soluciones en ingeniería

1. SOLUCIONES
MAG. TANIA MOSQUEIRA VILLALBA

2. INTRODUCCION
La mayor parte de la materiales con los que interactuamos en la vida cotidiana son mezclas
(homogéneas y heterogéneas).
Las soluciones son mezclas homogéneas de sustancias, también se denominan disoluciones. Es decir,
mezclas donde no es posible distinguir sus componentes a simple vista.
Dentro de las mezclas homogéneas tenemos:
▪ Estado solido, como las aleaciones como el latón (zinc en cobre), el acero (Fe + C), acero
inoxidable, etc.
▪ Estado liquido: las soluciones ( agua potable, agua regia, agua oxigenada, los fluidos que corren por
el cuerpo de seres vivos, entre otros. Como las soluciones líquidas son las más comunes, éstas
serán las estudiadas en este capítulo.
• Estado gaseoso: difusiones como el aire ( N2, O2, y otros gases), GEI, O2, N2, O3, etc.

3. SOLUCIONES
Es una mezcla homogénea formada por 2 o mas componentes, donde una
sustancia se disuelve en la o las otras.
En toda solución, la sustancia en que se disuelve generalmente se encuentran en
mayor cantidad y se denomina solvente, la que se encuentra en menor cantidad
se llama soluto y es la que es disuelta por el solvente.
Ejm: NaCl y H2O, los componentes de la solución son:
Soluto (sto): NaCl
Solvente (ste) : H2O

4. Los componentes de una solución:

5. Algunos ejemplos de soluciones
Estado de la disolución Estado del disolvente Estado del soluto Ejemplo
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 H2 en paladio
Sólido Sólido Líquido Mercurio en plata
Sólido Sólido Sólido Plata en oro

6. TIPOS DE SOLUCIONES

7. Otra forma de denominar los componentes de la mezcla o disoluciones son la fase
dispersante o solvente o disolvente y la fase dispersa es el soluto.
Preparación de una solución:
1. Naturaleza de los componentes, debemos considerar sus propiedades físicas, así,
como tipos de enlace, polaridad, etc.
2. Solubilidad, depende de la naturaleza química y física de la sustancia, de la
temperatura, de la presión en el caso de un gas. Se expresa de la siguiente manera:
S° = (masa del sto (g) máx)/ 100g (ste)
Ejm:
A 20°C en una solución acuosa, la solubilidad del KI es 5..significa que a esa
temperatura en 100 g de agua, solo se pueden disolver 5g de sal KI…como máximo.

8. Características de una solución
• Homogeneidad, cualquier porción de la solución tiene composición constante.
• Composición variable, se pueden preparar soluciones con composiciones
diferentes, usando las mimas sustancias, por lo que poseen propiedades físicas
diferentes.
• En una mezcla homogénea no hay reacción química, cada especie conserva sus
propiedades (antes y después).
• Es posible la separación por medios físicos, como la destilación, evaporación,
decantación, filtración, etc.

9. Características de una solución
• Concentración, las soluciones nos permiten conocer su concentración por la
cantidad de soluto presente de una solución, es decir la cantidad de soluto nos
da la concentración de la solución.
• Se mide en diferentes unidades como %, fracción molar, M, m, g/mL, g/L,
utilizando concentraciones físicas y químicas en relación a la solución y al
solvente.
C = soluto/solución (relación a la sln)
C = soluto/solvente (relación al ste )

10. Repasando algunos conceptos
Solubilidad, es la máxima cantidad de soluto (g) que a una determinada
temperatura puede disolverse en 100g de agua. El solvente es generalmente el
agua.
Solvatación, es un fenómeno donde ocurre la interacción entre las partículas
del solvente y del soluto, para que se forme la solución.
Solución, mezclas homogéneas de dos o mas sustancias puras en proporción
variable, donde los componentes están dispersados uniformemente en toda la
mezcla, de manera que cualquier porción presenta las mismas características
como composición, propiedades, y estado físico.

11. Aclarando mas conceptos…
• Soluto, es la sustancia que se dispersa en el solvente determina las propiedades
químicas de la solución y se encuentra en menor proporción.
• Solvente, es la sustancia que actúa como medio dispersante para el soluto, disuelve
al soluto determina el estado físico de la solución y generalmente esta en mayor
proporción.
• Solución binaria o disolución, formadas por 2 componentes: un soluto y un
solvente.
• Solución acuosa, aquellas soluciones donde el solvente es el agua. El agua por la
polaridad alta que poseen sus moléculas, es la sustancia con una gran capacidad
para disolver a las sustancias polares y a las sustancias iónicas, por eso es
considerado como el solvente universal.
Solución acuosa = 1 soluto + H2O

