80 L
Porciento

23. Cálculo del Porciento en Volumen
Sustancia
Volumen
Oxígeno
60 L
Dióxido de Carbono
40 L
Nitrógeno
80 L
Total
Porciento
180 L
 60 L O2 + 40 L CO2 + 80 L N2 = 180 L Mezcla
 Se obtienen el total del volumen de la mezcla.

24. Cálculo del Porciento en Volumen
Sustancia
Porciento
Oxígeno
60 L
33.33
Dióxido de Carbono
40 L
Nitrógeno

Volumen
80 L
Total
180 L
100 %
Se obtiene el porciento de cada componente, pero
en este ejemplo usaremos factores de conversión
 Porciento de Oxígeno = 33.33 %

25. Cálculo del Porciento en Volumen
Sustancia
Porciento
Oxígeno
60 L
33.33 %
Dióxido de Carbono
40 L
22.22 %
Nitrógeno

Volumen
80 L
Total
180 L
100 %
Se obtiene el porciento de cada componente, pero
en este ejemplo usaremos factores de conversión
 Porciento de Dióxido de Carbono = 22.22 %

26. Cálculo del Porciento en Volumen
Sustancia
Porciento
Oxígeno
60 L
33.33 %
Dióxido de Carbono
40 L
22.22 %
Nitrógeno

Volumen
80 L
44.44 %
Total
180 L
100 %
Se obtiene el porciento de cada componente, pero
en este ejemplo usaremos factores de conversión
 Porciento de Nitrógeno = 44.44 %

27. Cálculo del Porciento en Masa
Sustancia
Volumen
Porciento
Oxígeno
60 L
33.33 %
Dióxido de Carbono
40 L
22.22 %
Nitrógeno
80 L
44.44 %
Total
180 L
100 %

Se suman los porcentajes para verificar los
resultados, la suma debe de dar el valor de 100%
o muy cercano:
33.33 % + 22.22 % + 44.44 % = 99.99 %
 Correcto

28. CONCENTRACIÓN
DE
SOLUCIONES
Concentración Masa - Volumen

29. Concentración Masa - Volumen


30. Concentración Masa - Volumen


31. Concentración Masa - Volumen


32. CONCENTRACIÓN
DE
SOLUCIONES
Concentración Molaridad

33. Concentración
Molaridad


34. Concentración Molaridad


35. Concentración Molaridad
 Ejemplo se tienen 60 g de NaOH y se
disuelven en 8 litros de solución.
Calcular su concentración
 Primero la masa molecular de NaOH
Elemento
Masa Atómica
Num. De Átomos
Masa total del elemento
Sodio
23
1
23 uma
Oxígeno
16
1
16 uma
Hidrógeno
1
1
1 uma
Total
40 uma

36. Concentración Molaridad
 Como la masa molecular del NaOH es
de 40 uma.
 Una mol es igual a 40 g, como nuestra
masa es de 60 gramos, por lo
tanto, tenemos:
 1 mol (40)+.5 mol (20g)=1.5 mol (60 g)

37. Concentración Molaridad


38. Concentración Molaridad


39. Concentración Molaridad


40. CONCENTRACIÓN
DE
SOLUCIONES
Concentración Normalidad

41. Concentración
Normalidad


42. Concentración Normalidad


43. Concentración Normalidad
 Ejemplo se tienen 294 g de H2SO4 y se
disuelven en 6 litros de solución.
Calcular su concentración
 Primero la masa molecular de H2SO4
Elemento
Masa Atómica
Num. De Átomos
Hidrógeno
1
2
2 uma
Azufre
32
1
16 uma
Oxígeno
16
4
64 uma
Total
Masa total del elemento
98 uma

44. Concentración Normalidad


45. Concentración Normalidad


46. Concentración Normalidad


47. Concentración Normalidad
 Ejemplo se tienen 156 g de Al(OH)3 y se
disuelven en 60 litros de solución.
Calcular su concentración
 Primero la masa molecular de Al(OH)3
Elemento
Masa Atómica
Num. De Átomos
Aluminio
27
1
27 uma
Oxígeno
16
3
48 uma
Hidrógeno
1
3
3 uma
Total
Masa total del elemento
78 uma

