Soluciones - UPRHinieves/General/My Web_General/12... · 2015. 2. 14. · • Regla dorada de la...
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2/14/2015
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Soluciones
Adaptación de:
Ileana Nieves Martínez
http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/8/89/SaltInWaterSolutionLiquid.jpg/220px-SaltInWaterSolutionLiquid.jpg
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Soluciones• Mezclas Homogéneasej: aire y agua de mar
• Se forman espontáneamenteSe favorecen energéticamente
• Solutomenor cantidadpuede cambiar de fase
• Disolventemayor cantidadmantiene su estado o fase
2Tro: Chemistry: A Molecular Approach, 2/e
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Tipos de Soluciones ComunesFASES
Solución Soluto disolvente EjemploGaseosas Gas Gas Aire (mayormente N2 & O2)
LíquidasGas
LíquidoSólido
LíquidoLíquidoLíquido
Soda (CO2 en H2O)Vodka (C2H5OH en H2O)Agua de mar (NaCl en H2O)
Sólidas Sólido Sólido Latón (Zn en Cu)
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• Soluciones: Hg + algún metal = amalgamasSoluto y disolvente son metales = aleaciones
Tro: Chemistry: A Molecular Approach, 2/e
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Ejemplo de soluciones
Tro: Chemistry: A Molecular Approach 4
Soluto Disolvente Ejemplo
Gas Gas Aire (O2 en N2)
Gas Líquido Club soda (CO2 en H2O)
Gas Sólido Convertidor catalítico (Co ads. en Pt)
Líquido Gas Vapor de agua en aire
Líquido Líquido Vodka (alcohol etílico en agua)
Líquido Sólido
Sólido Gas Naftaleno en aire
Sólido Líquido Agua de mar
Sólido Sólido
Amalgamas dentales (Hg en Ag)
Acero y otras aleaciones (Zn en Cu)
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Latón
5Tro: Chemistry: A Molecular Approach, 2/e
Tipo Densidad Fuerza detracción
Usos
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Solubilidad - Definición• Máxima cantidad de soluto que se puede disolver
en un cantidad dada de disolvente a una T dada.Soluble: el soluto se disuelve en el disolventeSólidos:
o sal en aguaGases siempre son solubles entre sí.Líquidos son miscibles cuando se disuelven entre sí.
o Alcohol en aguao bromo en cloruro de metileno
Insoluble: una sustancia NO se disuelve en otraLíquidos: aciete y agua (inmiscibles)
• Depende de: La naturaleza de los componentesTipos de FA intermoleculares
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Mezcla espontánea
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Cuando se ponen en contacto soluciones con diferentesconcentraciones de soluto, se mezclan espontáneamente para distribuirse uniformemente.
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Cuando se remueve la barrera, ocurre una mezcla espontánea y se produce una solución de concentración uniforme
Diferencia en concentración Concentración uniforme
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Atracciones Intermoleculares
8Tro: Chemistry: A Molecular Approach, 2/e
Estas fuerzas pueden contribuir o pueden oponerse a la formación de la solución.
Dispersión D-D P-H I-D
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Interacciones de para disolución
9Tro: Chemistry: A Molecular Approach, 2/e
Interaccionesdisolvente-disolvente
Interaccionessoluto-soluto
Interaccionesdisolvente-soluto
soluciónEl S y D se mezcla si se sobrepasa las FA:
1. soluto–soluto, (S-S)2. disolvente-disolvente, (D-D)Ambos procesos son endotérmicos.
Se crean nuevas FA soluto-disolvente, (S-D).Proceso exotérmico.
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Interacciones relativasy la formación de soluciones
* Dependerá de la compensación por el aumentoen la entropía de mezcla.
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S-D > S-S + D-D SíS-D = S-S + D-D SíS-D < S-S + D-D Tal vez*
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¿Se disolverá?• Regla dorada de la Química
Igual disuelve igual
Estructuras similares
• Disolventes polaresMoléculas polaresCompuestos iónicos
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• Disolventes no-polaresMoléculas no-polares
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Clasificación de Disolventes
12Tro: Chemistry: A Molecular Approach, 2/e
Disolvente Clase Característicaestructural
Agua (H2O) polar O-H
Alcohol metílico (CH3OH) Polar O-H
Alcohol etílico (C2H5OH) Polar O-H
Acetona (C3H6O) Polar C=O
Tolueno (C7H8) No-Polar C-C & C-H
Hexano (C6H14) No-Polar C-C & C-H
Dietlil éter C4H10O) No-Polar C-C, C-H & C-O
Tetracloruro de Carbono (CCl4) No-Polar C-Cl (polar), pero simétrica
hidrofílicos
hidrofóbicos
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Ejemplo 12.1a: Prediga si la siguiente vitamina es soluble en grasa o en agua
Vitamina C
Los 4 grupos OH hacen la molécula bienpolar y también forma PH con agua.
