Soluciones químicas, concentración y solubilidad.

Grado Once
Año lectivo 2014

Jhon Carlos Ceballos
Docente del área de Química

sábado, 1 de febrero de 2014

INSTITUCIÓN EDUCATIVA ALFONSO ZAWADZKY ÁREA DE
CIENCIAS NATURALES Y EDUCACIÓN AMBIENTAL

Solubilidad
1

PROPIEDADES GENERALES DE LA MATERIA:
•Hay determinadas magnitudes físicas que no permiten diferenciar
unas sustancias de otras y por ello se les llama propiedades generales
de la materia. Es el caso de la masa y el volumen.
PROPIEDADES ESPECÍFICAS DE LA MATERIA:
•Para distinguir unas sustancias de otras hay que recurrir a las
propiedades específicas, que sí son propias de cada sustancia. Entre
ellas podemos citar la densidad, dureza, punto de fusión, etc. Para
poder identificar una sustancia, en la mayoría de los casos hay que
recurrir al estudio de más de una propiedad específica.
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INSTITUCIÓN EDUCATIVA ALFONSO ZAWADZKY
ÁREA DE CIENCIAS NATURALES Y EDUCACIÓN AMBIENTAL


MATERIA es todo lo que tiene masa y ocupa un volumen.


La materia

2


La materia
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3



Mezclas y sustancias puras

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SISTEMAS MATERIALES
HETEROGÉNEOS

Tienen la misma composición y
propiedades en cualquier
porción de los mismos.

Presentan distinta composición y
propiedades en diferentes partes
del mismo.


HOMOGÉNEOS


Mezclas y sustancias puras

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OXÍGENO

Mezcla

HIDRÓGENO

+
Agua
Compuesto
Los constituyentes de un
compuesto están siempre en la
misma proporción.
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Un compuesto no es
una mezcla

Los constituyentes de una mezcla
pueden encontrarse en cualquier
proporción.


Mezclas y compuestos

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Separación de mezclas

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Separación de mezclas

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• Una mezcla está formada
por la unión de sustancias
en cantidades variables y
que no se encuentran
químicamente combinadas.
• Por lo tanto, una mezcla no
tiene un conjunto de
propiedades únicas, sino
que cada una de las
sustancias constituyentes
aporta al todo con sus
propiedades específicas.


Mezclas

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• Las mezclas están compuestas por una
sustancia, que es el medio, en el que se
encuentran una o más sustancias en menor
proporción. Se llama fase dispersante al medio y
fase dispersa a las sustancias que están en él.
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Mezclas

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• De acuerdo al
tamaño de las
partículas de la fase
dispersa, las mezclas
pueden ser
homogéneas o
heterogéneas.


Mezclas

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• Las mezclas homogéneas son aquellas cuyos
componentes no son identificables a simple
vista, es decir, se aprecia una sola fase física
(monofásicas). Ejemplo: aire, agua potable.
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Mezclas homogéneas

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• Las mezclas heterogéneas
son aquellas cuyos
componentes se pueden
distinguir a simple vista,
apreciándose más de una
fase física. Ejemplo: Agua
con piedra, agua con aceite.
• Las mezclas heterogéneas se
pueden agrupar en:
Emulsiones, suspensiones y
coloides.


Mezclas heterogéneas

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• Emulsiones: Conformada por 2 fases líquidas
inmiscibles. Ejemplo: agua y aceite, leche,
mayonesa.
• Suspensiones: Conformada por una fase sólida
insoluble en la fase dispersante líquida, por lo
cual tiene un aspecto opaco. Ejemplo: Arcilla,
tinta china (negro de humo y agua), pinturas al
agua, cemento.
• Coloides o soles: Es un sistema heterogéneo en
donde el sistema disperso puede ser observado a
través de un ultramicroscopio.


Mezclas heterogéneas

14

• Los coloides se diferencian de las suspensiones químicas,
principalmente en el tamaño de las partículas de la fase
dispersa. Las partículas en los coloides no son visibles
directamente, son visibles a nivel microscópico (entre 1 nm y
1 µm), y en las suspensiones químicas sí son visibles a nivel
macroscópico (mayores de 1 µm)
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Suspensiones y coloides

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mezclas homogéneas de dos
sustancias:

SOLUTO

SOLVENTE
SEGÚN EL ESTADO
FISICO DEL
SOLVENTE

SÓLIDA
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LIQUIDA

GASEOSA



SOLUCIONES


Soluciones

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Coloide

Suspensión

Tamaño de las
partículas: 0.1 nm

Tamaño de las partículas Mayores de
10 y 100 nm
100 nm

Una fase presente

Dos fases presentes

Dos fases
presentes

Homogénea

En el límite

Heterogénea

No se separa al reposar No se separa al reposar

Se separa al
reposar

Transparente

No
transparente

Intermedia


Solución


Disoluciones, suspensiones y
coloides

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+ Solvente

→

Solución

• Son mezclas homogéneas (una fase) que contienen dos o
más tipos de sustancias denominadas soluto y solvente;
que se mezclan en proporciones variables; sin cambio
alguno en su composición, es decir no existe reacción
química.
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Soluto


Soluciones

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• Es la sustancia que se disuelve, dispersa o solubiliza y siempre
se encuentra en menor proporción, ya sea en peso o volumen.
• En una solución pueden haber varios solutos.
• A la naturaleza del soluto se deben el color, el olor, el sabor y la
conductividad eléctrica de las disoluciones.
• El soluto da el nombre a la solución.

