Logro: Considera a las soluciones químicas como una de las formas demateria más comunes, haciendo hincapié en sus propiedades, componentes y formas de expresar su concentración. Indicadores de logros: Reconoce los componentes de una solución. Emplea el principio de constancia de la cantidad de soluto para categorizar a una solución como insaturada, saturada o sobresaturada. Calcula la concentración de soluciones en porcentajes, partes por millón, molaridad, normalidad, molalidad y fracción molar. A. Vivencia: Con ayuda de mis compañeros de subgrupo respondo las siguientes preguntas: 1. ¿Qué es una solución? 2. Nombro algunas sustancias solubles en agua. 3. ¿Qué es soluto y que es solvente? 4. Nombro algunas soluciones liquidas, sólidas y gaseosas. 5. Cual de los siguientes ejemplos los clasifico como soluciones: Aire y hielo, la orina, el whisky, el hierro. 6. ¿Qué es solubilidad de una sustancia? BC. Fundamentación Teórica y Actividad practica: a. Leo y analizo detenidamente la siguiente información: Una solución es una mezcla homogénea de dos o más componentes. Al estudiar las soluciones, se hace diferencia entre las sustancias que se disuelven y aquellas en las cuales se produce la disolución. La sustancia que se disuelve se llama soluto y la sustancia en la que se produce la disolución se llama solvente. El soluto es la sustancia que esta en menor cantidad en la solución. Clases de soluciones y factores de solubilidad: De los tres estados generales de la materia, por lo menos, teóricamente cada uno puede ser soluto o solvente en una solución, existe nueve tipo de soluciones con base en su estado físico. En la siguiente tabla se presenta esta clasificación y algunos ejemplos: Estado del soluto Estado del solvente Estados de la Ejemplos solución Gas Gas Gas Aire (O2 y N2) Gas Liquido Liquido Agua mineral (CO2 y H2O) Gas Sólido Sólido Hidrogeno en paladio Liquido Gas Gas No existe ejemplos Liquido Liquido Liquido Bebidas alcohólicas Liquido Sólido Sólido Amalgamas (mercurio y oro) Sólido Gas Gas No existe ejemplos Sólido Liquido Liquido Azúcar o sal en agua Sólido Sólido Sólido Aleaciones cobre o zinc, forman el bronce Además de la naturaleza de sus compuestos. Solución insaturada: Cuando en una temperatura determinada en una cantidad dada de solvente se tiene disuelto menos soluto del que se puede disolver en ese solvente. Soluto Solubilidad 20°C 60°C NaCl 36 37.3 KBr 67 85. 2. una solución de KBr que tenga disueltos 116g de KBr en 100g de agua a 50°C es una solución saturada. Soluciones sobresaturadas: A pesar de que la concentración de una solución esta limitada por la solubilidad máxima del soluto. la temperatura y la presión también influyen en la solubilidad de una sustancia. SOLUBILIDAD depende de Tamaño de las Naturaleza Temperatura Presión partículas de generalmente importante en nte Soluto Solvente Al aumentar la Gases temperatura aumenta aumenta La solubilidad La solubilidad Según la cantidad de soluto las soluciones pueden ser: Solución saturada: Cuando una solución a una temperatura determinada en una cantidad dada de solvente se tiene disuelta la máxima cantidad de soluto que se pueda disolver. Factores de solubilidad: Un factor determinante de la solubilidad es la naturaleza del soluto y del solvente. es posible preparar soluciones que contengan disueltas una mayor cantidad se soluto a una temperatura establecida. Explico el significado de la siguiente expresión: A 50°C. por ejemplo: A 20°C la máxima cantidad de cloruro de sodio que se puede disolver en 100g de agua son 36g. una saturada y una sobresaturada