La Vitamina C es soluble en agua.
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Agua es polar. Grasa es no polar
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Ejemplo 12.1b: Prediga si la vitamina a continuación es soluble en grasa o en agua.
Vitamina K3
Los dos grupos C=O son polares, pero su simetría geométrica sugiereque se cancelan y la molécula es no polar.
La Vitamina K3 es soluble en grasa.
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Agua ̶ polarGrasa ̶ no polar.
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Práctica – Decida si las especies a continuación son más solubles en hexano, C6H14, o en agua
Molécula No-polarmás soluble en C6H14
molécula polarmás soluble en H2O
Parte no-polar dominantemás soluble en C6H14
15Tro: Chemistry: A Molecular Approach, 2/e
naftaleno
fromalehído
Ácido esteárico
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Práctica – Explique las tendencias de solubilidadobservadas en la tabla a continuación.
16Tro: Chemistry: A Molecular Approach, 2/e
Contienen grupoOH polar y CHnno-polar.
Hacia abajo la parte no polar esmás grande, y OH es constante.
Solubilidad/agua(polar) disminuyey en hexano (no-polar) aumenta
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Calor de Solución (Hsol’n)
• NaOH + agua → libera calor (H < 0)El envase se calienta
• NH4NO3 + agua → absorbe calor (H < 0)El envase se enfría
• ¿Por qué?
17Tro: Chemistry: A Molecular Approach, 2/e
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1. Añadir energía para sobrepasar todas las interacciones S-S
Hsoluto > 0
2. Añadir energía para sobrepasar algunas interacciones D-D
Proceso de Solución
18Tro: Chemistry: A Molecular Approach, 2/e
Hdislovente > 0
3. Formar atracciones S-D nuevas, liberando energía
El H total de solución depende de los tres procesosHsol’n = Hsoluto + Hdisolvente + Hmezcla
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Etotal (S-S y D-D) < Eliberada (S-D)
Proceso es exotérmico
Etotal (S-S y D-D) > Eliberada (S-D)
Proceso es endotérmico
Factores energéticospara la formación de solución
19Tro: Chemistry: A Molecular Approach, 2/e
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Iones en agua: Interacciones PH y ID
• Iones/aguahidratados Hmezcla es bien exotérmico
20Tro: Chemistry: A Molecular Approach, 2/e
FAD─D: agua = PH
FAS─D : iones en agua = ID
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Calor de hidratación, Hhid• Hhidratación = Hdisolvente(D−D) + Hmezcla(S−D)
Es el calor liberado cuando 1 mol de iones gaseosos se disuelven en agua.
• Hsoluto(S−S) = −Hred cristalina
En soluciones acuosas de compuestos iónicos, las FAentre iones = energía de la red cristalina
21Tro: Chemistry: A Molecular Approach, 2/e
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Hsolución para compuestos iónicos
• Para soluciones acuosas de compuestos iónicosel Hsolución es la diferencia entre el Hhidratación y la Energía de la red cristalina
Hsolución = −Hred cristalina + Hhidratación
Hsolución = Hsoluto+ {Hdisolvente + Hmezcla}Hsolución = −Hred cristalina+ {Hdisolvente + Hmezcla}
Hsolución = Hhidratación− Hred cristalina
22Tro: Chemistry: A Molecular Approach, 2/e
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HHidratación
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Hsolución = Hhidratación− Henergía de la red
Tro: Chemistry: A Molecular Approach, 2/e
Hsoluto = − redHsoluto = +821 kJ/mol
hidratación = − 819 kJ/mol
soln = + 2 kJ/mol
nergía
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Hsol’n = Hhidratación− Hred
Tro: Chemistry: A Molecular Approach, 2/e
Práctica – Calcule la energía de la red para KI si el Hsol’n = +21.5 kJ/mol y el Hhidratación = −583 kJ/mol.
Hred= Hhidratación− Hsol’n
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Equilibrio de soluciones• Soluto + Disolvente → solución rdisolución >> rdeposición (soluto continúa disolviendose)
donde r representa la rapidez.
• Soluto + Disolvente ⇌ solución rdisolución = rdeposición
la solución se satura con soluto. no se sigue disolviendo.