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Soluto

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• Es la sustancia que disuelve o dispersa al soluto y generalmente
se encuentra en mayor proporción.
• Existen solventes polares (agua, alcohol etílico y amoníaco) y
no polares (benceno, éter, tetracloruro de carbono).
• En las soluciones líquidas se toma como solvente universal al
agua debido a su alta polaridad.
• El solvente da el aspecto físico de la solución.
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Solvente

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 Su estudio resulta de interés tanto para la física como para la química y la biología.


Algunos ejemplos de soluciones son: agua salada, oxígeno y nitrógeno del aire, el gas
carbónico en los refrescos y todas las propiedades: color, sabor, densidad, punto de
fusión y ebullición dependen de las cantidades que pongamos de las diferentes
sustancias.


Soluciones

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SOLUTO

EJEMPLO

Sólido

Hidrógeno en platino
Azúcar en agua

Líquido

Alcohol en agua

Gas

Agua con “gas”

Sólido

Humo

Líquido

Niebla

Gas

Gas

Amalgamas

Sólido
Líquido

Líquido
Gas

Sólido

Aleaciones

Aire


DISOLVENTE


Tipos de disoluciones

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Tipos de disoluciones
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• La relación entre la cantidad de sustancia disuelta (soluto) y la
cantidad de disolvente se conoce como concentración.
• Esta relación se expresa cuantitativamente en forma de
unidades físicas y unidades químicas, debiendo considerarse la
densidad y el peso molecular del soluto.
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Concentración

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cantidad de soluto
Concentración =
cantidad de disolución
FORMAS DE EXPRESAR LA CONCENTRACIÓN

GRAMOS POR LITRO

Concentración =

gramos de soluto
volumen de disolución en litros


La concentración de una disolución se define como la proporción de soluto en
la disolución.


Concentración

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FORMAS DE EXPRESAR LA CONCENTRACIÓN EN UNIDADES FÍSICAS

PORCENTAJE EN
VOLUMEN

PORCENTAJE EN
MASA

PORCENTAJE EN
MASA

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% en volumen =

volumen de soluto
x100%
volumen de disolución

masa de soluto
% en masa =
x100%
masa de disolución

% en masa/volumen =

masa de soluto
x100%
Volumen de disolución



La concentración de una disolución se define como la proporción de soluto en la
disolución.


Concentración

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1 Calcular la masa de hidróxido de sodio.

C=

g soluto
L disolución

g soluto = C ⋅ L disolución = 16 ⋅ 0,25 = 4 g

2 Pesar 4 g
de
hidróxido
de sodio.

3

Disolver con
un poco de
agua
destilada.

4 Verter en un
matraz
aforado de
250 cm3.

5

Enrasar con
una bureta
hasta el
aforo.


Preparar 250 cm3 de hidróxido de sodio de concentración 16 g/l


Concentración

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PORCENTAJE EN MASA

masa de soluto (g)
% en masa =
x100%
masa de disolución (g)




Concentración

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PORCENTAJE EN MASA
• Una solución de azúcar en agua, contiene 20g de azúcar en 70g
de solvente. Expresar la solución en % p/p.
soluto + solvente
20g
70g
20g azúcar
Xg azúcar

→
→

→

solución
90g

90g solución
100g solución

X = 20 * 100 = 22,22 %p/p
90
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Concentración

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PORCENTAJE EN VOLUMEN

volumen de soluto (ml)
% en volumen =
x100%
volumen de disolución (ml)




Concentración

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PORCENTAJE EN VOLUMEN
• Una solución salina contiene 30g de NaCl en 80 mL de
solución. Calcular su concentración en % p/v.
30g NaCl
→
80 mL solución
Xg NaCl
→ 100mL solución
X = 30 * 100 = 37,5 %p/v
80




Concentración

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PORCENTAJE EN MASA/VOLUMEN

masa de soluto (g)
% en masa/volumen =
x100%
volumen de disolución (ml)




Concentración

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PORCENTAJE EN MASA/VOLUMEN
• Una solución de KCl contiene 10g de sal en 80 mL de
solución. Calcular su concentración en gramos por litro.
10g KCl
Xg KCl

→
80 mL solución
→ 1000 mL solución

X = 10 * 1000 = 125 g/L
80




Concentración

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MOLARIDAD

Molaridad (M) =

moles de soluto (mol)
litros de disolución (l)

m (mol)
M=
v (litros)


FORMAS DE EXPRESAR LA CONCENTRACIÓN EN UNIDADES QUÍMICAS


Concentración

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MOLARIDAD
•

Calcular la concentración molar de una solución disolviendo
7,2 moles de HCl en 7 litros de solución.