48. Concentración Normalidad

Al(OH)3

49. Concentración Normalidad


50. Concentración Normalidad


51. CONCENTRACIÓN
DE
SOLUCIONES
Cálculo de pH

52. Cálculo del Potencial de Hidrógeno
 El potencial de Hidrógeno (pH) es el que mide
el nivel de acidez de uma solución.
pH = - logaritmo [H+]
 La palabra de potencial, se refiere a potencia
de la concentración de los iones hidrógeno,
que se refiere al exponente del valor de la
concentración.
 Logaritmos = Exponente

53. Cálculo del Potencial de Hidrógeno
Concentración de iones Hidrógeno
[H+]= 0.1
= 10-1
[H+]= 0.01
= 10-2
[H+]= 0.001
= 10-3
[H+]= 0.0001
= 10-4
[H+]= 0.00001 = 10-5
[H+]= 0.000001 = 10-6
[H+]= 0.0000001 = 10-7
pH
1
2
3
4
5
6
7

54. Cálculo del Potencial de Hidrógeno
 Para obtener el pH de una solución se obtiene
a través de la normalidad, ya que los
equivalentes químicos son la concentración de
iones Hidrógeno, en el caso de los ácidos.
+]
[H
= Normalidad del ácido

55. Cálculo del Potencial de Hidrógeno
 Para obtener el pOH de una solución se
obtiene a través de la normalidad, ya que los
equivalentes químicos son la concentración de
iones Hidróxidos, en el caso de los Bases.
-OH]
[
= Normalidad del Base

56. Cálculo del Potencial de Hidrógeno
 Conclusión:
 Si tenemos un ácido su normalidad será igual a la
concentración de iones Hidrógeno, obteniendo el
pH.
[H+] = Normalidad del ácido
 Si tenemos una base su normalidad será igual a la
concentración de iones hidróxido, obteniendo el
pOH.
[-OH] = Normalidad del Base

57. Cálculo del Potencial de Hidrógeno
 La suma del pH + pOH = 14
 Recuerda que la escala va de 0 a 14
Concentración H+
0.001 = 10-3
0.00001 = 10-5
0.00000001 = 10-8
0.0001 = 10-4
0.00000000001 = 10-11
pH pOH
Concentración -OH
3
11 0.00000000001 = 10-11
5
8
4
11
9 0.000000001 = 10-9
6 0.000001 = 10-6
10 0.0000000001 = 10-10
3 0.001 = 10-3

58. Cálculo del Potencial de Hidrógeno
 Cuando la concentración es diferente de la
unidad, el exponente nos da un valor
aproximado de pH, para obtener un valor
preciso se hace uso de los logaritmos:
 Solución de HCl de concentración de 0.002 N
(.002 normal)
 [H+] = 0.002 N
 pH = - log [H+] = - log [0.002] = 2.6989

59. Cálculo del Potencial de Hidrógeno
 Ejemplo ÁCIDO:
Solución de 0.2 N de HCl,
entonces [H+] =0.2N
siendo su pH = -log [0.2] = 0.6990 y su
pOH =14 – 0.6990= 13.3010
 Ejemplo Base
Solución de 0.7 N de KOH, entonces
[-OH] =0.7N
siendo su pOH = -log [0.7] = 0.1549 y su
pH =14 – 0.1549= 13.8450


60. Cálculo del Potencial de Hidrógeno
[H+]
Ácido
0.0004
pH
-log[]
pOH
[-OH]
4.0969
0.00008
3.3467
0.00045
1
2.3979
0.0000005 6.3010
2
-log[0.004]
-log[0.00008]
-log[0.0000005]
-log{0.00045}
Ácidos
Primer Paso: se toma la concentración de iones
hidrógeno
Segundo Paso: se sustituye en la formula, se resuelve y
se obtiene el pH

61. Cálculo del Potencial de Hidrógeno
[H+]
pH
Ácido
0.0004
2.3979
0.0000005 6.3010
-log[]
-log[0.004]
pOH
[-OH]
1
-log[0.00008]
4.0969
-log[0.0000005] 2
-log{0.00045}
3.3467
0.00008
0.00045
Bases
Primer Paso: se toma la concentración de iones hidróxido
Segundo Paso: se sustituye en la formula, se resuelve y
se obtiene el pOH