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Equilibrio de soluciones
26Tro: Chemistry: A Molecular Approach, 2/e
Cuando cloruro de sodio se añade al agua, los iones de sodio y clorocomienzan a disolverse
A medida que la solución se concentraalgunos de los iones de sodio y cloro se recristalizan para formar cloruro de sodio
Cuando la rapidez de disolución iguala la rapidez de recristalización, se alcanza un equilibrio dinámico.
(a) inicialRapidez de disolución > rapidez de cristalización
(b) disoluciónRapidez de disolución = rapidez de cristalización
(c) Equilibrio dinámico
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Equilibrio de soluciones
27Tro: Chemistry: A Molecular Approach, 2/e
Cuando cloruro de sodio se añade al agua, los iones de sodio y clorocomienzan a disolverse
A medida que la solución se concentraalgunos de los iones de sodio y cloro se recristalizan para formar cloruro de sodio
Cuando la rapidez de disolución iguala la rapidez de recristalización, se alcanza un equilibrio dinámico.
(a) inicialRapidez de disolución > rapidez de cristalización
(b) disoluciónRapidez de disolución = rapidez de cristalización
(c) Equilibrio dinámico
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Límite de Solubilidad• Solución saturada: alcanza equilibrio dinámico entre S y D.Si añade más S no se disolverá.La [S]saturación depende de T (y de P para gases).
• Solución insaturada: [S] < [S]saturación.Por lo tanto se puede disolver más S a esta T.
• Solución sobresaturada [S] > [S]saturación
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¿Cómo se puede lograr que un disolventeaguante más soluto del que es capaz?
• Prepararlas en condiciones diferentes a las del salón y permitir que lleguen a las condiciones de salón lentamente. Algunos solutos, quedan atrapados entre las moléculas del D y la
sol’n se torna sobresaturada cuando cambian las condiciones.
• Las soluciones sobresaturadas Son inestables. pierden todo el S que está por encima de saturación cuando se
perturban. Ejemplo: mover bebidas carbonatadas.
29Tro: Chemistry: A Molecular Approach, 2/e
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Añadir un cristal de NaC2H3O2 a una solución sobresaturada
30Tro: Chemistry: A Molecular Approach, 2/e
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Dependencia de la Temperatura sobre la solubilidad de los sólidos en agua
• Solubilidad (s):Las unidades de s:gramos de soluto disueltos en 100 g de agua (gS/100gD)
Aumenta (generalmente) cuando la T aumenta,cuando Hsolución es endotérmico
• Las curvas de solubilidad se usan para predecir siuna solución con un S en particular está saturada(en la linea), insaturada (debajo de la linea), o sobresaturada (encima de la linea).
31Tro: Chemistry: A Molecular Approach, 2/e
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Curvas de Solubilidad
32Tro: Chemistry: A Molecular Approach, 2/e
Temperatura, °C
Solu
bilid
ad (g
solu
to/1
00g
H2O
)
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Dependencia en Temperatura de la solubilidad de los sólidos en agua (gs/100 g H2O)
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50 g KNO3 en:
1) 100 g H2O a 34 ºC2) 100 g H2O a 50 ºC3) 50 g H2O a 50 ºC
100 g NH4Cl en:
1) 200 g H2O a 70 ºC
Práctica – Decida si cada una de las soluciones a continuación estásaturada, insaturada, o sobresaturada
2) 150 g H2O a 50 ºC
34Tro: Chemistry: A Molecular Approach, 2/e
Solubilidad de algunas sales en agua
Solu
bilid
ad, g
sal/1
00 g
de
agua
Temperatura, °C
saturada
sobresaturada
insaturada
sobresaturada
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Purificación por Recristalización
• Remoción de impurezas a los sólidos es un procedimientocomún en Químicadisolver un sólido en un disolvente
caliente hasta que se sature la solución.Cundo la solución se enfría
lentamente, el sólido se cristalizadejando las impurezas fuera.
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Recristalización de KNO3• KNO3 se puede purificar disolviendo un poco menos de 106 g en 100 g de agua a 60 ºC
luego dejando que se enfríe lentamente• Cuando se enfría a 0 ºC solo 13.9 g quedan en solución, el resto se precipita
36Tro: Chemistry: A Molecular Approach, 2/e
Solubilidad de KNO3 en agua
Solu
bilid
ad ,
g sa
l/100
g d
e ag
ua
Temperatura, °C
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Concentraciones• Descripción de soluciones por su composición
(componentes y cantidades relativas)Catindad cualitativa de soluto: Diluída y concentrada
Cantidad cuatitativa de soluto (a veces de disolvente)Concentración
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Molaridad, M
• Moles de soluto = nsoluto• Litros (L) de solución = Vsolución
38Tro: Chemistry: A Molecular Approach, 2/e
soluto
solución
n molMV L
CaCl2(ac) = Ca2+(ac) + 2 Cl−(ac)
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Molalidad, m
• Considera la cantidad de disolvente (NO de solución).