respectivamente: A continuación se muestran unos valores de solubilidad de algunas sustancias en gramos de soluto en 100g de H2O a 20°C y a 60°C.5 KMnO4 64 22. la solubilidad del KBr en 100g de agua es 116g. generalmente se realiza por calentamiento. Generalmente.Solubilidad: Es la cantidad máxima de un soluto que puede disolverse en una cantidad determinada de solvente a una temperatura previamente establecida. cualquier exceso de KBR se deposita en el fondo del recipiente. En el caso de KBr una cantidad menor a los 116g de este compuesto en 100g de agua. Estas soluciones precipitan soluto al agitarlas.2 AgNO3 225 525 . La sobresaturación de una solución es un proceso muy cuidadoso. Por ejemplo. En las siguientes graficas se ilustra una solución insaturada. la solubilidad de una sustancia se expresa en gramos de soluto por cada 100 gramos de solvente. 3% % g .de. b. ¿Cuantos gramos de solvente se requieren para preparar una solución de 20% de CuSO4 por masa que contenga 80 gramos de soluto? Porcentaje peso a volumen (% p/v): Es una forma de expresar los gramos de soluto existen en un volumen de 100mL de solución. 100g de AgNO3 en 100g de agua a 20°C.. .100 % mililitros .00036 3. Gramos de solución = gramos de soluto + gramos de solvente 300 gramos de solución = 25 gramos de soluto+ X gramos de H2O 300g -25g=275g de H2O g .... p / v. . 0.de.x.1g de KMnO4 en 100g de agua a 20°C.5% 80mL 6. 37.00024 0. . ¿Cuál es el % de una solución de NaOH si en 60 mL de ella hay 3 gr. c. . se emplean unidades físicas y unidades químicas. b. d. %.100 %p/ p .de.soluto. Peso. .x.CuSO4 25 g b. .la..x.solucion Ejemplo: Cuando se evaporan 300g de una solución de sulfato de cobre CuSO 4 se obtiene un residuo de 25g de sulfato. . b..%.100. Para expresar estas relaciones.8. .x.solución 300 g c.100.g %. . . 4..8. Unidades físicas de concentración: Porcentaje peso a peso (% p/p): Indica el peso de soluto o del solvente por cada 100g de la solución.soluto %. 22g de KMnO4 en 100g de agua a 20°C. a. c.7% 5... ..3g de NaCl en 100g de agua a 60°C. ¿Cuántos gramos de agua se evaporan? b. %.de. ¿Cuál es el porcentaje del solvente? Solución: a. .x.. gramos.la.x.dextrosa.de. . Ordeno de menor a mayor..100 Peso. Con base en la tabla menciono si las siguientes soluciones son saturadas o insaturadas: a.soluto Peso.solucion Peso.97.100.de. 30g de KMnO4 en 100g de agua a 20°C. ¿Cuál es el % de soluto por peso de la solución? c.solvente. . de NaOH? . BaSO4 0.solvente %p/ p . las siguientes soluciones según la concentración: a.. 20g de KMnO4 en 100g de agua a 60°C. Formas de expresar la concentración y sus unidades: Para fines cuantitativos se requieren conocimientos más precisos de las relaciones de cantidad de soluto y cantidad del solvente.100. .. .12.solución Ejemplo: ¿Cuál es el % de dextrosa en una solución que contiene 10 gramos de soluto en 80mL de la solución? Solución: A partir de la ecuación se obtiene: 10.. .100.3.soluto. 1g de KMnO4 en 100g de agua a 20°C. 20g de KMnO4 en 100g de agua a 20°C. solución Ejemplo: ¿Cual es la molaridad da una solución que posee 3 moles de NaOH en 2L de solución? . que se representa por M.. la molaridad corresponde al numero de moles de soluto por cada litro de solución. Donde n = numero de moles litros. Kg .2. 