1. Unidad IV: Interconversión de Unidades de Concentración Físicas y
Químicas en Disoluciones Binarias.
Profesor Wilmer Nieto: Introducción a la Química.
Hasta ahora se viene trabajando en las unidades II y III con definiciones
básicas relacionadas a la masa molar y las reacciones químicas, así como el
término interconversión como proceso que permite realizar relaciones entre
ellos y de ahí derivan los cálculos necesarios que se deseen según los
ejercicios planteados, por lo tanto los docentes del IUETAEB hoy UPTAEB
del área Química consiente de las deficiencias del bachillerato y adaptación a
la universidad tomaron la iniciativa de emplear estrategias de aprendizajes
constructivistas y cognitivistas, dejando atrás la memorización de fórmulas
con el tiempo se olvidan, en tal sentido se establece aprender definiciones.
Por lo cual, el ingeniero Hernán Hernández (docente jubilado IUETAEB),
licenciado Carlos Medina (docente activo UPTAEB) y en los últimos años con
aportes del profesor Wilmer Nieto (docente activo UPTAEB), en consenso
que una definición es la relación que existe entre un término que está en el
numerador y otro en el denominador matemáticamente esto es:
En la unidad IV se trabajaran las definiciones de las disoluciones (sol),
soluto (sto), solvente (ste), unidades de concentración físicas porcentuales
%m/m, %m/v, %v/v; partes por millón (ppm), ppm (m/m), ppm (m/v), ppm
(v/v), asimismo se añade la definición densidad (m/v) aunque no es unidad
de concentración física es la que permite transformar de una unidad de masa
a volumen o viceversa. Por otro lado las unidades de concentración químicas
molaridad (mol/L) o concentración C antiguamente M ya explicada su desuso
2. en la unidad II, normalidad (eq/L), la molalidad (mol/kg) y la fracción molar
(X) del soluto y solvente cuya suma es la unidad (1).
Por definición una solución o disolución es la mezcla homogénea de dos o
más sustancias, trabajaremos con las disoluciones binarias, es decir, de dos
componentes, el que esta en menor proporción es el soluto y en mayor es el
solvente, conociendo que el solvente universal es el agua, la mayoría de las
disoluciones son acuosas.
sol = sto + ste
masa sol = masa sto + masa ste
mol sol = mol sto + mol ste
La concentración de una disolución se define como relación entre las
unidades masa/volumen (sto) y las unidades de masa/volumen (sol o ste),
matemáticamente es:
Con un ejercicio de aplicación se emplearan las definiciones descritas en
la parte anterior, además el esquema de trabajo no se consigue en los libros
textos, es producto de la autoría intelectual de los docentes nombrados al
inicio de la teoría, veamos ahora su desarrollo.
1.- Para una disolución de fosfato de calcio 0,50 mol/L y densidad 1,2
g/mL. Determine:
a.- % m/v b.- % m/m c.- N (eq/L) d.- m (mol/kg) e.- ppm (m/v) f.- g
de solución que contiene 3,5 mol sto g.- mL sol que contiene 35 g de ste
h.- mol sto en 0,85 eq sto i.- mol ste en 20 mL solución j.- fracción molar
del sto y ste.
3. El proceso a seguir es el siguiente:
Primero se me da es el nombre del compuesto, el conocimiento previo de
nomenclatura de la unidad I formulo e identifico el tipo de familia a la que
pertenece para asumir la definición de equivalente (eq).
Fosfato (PO4
3-
) de Calcio (Ca 2+
)
Ca3 (PO4)2 → sal oxisal.
Luego establezco relaciones con la información del ejercicio esto es:
⇒
ℓ= → ℓ letra griega rho (densidad)
Posterior me pregunto, ¿Necesito información adicional? → Si ¿Cuál?
La masa molar del soluto y su eq/mol.
MM = y los eq por ser una sal es carga/valencia (estado
de oxidación) del metal (calcio) Ca 2+
por su subíndice 3 tenemos eq/mol =
y finalmente se realizan los cálculos de las incógnitas.
Lo que quiero = lo que quiero x f.c
a.- % = ⇒ x x
⇒ ⇒ 15,5 %m/v //
Nota: “la relación se denomina artificio matemático y se pueden
emplear también como ; entre otros.
4. b.- % = ⇒ x x ⇒
⇒ 12,92 %m/m //
c.- N = ⇒ x ⇒
⇒ 3 N //
d.- m = ⇒ x x ⇒
⇒ 0,48 m //
Observación: se desprende de la definición
100 g sol = g sto + g ste ⇒ 100 g sol = 12,92 g sto + g ste; despejando g
ste se tiene que:
g ste = 100 g sto – 12,92 g ste ⇒ g ste = 87,08 g ste //
Tenemos % ⇒ % = ≡
e.- ppm (m/v) = ⇒ x ⇒
⇒ 155000 ppm (m/v) //
f.- g sol = 3,5 mol Ca3 (PO4)2 x x ⇒
8397,83 g sol //
g.- mL de sol = 35 g ste x x ⇒ 33,6
mL sol //
5. h.- mol sto = 0,85 eq Ca3 (PO4)2 x ⇒ 0,142 mol sol //
i.- mol ste = 20 mL sol x x ⇒ 1,99 mol
ste //
Por definición se tiene que:
100 mol sol = mol sto + mol ste ⇒ 100 mol sol = 0,5 mol sto + mol ste
mol ste = 100 mol sol – 0,5 mol sto ⇒ 99,5 mol ste //
Otra forma de resolver:
mol ste = 20 mL sol x x x
⇒ 1,99 mol ste //
j.- X sto = ⇒ ⇒ ⇒ 8,2819 x 10-3
//
mol sto = 12,52 g sto x ⇒ 0,0404 mol sto //
mol ste = 87,03 g ste x ⇒ 4,8377 mol ste //
X ste = ⇒ ⇒ ⇒ 0,9978 //
Ahora: “Asumiendo el H2O como ste (18 g/mol)”.
X sto + X ste = 1⇒ 8,2819 x 10-3
+ 0,9978 ⇒ 1 = 1 //
6. REFERENCIA
Caballero, A. (2007). Notas, ejercicios y problemas de Química General.
2a.ed. Venezuela: Editorial Horizonte, C.A.
Chang, R. (2007). Química. 9a.ed. México: McGraw-Hill Interamericana.
Frase de reflexión: “Si todos los elementos químicos se disponen en el
orden de sus pesos atómicos, se obtiene la repetición periódica de las
propiedades. Esto se expresa en la ley de periodicidad”. (Dmitri Mendeleev).