• NO varía con T ya que se basa en masas NO en volúmenes
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soluto S
disolvente D
n molmkg kg
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• Moles de soluto (S) = nsoluto• kilogramos (kg) de disolvente (D) = kgdisolvente
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Partes de soluto en Partes de solución
• Puede ser en términos de masa o volumen
• Generalmente en las mismas unidadesPor peso (m/m) en gramos, kilogramos, lbs, etc.Por volumen (V/V) en mL, L, galones, etc.Por peso y volumen (m/V) combinados en gramos y mL
40Tro: Chemistry: A Molecular Approach, 2/e
10nsoluto xsolución
Unidad Símbolo n
Por ciento (%) 2
Partes por mil ppmil 3
Partes por millón ppm 6
Partes por billón ppb 9
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Concentración en por ciento (%)
41Tro: Chemistry: A Molecular Approach, 2/e
,% 100solutoPor ciento xsolución
% 100solutosolución
soluto disolvente solución
masapor peso xmasa
masa masa masa
,% 100,
solutopesovolumen
solución
soluto disolvente solución
masa g xV mL
masa V V
% 100solutosolución
soluto disolvente solución
Vpor volumen xV
V V V
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Concentración en partes por millón (ppm)
42Tro: Chemistry: A Molecular Approach, 2/e
610solutoppm xsolución
610solutopor pesosolución
soluto disolvente solución
masappm xmasa
masa masa masa
6, 10,
soluciones diluidas
solutopesovolumen
solución
disolvente solución
masa gppm xV mL
V V
610
soluciones diluidas
solutopor volumen
solución
disolvente solución
Vppm xV
V V
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PPM
• gsoluto por 1,000,000 gsolución (106 gsolución)• mgsoluto por 1 kg of solución• 1 L de agua = 1 kg de agua
Para soluciones diluidas, la diferencia en la densidadde agua pura y la de la sol’n es descartable
43Tro: Chemistry: A Molecular Approach, 2/e
610solutosolución
soluto soluto
solución solución
masappm xmasamg mgppmkg L
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Conversión de unidadesMaterial suplementario
Tro: Chemistry: A Molecular Approach 44
610
T D S
cantidad de solutoppm xcantidad de solución
g g g
23 3
6
' .
1 10 1010 1 1
S D
D
sol n dil y D H O
g g mL mgxg mL L g
mg de soluto mg de solutoppmkg de solución L de solución
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Concentración en partes por billón (ppb)
45Tro: Chemistry: A Molecular Approach, 2/e
910solutoppb xsolución
910solutopor pesosolución
soluto disolvente solución
masappb xmasa
masa masa masa
9, 10,
soluciones diluidas
solutopesovolumen
solución
disolvente solución
masa gppb xV mL
V V
910
soluciones diluidas
solutopor volumen
solución
disolvente solución
Vppb xV
V V
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Fracción Molar, XA
• Es la fracción de moles de un componenterelativo a los moles totales en la solución
• No tiene unidades•• por ciento mol= fracción molar x 100%
46Tro: Chemistry: A Molecular Approach, 2/e
1ix
,
....
AA
T
T A B C disolvente
fracción molar de Amoles de A nx
moles totales nn n n n n
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Ejemplo 12.3: ¿Qué volumen de una solución de soda al 10.5% (m/m) contiene 78.5 g de azúcar? (dsoln = 1.04 g/mL)
48
Datos: 10.5%(m/m) = 10.5 gazúcar en 100 gsol’n1 mLsol’n = 1.04 g
78.5 g azúcar? volumen, mL
Tro: Chemistry: A Molecular Approach, 2/e
10.510078.5 A solucióng x g
'747.6 sol ng'
1.001.04 sol n
mLxg
719 mL
100'10.578.5 747.6A solución sol ng x g g
%100componente totales solucióng x g
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Alternativa #2 para el Ejemplo 12.3: ¿Qué volumen de unasolución de soda al 10.5% (m/m) contiene 78.5 g de azúcar? (dsoln = 1.04 g/mL)
49
Datos: 10.5 g azúcar en 100 g sol’n1 mL sol’n = 1.04 g
78.5 g azúcar? volumen, mL
Tro: Chemistry: A Molecular Approach, 2/e
78.5 100 10.5A Asolución
g x gg
'747.6 sol ng'
1.001.04 sol n
mLxg
719 mL
'78.5 100 747.610.5
Asolución sol n
A
gg x gg
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Preparación de soluciones
• Necesita saber la cantidad y la concentraciónde la solución
• Calcular la masa de S necesariaComenzar con la cantidad de sol’nUsar la concentración como factor de conversión5% por peso 5 g soluto 100 g solución
“Disolver los gramos de soluto en suficiente cantidadde disolvente para alcanzar el total de soluciónnecesario.”