200 mg de NaCl en 800 mL de H2O b. . las partes por millón suelen escribirse como mg de soluto por Kg de solución.solución L. moles. . es útil el concepto de molaridad.x. Calculo el % volumen a volumen en una solución que contiene 3mL de metanol en 220mL de agua. En general. es la fracción de volumen multiplicada por 100.x. Porcentaje volumen a volumen (% v/v): Se emplea para expresar concentraciones de líquidos y expresa el volumen de un soluto en un volumen de 100ml de solución.5L 8.de. se requiere hallar el volumen total de la solución.solución Ejemplo: Una muestra de agua de 500 mL tiene 4 mg de F _ .soluto ppm. Volumen de la solución = volumen de soluto + volumen de solvente =1mL + 40mL = 41mL 1mL %.. ¿Cuantos ppm de fluoruro hay en la muestra? Solución: Convirtiendo los mL a litros y aplicando la ecuación. o ppm.100.v / v.soluto moles n M. se tiene: 4mg.de. mg .4% % 41mL 7. . .solución Ejemplo: ¿Cuál es el % volumen a volumen de una solución que contiene 1mL de acido en 40mL de agua? Solución: El ejercicio da explícitamente los mililitros de soluto y los mililitros de solvente.de. Partes por millón (ppm): De la misma manera que el porcentaje significa partes de masa de soluto por 100 partes de masa por solución. . 100 mg de Na en 800 mL de H2O c. . Antes de usar la expresión. Puesto que en un Kg hay 1. .100 mililitros. necesario calcular la cantidad de sustancias que intervienen en ellas. Para tal efecto. 000.solución litro litro.de. Calculo las partes por millón de soluto de cada una de las siguientes soluciones: a. . 4 x 10-3 mg de Au en 800 mL de agua de mar Unidades químicas de concentración: Molaridad (M): Muchas de las reacciones químicas suceden en soluciones acuosas.v / v. .8 ppm 0. ..F ppm.000 de miligramos.soluto %.soluto mg. las partes de millón significan partes de soluto por cada millón de partes de solución. . y es importante e incluso. 2 mg de Al en 2L de H2O d.de. . . mililitros. . Establezco el peso de un equivalente de FeSO 4.gramo.Solución: Puesto que el enunciado proporciona directamente el numero de moles de soluto y los litros de solución. para producir una molécula de H 2O.equivalente.de.. De esta manera. la molaridad se calcula directamente de la expresión: 3.1. 30g de NaNO3 b. equivalente depende del tipo de reacción que se considere y se plantea de tal manera que un equivalente de un reactivo se combine exactamente con un equivalente de otro. simplemente. . según la siguiente ecuación: Mn+7 + 5e → Mn+2 Solución: C = Cambio de variación del numero de oxidación del Mn. . 10.molecular 1. Ejemplo: Calcule el peso de un equivalente de KMnO 4.de.4 moles de NH 3 en 500mL de solución. 70g de HCl c. Calculo la molaridad de una solución que tiene 0. 14. o simplemente M = 1.solución Ejemplo: ¿Cuál es la normalidad de una solución de HCl que tiene 0. calculo su molaridad. H +.eq. el Mn gana 5e. Un equivalente de una base es la cantidad de esa base que libera un mol de grupos OH-.2 equivalentes del acido en 2L? Solución: . Donde el valor de C depende de la clase de reacción.(+2) = 5 En este caso.moles moles M.de. 9. Calculo el peso de un equivalente de HC y un equivalente para NaOH. los pesos equivalentes se basan en el hecho de que un protón H+ reacciona en un grupo OH.que libera una base.5M 2. Calculo cuantos equivalentes de cada una de las sustancias hay en las siguientes cantidades: a. 1 equivalente de un acido es la cantidad del acido que libera una mol de protones. en un proceso químico en el cual el Mn pasa del estado de oxidación de +7 a +2. C es el numero de electrones tomados o liberados por la sustancia y coincide con el numero de equivalente para la misma especie. C = +7 . litro. En reacciones redox. C Para las reacciones de neutralización. según la ecuación: Fe+2So4 . .1e → Fe2+3(SO4)3-+ 13. .g / eq 5eq / mol 12. 