12. PROCESO DE DISOLUCION
Al formarse una disolución, las
interacciones que existían entre las
partículas del soluto se rompen, así también
las interacciones existentes entre las
partículas del solvente se rompen,
produciéndose interacciones intensas entre
las partículas del soluto y solvente. Ejm:
• En el proceso de disolución del NaCl
con el H2O, se originan rupturas de
enlace y obtenemos iones solvatados:
Na+ Cl¯ + H2O → Na+(ac) + Cl¯(ac)

13. TIPOS DE SOLUCIONES QUIMICAS

14. Soluciones insaturadas y saturadas

15. 1. UNIDADES DE CONCENTRACION
La concentración de una solución nos indica la cantidad de soluto en la solución o en el
solvente, esto se expresa en forma física o química.
1.- Unidades Físicas de Concentración, relaciona cantidades físicas como
masa y volumen.
a) Porcentaje en masa (%msto), indica el porcentaje del soluto en toda la
solución.
%soluto = masa del soluto x 100
masa de solución
SOLUCION= SOLUTO + SOLVENTE

16. …Unidades físicas…
b) Porcentaje en volumen (%Vsto), indica la composición en volumen
de los componentes de una solución.
% V = V sto x 100
V sln
c) Porcentaje en masa y volumen (%V, %m), indica el porcentaje de un
componente en la solución.
%Sto = masa o volumen (sto) x 100
masa o volumen total (sln)

17. Ejercicio 01:
1.- En 500 mL de solución acuosa, se tiene 100 ml de etanol, cual es la
concentración del soluto y el solvente en porcentaje en volumen?
%V/V = V sto/Vsln x 100 x regla de 3:
%V/V = 100/ 500 x 100 500mL……….100%
%V sto = 20% etanol 100 mL……… X
% Vste = 80% agua X = 20 %

18. Ejercicio 2:
2.- En una solución de 700 g, hay 50g de NaCl, halla el % en masa de NaCl.
%m = msto/msln x 100 700 g………..100%
%m = (50/ 700) X 100 50g ……….. X
%m = 7,14% X = 7,14%

19. Ejercicio 3:
3.- Para preparar 600 mL de una solución de glucosa que tenga 70% de
concentración, cuantos g de glucosa se necesita?
70% = g sto/ 600mL x 100 70%.............100mL
g sto = 70 x 600 / 100 X ………..600mL
gsto = 420 g X = 420g

20. Ejercicio 4:
4.- Cuántos g de HCl se encuentran en 180 g de solución diluida al 35%
%m = gsto/ gsln x 100
35% = gsto/ 180 x 100
gsto = 35 x 180 / 100
gsto = 63g HCl

21. d) Partes por millón (ppm)
• Es una unidad de medida de concentración. Permite conocer la cantidad de
unidades de soluto que hay por un millón de unidades de solución.
PPM=
masa soluto (mg)
masa solución (Kg−L)
ppm=
g soluto 𝒙 𝟏𝟎𝟔
g solucion
• En general se usa para medir cantidades pequeñas de soluto. Se usa para
calcular por ejemplo concentraciones en contaminantes en agua o aire, o
cantidades de partículas de polvo en un ambiente. ( 1ppm = 1mg/L)

22. ejemplos
1. Una muestra de agua contiene 195 mg de NaCl en 300mL de sln. Calcular las ppm
del soluto.
ppm= mg sto/Lsln
ppm= 195mg/0.3L = 650ppm
2. Calcular los mg de fluoruro (F-) que hay en una muestra de 5L de solución que tiene
3.5 ppm del ión floruro.
ppm= mgsto/Lsln
3.5= mgF/5 = 17.5 mg soluto

23. Resolver en clase
1. Cuál es la concentración de 50 ml de dextrosa en 150mL de solución.
2. cual es el % de una solución, que contiene 1 ml de ácido en 79 ml de solvente?
3. La glucosa está presente en un 21%, en una solución de 1litro, cuanto g de glucosa
se necesitan.
4. En un control sanitario se detectan 3.5 mg de Hg en un pescado de 1.5 Kg,
calcular la concentración en ppm.
5. La concentración de CO2 en el aire en Lima en mayo de 2022 fue de
420ppm.¿cuantos g de CO2 hay en 20L de aire?

24. 2.- UNIDADES QUÍMICAS DE CONCENTRACIÓN
1.- MOLARIDAD, Nos indica el numero de moles de soluto disuelto por cada
litro de solución , tiene como unidad (mol/L), llamado unidad molar.
M = n(sto)/ Vsln……….n = m/MM
Es decir, nsto = msto/ MMsto….g/(g/mol)
M = 1,5 mol/L….1,5 M ( solución 1,5 molar), significa que: en 1 L de solución está
disuelto 1,5 mol de soluto.