50Tro: Chemistry: A Molecular Approach, 2/e
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Disolver 57.5 g de CaCl2 en suficiente agua para un total de 250.0 mL
Datos:19.5 g CaCl2 en 100 g sol’n1 mL sol’n = 1.18 g
Preparar 250.0 mL solución? masa de CaCl2, g
Tro: Chemistry: A Molecular Approach, 2/e
Práctica – ¿Cómo prepararía 250.0 mL al 19.5% (m/m) de CaCl2? (d = 1.18 g/mL)
'1.18250 2951 sol n
gmL x gmL
2
'
100 19.5%295 sol n
g CaCl xg
' 2295 0.195 57.5sol ng x g CaCl
%100componente totales solucióng x g
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Ejemplo 12.4a-e : Para una solución preparada mezclando 17.2 g de C2H6O2 con 0.500 kg de H2O y volumen de 515 mL, calcule:
1) Molaridad, M
2) Molalidad, m
3) Por ciento por peso, %(m/m)
4) Fracción molar, xi
1) Por ciento por mol, % xi
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'
S
sol n
nL
S
D
nkg
100STotales
gg x
i
totales
nn
100itotales
nn x
gPMmoles MV
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Ejemplo 12.4a-e: Para una solución preparada mezclando 17.2 g de C2H6O2 con 0.500 kg de H2O y volumen de 515 mL, calcule:1) Molaridad, M
2) Molalidad, m
3) Por ciento por peso, %(m/m)
2 6 2
2 6 2
2 6 2
17.22 6 2 62
12 2 1 6 16 2 62
0.277C H OgmolC H O
gmolC H O
g
PM x x x
moles de C H O moles
2 6 20.277 0.5380.515 sol'n
moles C H OmolesM ML L
2 6 2
2
0.2770.554
0.500C H OS
D H O
molesnm mkg kg
2 6 2 2
2 6 2
17.2 500 517.2
17.2% 100 3.33%
517.2
Totales C H O H O
C H Omm
T
g g g g
gx
g
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'
S
sol n
nL
S
D
nkg
100STotales
gg x
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Ejemplo 12.4a-e: Para una solución preparada mezclando 17.2 g de C2H6O2 con 0.500 kg de H2O y volumen de 515 mL, calcule:
4) Fracción molar, xi
5) Por ciento por mol, %xi
2 6 2
2 6 2
2 6 2
17.22 6 2 62
12 2 1 6 16 2 62
0.277C H OgmolC H O
gmolC H O
g
PM x x x
moles de C H O moles
2182
500227.75g
mol
gH OH On molesH O
3 29.89 10 10 0.989%x x
© 2015 Ileana Nieves Martínez
i
totales
nn
100itotales
nn x
2 6 2 2 6 20.277 30.277 27.27 9.89 10
molesC H O molesC H Omolestotalesx x
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Práctica: Para una solución preparada disolviendo 34.0 g de NH3en 2.00 x 103 mL, calcule: (PMNH3 = 17.04 g/mol, dH2O = 1.00 g/mL)
1) Molaridad
2) molalidad
3) Por ciento por peso
4) Fracción molar
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'
S
sol n
nLM
S
D
nkgm
% 100STotales
gmm g x
i
totales
ni nx
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Práctica: Para una solución donde 34.0 g de NH3 se disuelven en 2.00 x 103 mL calcule: (PMNH3 = 17.04 g/mol, dH2O = 1.00 g/mL)1) Molaridad
2) molalidad
3) Por ciento por peso
4) Fracción molar
3
33
34
17.042.0NHg
molNH
gNHmoles moles
3
sol'n sol'n
2.001.00
2.00NHS
molesmolesM ML L
3
2
2.001.00
2.00NHS
D H O
molesmolesm mkg kg
3 2
3
34.0 2000 2034
34% 100 1.70%
2034
Totales NH H O
NHmm
T
g g g g
gx
g
2182
3 3
20002
2.00 22.00 111.11
111.11
1.177 10
gmol
gH OH O
moles NH moles NHmoles totales
n molesH O
x x
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Práctica: Calcule ppm de una solución donde se disuelven 0.34 g de NH3 en 2.00 x 103 mL
(PMNH3 = 17.04 g/mol, dH2O = 1.00 g/mL)
ppm
3 60.34
10 1702000
NH
T
gppm x ppm
g