62. Cálculo del Potencial de Hidrógeno
Se obtiene los resultados faltantes por
pH +POH = 14
[H+]
pH
pOH
[-OH]
0.0004
2.3979
14-4.0969
6.3010
14-2.3979
4.0969
14-6.3010
0.00008
14-3.3467
3.3467
0.00045
0.0000005

63. Cálculo del Potencial de Hidrógeno
 Para calcular las Concentraciones faltantes se
utiliza el pH o el pOH, ya que el potencial se
refiere a la potencia o sea al exponente,
veamos:
 pH = 3.4 la [H+] = 10-3.4 Recuerda que es con
signo –
 pOH= 5.2 la [- OH] = 10-5.2

64. Cálculo del Potencial de Hidrógeno
 Uso de la Calculadora:
 Busca la función 10x que
se encuentra arriba de la
tecla log, como es una
segunda función, aprieta
primero la tecla [shift] y
después la tecla [log],
escribe el numero y
aprieta la tecla de igual
para obtener el resultado

65. Cálculo del Potencial de Hidrógeno
 Realiza un ejemplo:
 pH = 1.23
 Aprieta:
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
1
2
3
tecla [shift]
Tecla [log]
Abre paréntesis [(]
Signo Teclea el número 1.23
Cierra paréntesis [)]
Tecla [=], para obtener el
resultado
5
4
6
7

66. Cálculo del Potencial de Hidrógeno
 Uso de la Calculadora:
 Aparecerá en la pantalla de la siguiente manera
antes de apretar el igual
 Al apretar la tecla [=]
 En notación científica puede aparecer así:

67. CONCENTRACIÓN
DE
SOLUCIONES
Resumen de Fórmulas
Para los amantes de la Memoria

68. Fórmulas
 Masa.-Cantidad de materia y sus unidades
gramos y kilogramos
 Volumen.- Espacio que ocupa un cuerpo y sus
unidades ml y litros
 Masa Molecular.-Es la suma de las masas
atómicas de una molécula.
 Masa Molar = los gramos por mol (es equivalente
a la masa molecular expresada en gramos) y sus
unidades son g/mol.

69. Fórmulas
 Número de moles representa la cantidad de
partículas (moléculas, iones, átomos o electrones)
y se calcula:

Masa
n = ----------------Masa Molar
 Número de equivalentes químicos representa la
cantidad de partículas activas de una sustancia
(iones hidrógeno o hidróxido) y se calcula:
 E.Q. = n x Número de partes activas

70. Fórmulas
 Numero de partes activas es el número de







hidrógenos de un ácido o el número de
hidróxidos de una base.
Ejemplos:
HNO3 tiene una parte activa
H2SO4 tiene dos partes activas
H3PO4 tiene tres partes activas
KOH tiene una parte activa
Ca(OH)2 tiene dos partes activas
Al(OH)3 tiene tres partes activas

71. Fórmulas
 Porciento Masa
Componentes A,B y C
100 %
 % de A = gr A -------------------------------gr totales de la mezcla

100 %
 % de A = gr B -------------------------------gr totales de la mezcla

100 %
 % de A = gr C -------------------------------gr totales de la mezcla

72. Fórmulas
 Porciento Volumen
Componentes A,B y C
100 %
 % de A = ml A -------------------------------ml totales de la mezcla

100 %
 % de A = ml B -------------------------------ml totales de la mezcla

100 %
 % de A = ml C -------------------------------ml totales de la mezcla

73. Fórmulas
 Concentración Masa – Volumen:

Masa de la sustancia
M
Concentración = -------------------------------- =----Litros de Solución
V
Concentración Moles – Volumen:

Moles de la sustancia
n
Molaridad = --------------------------------=--------Litros de Solución
V
Concentración Equivalentes Químicos – Volumen:

Equivalentes Químicos de la sustancia
eq
Normalidad = --------------------------------------------------= ---------Litros de Solución
V

74. Fórmulas
 [H+] = Normalidad del Ácido
 [-OH] = Normalidad de la Base
 pH = - log [H+]
-OH]
 pOH = - log [
 pH +pOH = 14
+] = 10-pH
 [H
-OH] = 10-pOH
[