11.equivalente.soluto N. C en la ecuación anterior es el numero de moles de H + que libera un acido el numero de moles de OH. numero. Calculo el numero de moles de NaCl que hay en 20mL de solución 2 molar y los gramos de NaCl presentes.31. C = 5 158 g / mol 1.6. . peso equivalente o. .5.litros litro . si en una reacción el Fe pasa de estado de oxidación de +2 al estado de oxidación de +3. . por tanto. 80g de NaOH Normalidad (N): Se define como el número de equivalentes gramo de soluto por cada litro de solución. Pesos equivalentes (eq): El concepto de equivalente gramo. Si se tiene 20g de NaOH en 250mL de solución. peso. . 0. la normalidad se calcula directamente de la expresión: 0.0. En las soluciones de dos componentes. 5g de C2H6O etanol y 90g de H2O.7 Nótese que la suma de las fracciones molares para el agua y el cloruro de sodio dan como resultado 1. un soluto y un solvente.0.NaCl moles.n B La suma de las fracciones molares es igual a 1. .19 0.1N 2L 15. . .mol. .81 0. Por lo tanto.30 gNaCl. .H 2 O moles.. Calculo la fracción molar del soluto y del solvente en cada una de las siguientes soluciones: a.51.n B n A . . . .2moles 2. .El enunciado presenta directamente el número de equivalentes de soluto y el volumen de la solución en litros. . .eq N.NaCl 1. .H 2 O. Se requiere convertirlos a moles: 1. 16.2moles 2.x. la otra se puede obtener restando de la unidad. c.0.0.5moles.2. ¿Cuáles son las fracciones molares del H2O y NaCl? Solución: Tanto el soluto como el solvente están dados en gramos. 0. .moles 18 g . .2moles 2.2 X . si en una reacción química el Mn pasa del estado de oxidación de +7 al estado de oxidación de +2 y si se disuelven 5g de KMnO 4 en 500mL de H2O. . Por tanto. .7 Y para el solvente agua es: 2.2 moles de HCl y 2.2.H 2 O La fracción molar de soluto NaCl es: 0. . d. Calculo la normalidad del KMnO4.mol. y la fracción molar del solvente X B.5 g .moles 58.5 moles de H2O.5moles. Ejemplo: Una solución contiene 30g de NaCl y 40g de H 2O.NaCl. conociendo la fracción molar del soluto o del solvente. . entonces. . 10g de NaOH y 80g de H2O. 18.. . Calculo la normalidad de una solución de HCl que tiene 20g de HCl en 500mL de solución. n A .40 gH 2 O. .5 moles de H2SO4 y 3 moles de H2O.2. b.2.5moles 0. .5 X . 17. Fracción molar (X): Se denomina fracción molar al cociente entre el número de moles de un componente de una mezcla y el número total de moles de todos los componentes. Calculo la normalidad para una solución de K2Cr2O7 si en una reacción el cromo pasa del estado de oxidación +6 a +3 y se disuelven 7g de K2Cr2O7 en 400 cm3. la fracción molar del soluto X A es: nA nB X A. si n A es el número de moles de soluto y nB es el número de moles del solvente. .2.x. soluto m. 0. 200mg de Fe en 2. a. 0. 38g de NaCl en 100g de H2O a 60°C. b.3g de AgNO3 en 100g de H2O. . 10g de HCl en 250g de agua. Calculo la molaridad de una solución de HCl de densidad 1.Molalidad (m): Esta definida como el numero de moles por kilogramos de soluto. Ejercitación: Con ayuda de mis compañeros de subgrupo realizamos los siguientes ejercicios: 1. 6g de NaCl en 500mL de solución. d. 0. ¿Cuántos mililitros de alcohol se requieren para preparar 200mL de una solución acuosa al 10%? Partes por millón: 11. Ordene las siguientes soluciones según su concentración: a. b. b. 0. clasifico las siguientes soluciones en insaturadas. e.02 moles de NH3 en 2 Kg de agua.2M. 0. e. c. 1g de AgNO3 en 100g de H2O.5m 0.2 Kg 19.1 moles de H2S en 250mL de solución. d. Kg . 2000mL se solución de glucosa C 6H12O6 0. Calculo la molaridad para cada una de las siguientes soluciones: a.2g. 13. ¿Cuántos gramos de agua se requieren para disolver 40g de NaCl y obtener una solución al 25%p/p? 7. c.1moles m.de.01g de AgNO3 en 100g de H2O. Cuando se evaporan 5g de solución de NaCl. 40g de etanol C2H6O en 400mL de solución. . 