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3 2 ' '0.34 2000 2000.34 2000Totales NH H O sol n sol ng g g g g
'
soluto
sol n
mgL
'
340 1702 sol n
mgppm ppmL
610solutosolución
gg x
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Conversión de unidades
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disolventesoluto
Tro: Chemistry: A Molecular Approach 59
ns gs
Vs
Ms
s
gD nD
VDDg
soln
V soln
% m/m
% V/V
M= m/V
MD
xi
m
soln
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Unidades de concentración y cantidades de solución
Volumen
Cantidadde moles
Fracción Molar
Cantidad de soluto (moles) Cantidad de solución (moles)
molalidad (m)
Cantidad de soluto (moles) Masa de disolvente (kg)
Partes por volumen
Volumen de solutoVolumen de solución
Molaridad (M)
Cantidad de soluto (moles) Volumen de solución (L)
masa
Partes por masa
Masa de solutoMasa de solución
Volumen
soluto
masa Cantidadde moles
disolvente
Masa molarMasa molar
densidaddensidad
Volumen de solución
Masa de solución
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Ejemplo 12.5: ¿Cuál es la molaridad de una solución de glucosa(C6H12O6) al 6.55% por peso? (dsol’n= 1.03 g/mL)
6 12 6
6 12 6
6 12 66.55 6 12 6
'
6.556 12 6 180
6.55% 6.55 100
0.364C H Ogmol gC H O
C H O sol n
gC H O
g en g
moles de C H O moles
6 12 6
12 6 12 1 16 6 180 g molC H OPM x x x
'
6 12 6
'
1' ' 1.03
0.3640.097
100 97.0 0.097
0.374
sol n
C H O
sol n
mLsol n sol n g
molesL
V g x mL L
M M
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Práctica – Calcule la molalidad de una solución 16.2 M H2SO4(ac) (PMH2SO4 = 98.08 g/mol, dsol’n = 1.80 g/mL)
2 4
2
16.20.211 77
H SO
H O
moleskgm m
2 416.216.21
molesH SOML
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gPMmoles MV
'1.80' ' '11000 1000 1800sol n
gsol n sol n sol nmLV mL g mL x g
2 4 2 4 2 4
2 4
2 4 2 4
16.2
16.2 98.08 1589H SOH SO H SO H SO
gH SO H SOmol
g moles x PM
g x g
2 4 2 2'1800 1589 211 0.211disolvente sol n H SO H O H Og g g g kg
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Ejercicio del texto – (51) Se prepara una solución de NaCl con112 g de la sal en 1.00 L de solución.(PMNaCl = 58.5 g/mol, dsol’n = 1.08 g/mL) Calcule:
158.5
1.921.00
112 1.92NaCl
NaCl molNaCl g
NaCl
moles NaClL
gmoles NaCl g x moles NaClPM
M
'
'
1.08' '1
1121080
1000 1080
% 100 10.4%
sol n
NaCl
sol n
gsol n sol nmL
gmm g
g mL x g
x
1) Molaridad (M)
2) molalidad (m)
3) Por ciento por peso
' '1000 1,000sol n sol nV mL g mL '1.08 sol ng
mLx
2 2 2
2
'
'
1.920.968
1080
1080 112 968 0.968
2NaClH O
sol n
disolvente sol n NaCl H O H O
moleskg
g
g g g g kg
m m
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Ejercicio del texto – (59) Describa cómo preparar 1.15 L de unasolución de HNO3 0.100 M a partir de la soución comercial 70.3 %HNO3 por peso y su densidad es 1.41 g/mL y PM = 63.013 g/mol
3
'
3
3 3
70.3100.0
70.3
63.013
70.3%
1.114
HNO
sol n
HNOgHNO
mol
gg
gHNOmoles moles
70.3%d=1.41g/mL
Vf = 1.15 LMf = 0.100 M
3 3 3 3
comercial comercial final finalHNO HNO HNO HNOM V M V
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'
3
3 '
1' ' '1.41
1.1140.07092
100 70.92
15.7sol n
HNO
sol n
mLsol n sol n sol ng
molescomercialHNO L
V g x mL
M M
3
3
0.100 1.1515.7
15.7 0.100 1.15
0.00732
comercialHNO
x LcomercialHNO
x V x L
V L
V = ?