25. Unidades químicas…
2.- NORMALIDAD, expresa el numero de equivalentes gramos de soluto
disuelto en un litro de agua.
N = #equi – g(sto) = Eq – g = masa molar
V sln L constante
Si decimos, N = 0,8 Eq –g /L = 0,8 N ( solución 0,8 normal)
Significa que en 1 litro de solución esta disuelto 0,8 Eq-g de soluto.

26. Como calcular el parámetro “θ”
• El valor de este parámetro, depende del compuesto:
• Acido…cantidad de hidrogeniones
• Base….. Cantidad de grupo oxidrilo (OH)
• Sal …….cantidad de la carga del catión.
• Ejm:
• H2SO4………. Θ = 2
• Al(OH)3 ……. Θ = 3
• Na2SO4 ……. Θ = 2

27. Densidad de soluciones
• Molaridad M =n/V = msto /(MM x Vsln), donde MM es la masa molar
del soluto
• Con densidades: M = 10 δ (%m) / MM…donde δ es la densidad del
soluto.
• Normalidad con densidad= N = (10 x δ x (%peso)/ MM) x θ
• Molalidad= m = 1000 (%m)/(%peso ste x MM)

28. Relación entre N y M
La forma mas sencilla para poder determinar la normalidad es aplicar la
relación: N = M x θsto
Donde : θ es un parámetro que depende del soluto.
acido # H sustituibles
Hidróxido # OH sustituibles
sal carga neta del catión

29. Algunos valores del parámetro θ
HNO3 …… θ = 1
Ca(OH)2 … θ = 2
H2SO4 ……. Θ = 2
Fe(OH)3 ..… θ = 3
Valores de parámetro θ Na2SO4 .…. Θ = 2
H3PO4 …….. Θ = 3
Mg(OH)2 …. Θ = 2
H2CO3 ..….. θ =2
K2SO4 …..… θ = 2
Ag2SO4..…. θ = 2

30. UNIDADES QUÍMICAS…
3.- MOLALIDAD, m, relaciona el número de moles de soluto por cada Kg
del solvente , tiene como unidad el mol/Kg, llamado unidad molal.
molalidad (m) = nsto
(Kg-L)ste
Para soluciones diluidas , su valor es numéricamente igual a la molaridad.

31. En resumen:

32. Ejemplo 01 y 02:
1) En una solución de M = 2.5, hay 8 moles de soluto, entonces el volumen será..
M = n/V
V = n/M -------8/2.5
V = 3.2 L
2) Que peso de Ca(OH)2 se necesita para preparar 8 L de una solución 0.2 M?
M = n/V -------= m/(MM xV)
masa= M x MM x V ------ 0.2mol/L x 74g/mol x 8 L ------- 118.4 g

33. Ejemplo 03 y 04:
3) Una solución de H3PO4 es 6N, cual es
su M
MMH3PO4 = 98g/mol
N = 6
θ = 3
N = M x θ
6= M X 3
M = 2
4) Se disuelven 80 g de NaOH en 5 L de
agua, cual es su molalidad
m = n/L-Kg ste
Hallamos primero el n
n = masa/MM
n= 80/40---- 2 moles
Reemplazando: 2/5L
m = 0.4 molal

34. Determina la M de una solución de H3PO4 al 30% en masa. Cuya densidad es del 1.2 g/ml (MM =
98g/mol)
Densidad = 1.2 g/mL en L---- 1.2
𝑔
𝑚𝐿
x
1000𝑚𝐿
1𝐿
= 1200g/L
%m = 30%
Masa: 1200g/L x (
30
100
) = 360g/L……porcentaje= 30/100 = 0.3
Masa: 1200 x 0.3 = 360g
Agua : 1200 x 0.7 = 840 g
M = masa/( MM xV)
M = 360/ (98 x 1L)
M = 3.67
N = M x θ-----3.67 X 3 = 11.01
Molalidad= nsto/Vste = 3.67/0.84 Kg = 4.37molalidad
•
Por el otro método:
M = 10 x d x (%masa)/ MM
M = 10 x 1.2 x 30 / 98
M = 3.67

35. En una solución mezclamos 55 g de NaCl y 260 g de H2O, cuya densidad es de 1.3 g/mL,
calcular su M, N y m ( MM = 58.5g/mol)
Msto = 55 g
Mste = 260 g = 0.260 Kg
Msln = 315 g
% C = 55/315 x 100 = 17.46%
M = 10 x d x %C / MM
M = 10 x 1.3 x 17.46/ 58.5
M = 3.88 M
Normalidad = M X Θ
N = 3.88 x 1 = 3.88 N
MOLALIDAD = nsto/ Kg ste
Molalidad = 55/(58.5x 0.260)
Molalidad = 3.61m