10g de AgNO3 en 100g de H2O. Calculo la molaridad de H3PO4 cuya densidad es 1. Solución: Puesto que la cantidad de soluto esta dada en moles y el solvente en Kg.solvente Ejemplo: Calcule la molalidad de una solución que tiene 0. Calculo los gramos de soluto en cada una de las siguientes soluciones: a. ¿Cuál es el porcentaje p/v de una solución que contiene 16g de KOH en 75mL de solución? 9. . 2. 50g de KOH en 2000g de agua. 15. b. c. ¿Cuál es el porcentaje de agua y alcohol? 10.moles. . d. 20. Con base a los datos de la tabla de valores de solubilidad. ¿Cuántos gramos de NaOH se requieren para preparar 250g de una solución al 3%p/p? 6. c. Calculo el porcentaje de soluto en una solución que se prepara disolviendo 40g de KBr en 70g de H 2O. numero.1 moles de KCl en 1. 0. 1 mol de NaOH en 1000mL de solución. 20g de NaCl en 100g de H2O a 20°C. D. saturadas o sobresaturadas: a.75g/mL y concentración de 89%p/p.002Kg de Ag en 750mL de agua.1 moles de NaCl en 2 Kg de agua. ¿Cuántos gramos de CuSO4 hay en 500g de solución de sulfato de cobre al 5%p/p? 8. Calculo la molalidad para las siguientes soluciones:0. 3. 19g de KMnO4 en 100g de H2O a 20°C.1g de AgNO3 en 100g de H2O. ¿Cuál es el porcentaje de soluto y de solvente en la solución? 5. Molaridad: 12. Calculo las partes por millón de soluto de cada una de las siguientes soluciones: a.3 moles de HCl en 1 Kg de agua. b. 100mL de NaCl 0.16g/mL y cuya concentración es 32%p/p. d. 3g de AgNO3 en 100g de H2O a 60°C. la molalidad se halla reemplazando directamente en la expresión: 0.5L de agua. se obtiene un residuo de 0. 20g de KBr en 100g de H2O a 60°C. Calculo la molalidad de una solución resultante al disolver 4g de NaOH en 250 mL de agua. 0. 4. b.6 x 103mg de Li en 1000mL de agua. d. c. . 14. 5Kg de K en 500mL de agua.0.de. Se mezcla 10mL de alcohol en 150mL de agua. Porcentajes: 3.1M.5 Kg de agua. NaCl b. 2. Alcohol .1 equivalentes de NaOH en 1L de solución. Mortero Procedimiento: Naturaleza del soluto y del solvente: 1. LiOH 17. solución. 120g de HNO3 g. 50g de Ca(OH)2 e. 100g de NaCl b. d. 23. H3PO4 f.5M? Normalidad: 20. 800mL de H2SO4 3N 22. Tomo 20mL de agua y adiciono una cucharadita de aceite. Calculo el numero de equivalentes para cada uno de los siguientes casos: a. Aceite de cocina . Complementación: Vamos al laboratorio. Calculo la molalidad para las siguientes soluciones: a.0. Tomo 20mL de agua y adiciono un poquito de sal. Mezcla Disolvió No disolvió Agua + aceite Agua + alcohol Agua + NaCl Conclusión: ____________________________________________________________________________ ______________________________________________________________________________________ ______________________________________________________________________________________ Temperatura: .902g/mL y concentración de 26. 60g de CaCl2 d. Mechero . 0. ¿Cuántos equivalentes gramo de HCl hay en 100mL de una solución 3M? 19. b. Ca(OH)2 e. 21.41g/mL y concentración es 41%p/p. ¿Cuántos equivalentes gramo de KCl hay en 1L de una solución 0. Colorante . c. Molalidad: 24. 9g de H3PO4 en 500mL de solución. Un tronco de barro . Calculo la normalidad de las siguientes soluciones: a. Calculo los gramos de soluto que hay en cada una de las siguientes soluciones: a. HNO3 c. Calculo el peso de un equivalente para las siguientes sustancias:CaCl 2 a. E. Al(OH)3 d. 90g de H3PO4 c. 10g de KCl en 2000mg de agua.1 moles de H2S en 2Kg de agua.Pesos equivalentes: 16. 20g de LiOH f. 3. Beaker . 