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Problemas según el texto
Material Suplementario
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Ejemplo 12.4a: ¿Cuál es la molaridad de 515 mL de unasolución preparada mezclando 17.2 g de C2H6O2 con
0.500 kg de H2O?
66
La unidad está correcta, la magnitud es rasonable
M = mol/L, 1 mol C2H6O2 = 62.07 g, 1 mL = 0.001 L
17.2 g C2H6O2, 0.500 kg H2O, 515 mL sol’n Molaridad (M)g C2H6O2 mol C2H6O2
mL sol’n L sol’n M
0.2771 mol C2H6O2, 0.500 kg H2O, 0.515 L
Tro: Chemistry: A Molecular Approach, 2/e
cotejo :
Resolver:
Plan Conceptual:Relaciones:
Dado:Encuentre:
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Práctica – Calcule la molaridad de una solución hechadisolviendo 34.0 g de NH3 en 2.00 x 103 mL de solución
La unidad está correcta, la magnitud es rasonable
M = mol/L, 1 mol NH3 = 17.04 g, 1 mL = 0.001 L
34.0 g NH3, 2000 mL sol’n M
g NH3 mol NH3
mL sol’n L sol’n M
67Tro: Chemistry: A Molecular Approach, 2/e
cotejo :
Resolver:
Plan Conceptual:Relaciones:
Dado:Encuentre: 2.00 mol NH3, 2.00 L soln
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Ejemplo 12.4b: ¿Cuál es la molalidad de una solución preparada mezclando 17.2 g de C2H6O2 con 0.500 kg
de H2O para hace 515 mL de solución?
68
La unidad está correcta, la magnitud es rasonable
m = mol/kg, 1 mol C2H6O2 = 62.07 g
17.2 g C2H6O2, 0.500 kg H2O, 515 mL sol’n mg C2H6O2 mol C2H6O2
kg H2Om
Tro: Chemistry: A Molecular Approach, 2/e
cotejo :
Resolver:
Plan Conceptual:Relaciones:
Dado:Encuentre:
-
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Práctica – Calcule la molalidad de una solución al disolver 34.0 g de NH3 en 2.00 x 103 mL de agua
(MMNH3 = 17.04 g/mol, dH2O = 1.00 g/mL)
La unidad está correcta, la magnitud es rasonable
m=mol/kg, 1 molNH3=17.04 g, 1kg=1000 g, 1.00g=1 mL
34.0 g NH3, 2000 mL H2O m
g NH3 mol NH3
mL H2O g H2Omkg H2O
69Tro: Chemistry: A Molecular Approach, 2/e
cotejo :
Resolver:
Plan Conceptual:Relaciones:
Dado:Encuentre:
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Práctica – Calcule la molalidad de una solución al disolver 34.0 g de NH3 en 2.00 x 103 g de solución.
(MMNH3 = 17.04 g/mol)
La unidad está correcta, la magnitud es rasonable
m=mol/kg, 1 molNH3=17.04 g, 1kg=1000 g
34.0 g NH3, 2000 g solution m
g NH3 mol NH3
g sol’n g H2Omkg H2O
70Tro: Chemistry: A Molecular Approach, 2/e
cotejo:
Resolver:
Plan Conceptual:Relaciones:
Dado:Encuentre:
-
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Ejemplo 12.4c: ¿Cuál es el por ciento por peso de una solución preparada mezclando 17.2 g de C2H6O2 con 0.500 kg de H2O
para hacer 515 mL de solución?