M = 7,2 moles KCl
7L
M = 1,02 mol/l = 1,02 M




Concentración

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MOLALIDAD

Molalidad (m) =

moles de soluto (mol)
Kilogramos de disolución (Kg)
mol
m=
Kg




Concentración

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MOLALIDAD
•

Calcular la concentración molar de una solución disolviendo
7,2 moles de HCl en 14,4 Kg de solución.

m = 7,2 moles KCl
14,4 Kg
m = 0,5 moL/Kg = 0,5 m




Concentración

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NORMALIDAD
NORMALIDAD ( N ) : Se puede entender como una forma de
medir la concentración de un soluto en un disolvente.
Por lo tanto, la normalidad es el número de equivalentes de
soluto por litro de disolución.
N = normalidad =

n° Eq
1 litro de disolución

n° Eq = masa
mEq

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Concentración

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Se define solubilidad como la máxima cantidad de un
soluto que puede disolverse en una determinada
cantidad de solvente a una temperatura dada. La
solubilidad depende de la temperatura, presión y
naturaleza del soluto y solvente. La solubilidad puede
expresarse en:


gramos de soluto , gramos de soluto, moles de soluto
Litro de solvente 100g de solvente litro de solución


Solubilidad

EXPRESIÓN DE LA SOLUBILIDAD
Gramos de soluto por cada 100 cm3 de disolvente a una temperatura dada.
Ej. La solubilidad de la sal en agua a 60oC es de 32,4

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• Solución saturada: Es aquella que contiene la máxima cantidad de
soluto que puede mantenerse disuelto en una determinada cantidad
de solvente a una temperatura establecida.
• Solución diluida (insaturada): Es aquella donde la masa de soluto
disuelta con respecto a la de la solución saturada es más pequeña
para la misma temperatura y masa de solvente.
• Solución concentrada: Es aquella donde la cantidad de soluto
disuelta es próxima a la determinada por la solubilidad a la misma
temperatura.
• Solución Sobresaturada: Es aquella que contiene una mayor
cantidad de soluto que una solución saturada a temperatura
determinada. Esta propiedad la convierte en inestable.


1. De acuerdo a la cantidad de soluto


Tipos de soluciones

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Tipos de soluciones

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• Eectrolíticas: Se llaman también soluciones iónicas y
presentan una apreciable conductividad eléctrica.
Ejemplo: Soluciones acuosas de ácidos y bases, sales.
• No electrolíticas: Su conductividad es prácticamente
nula; no forma iones y el soluto se disgrega hasta el
estado molecular.
Ejemplo: soluciones de azúcar, alcohol, glicerina.


1. De acuerdo a la conductividad eléctrica


Tipos de soluciones

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Factores a influyen en la
Solubilidad

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• Los solutos polares son solubles son solubles en
disolventes polares y los apolares en disolventes
apolares, ya que se establecen los enlaces
correspondientes entre las partículas de soluto y de
disolvente. Es decir lo “similar disuelve a lo similar”
• Cuando un líquido es infinitamente soluble en otro
líquido se dice que son miscibles, como el alcohol en
agua.


1. Naturaleza del soluto y solvente


Solubilidad

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Solubilidad de sólidos en líquidos:
• La variación de la solubilidad con la temperatura está
relacionada con el calor absorbido o desprendido
durante el proceso de disolución. Si durante el proceso
de disolución del sólido en el líquido se absorbe calor
(proceso endotérmico), la solubilidad aumenta al
elevarse la temperatura; si por el contrario se
desprende calor del sistema (proceso exotérmico), la
solubilidad disminuye con la elevación de la
temperatura


Efectos de la temperatura


Solubilidad

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Solubilidad de gases en líquidos:
• Al disolver un gas en un líquido, generalmente, se
desprende calor, lo que significa que un aumento de
temperatura en el sistema gas-líquido, disminuye la
solubilidad del gas porque el aumento de energía cinética
de las moléculas gaseosas provoca colisiones con las
moléculas del líquido, disminuyendo su solubilidad.


Efectos de la temperatura


Solubilidad

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En sólidos y líquidos:
• La presión no afecta demasiado la solubilidad de sólidos y
líquidos; sin embargo, sí es muy importante en la de los
gases.
En gases:
 La solubilidad de los gases en líquidos es directamente
proporcional a la presión del gas sobre el líquido a una
temperatura dada.


Efectos de la presión


Solubilidad

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Representa la solubilidad de una sustancia en función de la temperatura


Curvas de solubilidad

Cada sustancia pura tiene una curva de solubilidad
característica que nos permite identificarla.
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Límite de solubilidad


Para una temperatura específica, existe una concentración máxima de
átomos de soluto que se disuelven en el disolvente para formar una
solución sólida.



Solubilidad del azúcar en un jarabe de agua azucarada
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C1 x V1 = C2 x V2


• Procedimiento por el cual se disminuye la concentración de
una solución por adición de mayor cantidad de solvente.
• Al agregar más solvente, se está aumentando la cantidad de
solución pero la cantidad de soluto se mantiene constante


Dilución

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