200g de Al(OH)3 18.6N b.2g de NaBr en 1Kg de agua.6%p/p. 0. Calculo la normalidad de una solución de KOH de densidad es de 1. d. Calculo la normalidad de una solución de NH3 de densidad 0. 2 moles de HNO3 en 2Kg de agua.5 equivalentes de CaCl2 en 100mL de b. Tomo 20mL de agua y adiciono 5mL de alcohol. Sal . c. 0. Practica 1: Factores que afectan la solubilidad Materiales: . 200mL de NaOH 0. 100g de NaCl en 2L de solución. ( ) d. dejo enfriar y secar la parte externa del beaker. Practica 2: Preparación de soluciones Materiales: . Embudo de vidrio. La velocidad a que se disuelve una sustancia aumenta cuando la mezcla se agita vigorosamente. 3. le añado agua y agito. En general la solubilidad de un sólido aumenta al aumentar la temperatura. Evaporo el solvente. 2. . Tomo un poco de colorante y lo añado a 20mL de agua tibia. c. Con el mortero trituro un poco de barro.1. Cloruro de sodio. . 2. Peso el beaker con la solución y anoto el dato. a. Los sólidos finamente pulverizados se disuelven a una velocidad mayor que la misma cantidad de solido sin pulverizar. Temperatura del agua Tiempo que tarda la disolución Fría Tibia Caliente Conclusión: ____________________________________________________________________________ ______________________________________________________________________________________ ______________________________________________________________________________________ Estado de subdivisión: 1. b. . ( ) b. Tomo un poco de colorante y lo añado a 20mL de agua caliente. Coloco en un beaker 15g de cloruro de sodio. Filtro la solución a través de un papel de filtro. b. ( ) e. La solubilidad de un gas en un líquido disminuye al aumentar la temperatura. La velocidad a la cual se disuelve un sólido en un líquido depende de la naturaleza del sólido y la naturaleza del líquido. Indico en cada enunciado cual es verdadero (V) y cual falso (F): a. . . Peso un beaker vacío y anoto el dato. ( ) 2. para ello someto el vaso de precipitados con la solución a calentamiento. Dejo enfriar la solución. posteriormente adiciono 10 mL de la solución de NaCl preparada en el paso anterior. a. Tomo un poco de colorante y lo añado a 20mLde agua muy fría. Recibo el filtrado en un vaso de precipitados y lo guardo para pruebas posteriores. Mido con una pipeta 25 mL de agua y los llevo al beaker que contiene el cloruro de sodio. Agito continuamente. Caliento 10 minutos la solución de cloruro de sodio. ¿En este caso la trituración del soluto facilitó la disolución del soluto? Si___ No___ Conclusión: ____________________________________________________________________________ ______________________________________________________________________________________ ______________________________________________________________________________________ Con ayuda de mis compañeros de subgrupo respondemos las siguientes preguntas: 1. Papel de filtro. Tomo un tronco de barro y lo parto en partes pequeñas. Balanza. . . Beaker de 50 y 100 mL Procedimiento: 1. 2. d. le añado agua y agito. Cuando se halla evaporado totalmente el solvente. Pipeta. Agitador. Peso el beaker. d. ( ) c. c. ¿Cree usted que al calentar una solución aumentara la solubilidad de un sólido? Justifique su respuesta. Normalidad. . calculo: a. d. Fracción molar del soluto. Peso de la solución. Con ayuda de mis compañeros de subgrupo respondemos las siguientes preguntas: Con los datos obtenidos. Volumen de la solución. Medida Peso del beaker vacío. c. Porcentaje en peso. Peso del solvente. Peso del solvente en 10 mL de solución. Molaridad. Peso del soluto en 10 mL de solución. b. Peso del beaker más la solución.