71
La unidad está correcta, la magnitud es rasonable
1 kg = 1000 g
17.2 g C2H6O2, 0.500 kg H2O, 515 mL sol’n %(m/m)
g C2H6O2
g solvent g sol’n %
Tro: Chemistry: A Molecular Approach, 2/e
cotejo:
Resolver:
Plan Conceptual:Relaciones:
Dado:Encuentre:
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Práctica – Calcule el por ciento por peso de una solución al disolver 34.0 g de NH3 en 2.00 x 103 mL de agua
(MMNH3 = 17.04 g/mol, dH2O = 1.00 g/mL)
La unidad está correcta, la magnitud es rasonable
% = g/g x 100%, 1.00 g=1 mL
34.0 g NH3, 2000 mL H2O %(m/m)
g NH3
mL H2O%g sol’ng H2O
72Tro: Chemistry: A Molecular Approach, 2/e
cotejo:
Resolver:
Plan Conceptual:Relaciones:
Dado:Encuentre:
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0.340 g NH3, 2000 g H2O, 2000 g
Práctica – Calcule los ppm de una solución al disolver 0.34 g de NH3 en 2.00 x 103 mL de agua
(MMNH3 = 17.04 g/mol, dH2O = 1.00 g/mL)
La unidad está correcta, la magnitud es rasonable
ppm = g/g x 106, 1.00 g=1 mL
0.340 g NH3, 2000 mL H2O ppm
g NH3
mL H2Oppmg sol’ng H2O
73Tro: Chemistry: A Molecular Approach, 2/e
cotejo:
Resolver:
Plan Conceptual:Relaciones:
Dado:Encuentre:
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Ejemplo 12.4d: ¿Cuál es la fracción molar de una solución preparada mezclando 17.2 g de C2H6O2 con
0.500 kg de H2O para hacer 515 mL de solución?
74
La unidad está correcta, la magnitud es rasonable
= molA/moltot, 1 mol C2H6O2=62.07 g, 1 mol H2O=18.02 g
17.2 g C2H6O2, 0.500 kg H2O, 515 mL sol’n g C2H6O2 mol C2H6O2
g H2O mol H2O
Tro: Chemistry: A Molecular Approach, 2/e
cotejo:
Resolver:
Plan Conceptual:Relaciones:
Dado:Encuentre:
-
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34.0 g NH3, 2000 mL H2O
Práctica – Calcule la fracción molar de una solución al disolver 34.0 g de NH3 en 2.00 x 103 mL de agua
(MMNH3 = 17.04 g/mol, dH2O = 1.00 g/mL)
La unidad está correcta, la magnitud es rasonable
=mol/mol, 1 mol NH3=17.04 g, 1mol H2O =18.02 g, 1.00 g =1 mL
g NH3 mol NH3
mL H2O g H2Omol H2O
75Tro: Chemistry: A Molecular Approach, 2/e
cotejo:
Resolver:
Plan Conceptual:Relaciones:
Dado:Encuentre: 2.00 mol NH3, 111.1 mol H2O, 113.1 tot mol
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Ejemplo 12.4e: ¿Cuál es el por ciento por mol de una solución preparada mezclando 17.2 g de C2H6O2 con
0.500 kg de H2O para hacer 515 mL de solución?
La unidad está correcta, la magnitud es rasonable
= molA/moltot, 1 mol C2H6O2 = 62.07g, 1 mol H2O=18.02 g
17.2 g C2H6O2, 0.500 kg H2O, 515 mL sol’ng C2H6O2 mol C2H6O2
g H2O mol H2O%
76Tro: Chemistry: A Molecular Approach, 2/e
cotejo:
Resolver:
Plan Conceptual:Relaciones:
Dado:Encuentre:
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Ejemplo 12.5: ¿Cuál es la molaridad de una solución de glucosa (C6H12O6) al 6.55% por peso?(dsol’n= 1.03 g/mL)
La unidad está correcta, la magnitud esrasonable
M =mol/L, 1mol C6H12O6=180.16g, 1mL=0.001L, 1mL=1.03g
6.55%(m/m) C6H12O6M 0.03636 mol C2H6O2, 0.09709 0L
6.55 g C6H12O6, 100 g sol’n
g C6H12O6 mol C6H12O6
mL L sol’n Mg sol’n
77Tro: Chemistry: A Molecular Approach, 2/e
cotejo:
Resolver:
Plan Conceptual:Relaciones:
Dado:Encuentre:
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Práctica – Calcule la molalidad de una solución 16.2 M H2SO4(ac) (MMH2SO4 = 98.08 g/mol, dsol’n = 1.80 g/mL)
16.2 mol H2SO4, 1.00 L sol’n
16.2 mol H2SO4, 0.210 kg H2O
La unidad está correcta, la magnitud es rasonable
m=mol/kg, 1molH2SO4=98.08g, 1kg=1000g, 1.80g=1mL
16.2 M H2SO4m
L
mol H2SO4
g sol’n g H2Omkg H2OmL
g H2SO4
78Tro: Chemistry: A Molecular Approach, 2/e
cotejo:
Resolver:
Plan Conceptual:Relaciones:
Dado:Encuentre: