SOLUCIONES Y FORMAS DE
CONCENTRACIÓN DE LAS SOLUCIONES
La
materia puede existir en forma de elementos, compuestos y mezclas.
Los
elementos
son las sustancias más sencillas que existen en la naturaleza, por ejemplo, el
oro, el oxígeno y el calcio, entre otros.
Los
compuestos
son sustancias que se forman mediante la unión de dos o más elementos de
diferente clase, como el agua, la glucosa y la sal.
Las
mezclas
se forman por la unión de dos o más sustancias que se hallan en proporciones
variables. Sus componentes conservan sus propiedades físicas y químicas, lo que
permite que se puedan separar mediante métodos físicos como: evaporación, cristalización, destilación,
cromatografía, filtración, centrifugación o decantación, entre otros.
Las
mezclas pueden ser homogéneas o heterogéneas.
Las
mezclas heterogéneas
son aquellas en las que algunos de sus componentes se pueden diferenciar a
simple vista y presentan dos o más fases. Por ejemplo, en el agua con aceite se
observan dos fases, ambas líquidas y, al mezclar arena con agua, se evidencian
dos fases, una en estado líquido y otra en estado sólido.
Las
mezclas homogéneas
son aquellas que forman una sola fase, su aspecto es uniforme, de manera que
sus componentes no se pueden diferenciar. Por ejemplo, al disolver una
cucharadita de azúcar en un vaso de agua, se observa una sola fase en estado
líquido, o, al preparar un café con leche, se identifica una sola fase líquida.
A
las mezclas homogéneas se les denomina soluciones. Una solución está formada
por dos componentes: el soluto y el solvente.
El
soluto es la sustancia que se disuelve y se encuentra distribuida uniformemente
en el solvente.
El
solvente es la sustancia que disuelve y generalmente está en mayor proporción.
Por ejemplo, cuando disuelves un poco de sal en agua, la sal es el soluto y el
agua es el solvente o disolvente. Las soluciones en las cuales el solvente es
agua se denominan acuosas.
Existen
varias clases de soluciones: sólidas, líquidas y gaseosas.
Soluciones
sólidas
están formadas por sólidos en los cuales un componente está disperso al azar en
otro componente. Estas soluciones son de gran importancia en la industria, las
aleaciones pertenecen a estas soluciones. Por ejemplo, el bronce está
constituido por cobre y estaño, el latón está formado por cobre y zinc, y el
acero está formado por hierro y carbono.
Soluciones
líquidas.
Las soluciones líquidas se pueden obtener al disolver una sustancia sólida,
líquida o gaseosa en un líquido. Las partículas del soluto se encuentran
distribuidas al azar en toda la solución, por ejemplo, una mezcla de agua y
alcohol.
Soluciones
gaseosas.
En las soluciones gaseosas los gases se mezclan en todas las proporciones,
formando siempre mezclas homogéneas. Por ejemplo, una mezcla de oxígeno y
nitrógeno. Cuando un líquido se disuelve en otro y forman una solución, se dice
que son solubles o miscibles. Pero, si al mezclarse se forma más de una fase,
se dice que son insolubles o inmiscibles. Por ejemplo, el alcohol es miscible o
soluble en agua y el aceite es inmiscible o insoluble en agua.
La
naturaleza del soluto y del solvente. Para que un soluto se disuelva debe
presentar propiedades similares al solvente. Es decir, la solubilidad aumenta si
las moléculas que entran en contacto tienen propiedades eléctricas y
estructurales semejantes. Por esta razón, el agua, que es una molécula polar,
disuelve a cientos de sustancias polares, como las sales inorgánicas; y no
disuelve a sustancias no polares, como los aceites y las grasas. Los solutos no
polares forman soluciones con solventes no polares, como el éter, el cloroformo
y el tetracloruro de carbono. En las soluciones de líquidos o de sólidos
disueltos en líquidos debe haber atracción entre el soluto y el solvente para
que se forme una solución. Si no hay atracción entre el soluto y el solvente,
las partículas de soluto permanecen unidas y no se mezclan con las del
solvente.
LINK: ACTIVIDAD DE APLICACIÓN
Ejercicio: ¿Qué significa una disolución 1M de bicarbonato de sodio?
R: Que un 1 mol de bicarbonato de sodio está disuelto en 1L
de disolución acuosa.
c) Molalidad: Es la unidad de concentración química que relaciona la medida de la cantidad de masa de soluto disueltos en la medida de un kilogramo (Kg) de disolvente, se representa por m y se define como la cantidad de moles de soluto disueltos en 1Kg de disolvente, según la siguiente expresión:
(n) soluto = cantidad de materia de soluto (mol)
d) fracción molar La fracción molar: ( ) de un componente en una disolución es el cociente que resulta de dividir el número de moles de cada una de las sustancias disueltas entre el número total de moles de la disolución.
Propiedades de las Disoluciones: Material preparado por: Licda. Victoria Chan
http://tecdigital.tec.ac.cr/file/5994682/tema_2_propiedades_coligativas.pdf
Propiedades Coligativas
Propiedades constitutivas: propiedades físicas que dependen de la cantidad de partículas de soluto en disolución y de la naturaleza de las sustancias. Ej: densidad, solubilidad, viscosidad entre otros.
Propiedades coligativas: propiedades físicas que sólo dependen del número de partículas de soluto en la disolución y NO del la naturaleza o tipo de las partículas.
ELEVACIÓN DE LA TEMPERATURA DE EBULLICIÓN Teb.
La temperatura de ebullición de una disolución es la temperatura a la cual la presión de vapor es igual a la presión externa.
Temperatura normal de ebullición,cuando la presión externa es 1 atm. La adición de un soluto no volátil a un disolvente puro provoca un descenso en la presión de vapor. Por lo tanto, se requiere que la disolución alcance una temperatura mayor para que la presión de vapor iguale a la presión externa.
La adición de solutos no volátiles, produce una elevación de la temperatura de ebullición debido a la disminución en la presión de vapor
DISMINUCIÓN DE LA TEMPERATURA DE CONGELACIÓN Tc
La congelación implica la transición de un estado desordenado a uno ordenado, para realizar ésto, el sistema debe liberar energía.
Al tener la disolución mayor desorden que el disolvente, es necesario que libere más energía para generar orden que en el caso de un disolvente puro; por consiguiente la disolución tiene menor temperatura de congelación que el disolvente.
Temperatura de congelación: temperatura a la cual el líquido y el sólido igualan sus presiones de vapor (cuando un líquido pasa al estado sólido).
Cuando la presión de externa es 1 atm se habla de temperatura normal de congelación. La disminución en la presión de vapor debido a la adición de un soluto no volátil provoca una disminución en la temperatura de congelación.
PROCESO DE ÓSMOSIS
Es el movimiento de las partículas del disolvente a través de una membrana semipermeable hacia una disolución más concentrada. La membrana permeable permite el paso de moléculas del disolvente pero no las del soluto.
Disoluciones isotónicas: se da cuando dos disoluciones tienen igual concentración y por lo tanto la misma presión osmótica.
Disoluciones hipertónicas e hipotónicas: cuando se tienen dos disoluciones con diferentes concentraciones; la disolución de mayor concentración es la hipertónica y la más diluida es la hipotónica.
PRESIÓN OSMÓTICA
La presión osmótica de una disolución, es la presión que se requiere para detener el proceso de ósmosis.
Se emplea la unidad de concentración molaridad (M) ya que las mediciones de se llevan a cabo a temperatura constante.
La presión osmótica es directamente proporcional a la concentración de la disolución ya que depende del número de partículas de soluto disueltas en la disolución.
VIDEO TUTORIAL DISOLUCIONES
Realizar trabajo escrito y a mano, según las normas Icontec con base al vídeo tutorial
De acuerdo al vídeo responda las siguientes preguntas:
EXPERIENCIA 5.2 Cantidad de soluto y agitación
PREDICE, OBSERVA Y EXPLICA (POE), lo que ocurrirá en la experiencia antes de realizar el procedimiento y compáralos con ellos resultados finales.
- Haz clic en ACTIVIDAD DE APLICACIÓN, aparece el documento Pdf. Unidad: 2 Las Disoluciones
- Responda las siguientes cuestiones Página 18
a. ¿Qué determina el tipo de disolución?
b. ¿Cómo se clasifican las disoluciones?
c. Haga un cuadro donde de ejemplos para los diferentes tipos de soluciones
d. Escribe que ocurre en el proceso físico-químico de la disolución
e. Realiza la actividad de aplicación
f. Defina el concepto de solubilidad de acuerdo al documento Página 26
g.Describa los factores que afectan la solubilidad. Explique Página 26-27
Unidades de Concentración
Las disoluciones y mezclas forman parte da la cotidianidad (bebidas, ensaladas, café, pasta de dientes, pinturas, entre otras). Esto influye, naturalmente, en
nuestros procesos de alimentación, vestuario, relaciones personales, etc, inclusive en la salud. En un hospital es muy importante saber la concentración de disoluciones determinadas como
por ejemplo, los medicamentos, el suero, la cantidad de sal con la que se preparan las dietas
para los enfermos, etc., puesto que el paciente arriesga su vida.
Para saber exactamente la cantidad de soluto y de disolvente en una disolución,
los químicos utilizan unidades de concentración que se clasifican en
unidades físicas y químicas. Las unidades de concentración física son:
Las unidades de concentración químicas son: molaridad, molalidad y
fracción molar.
Aquí centraremos el estudio en la unidad física porcentaje
masa/masa (% m/m) y en las unidades químicas molaridad, molalidad y
fracción molar.
a) Porcentaje masa/masa: Es la unidad de concentración de la medida de la cantidad de masa de soluto
con la medida de la cantidad de masa de disolución acuosa. Se representa
por el símbolo % m/m y se define como gramos de soluto disueltos
en 100 gramos de disolución acuosa, según la siguiente expresión:
Ejercicio: ¿Qué significa que una solución de nitrato de sodio (NaNO3) tenga una
concentración de 3% m/m?
R: Significa que 3 g del soluto nitrato de sodio están disueltos en 100 g
de disolución acuosa.
b) Molaridad:
Es la unidad de concentración química que relaciona la medida de la
cantidad de masa de soluto con la medida del volumen de disolución
acuosa. Se representa por M y se define como la cantidad de moles de
soluto disueltos en 1 litro de disolución, según la siguiente expresión.
c) Molalidad: Es la unidad de concentración química que relaciona la medida de la cantidad de masa de soluto disueltos en la medida de un kilogramo (Kg) de disolvente, se representa por m y se define como la cantidad de moles de soluto disueltos en 1Kg de disolvente, según la siguiente expresión:
(n) soluto = cantidad de materia de soluto (mol)
d) fracción molar La fracción molar: ( ) de un componente en una disolución es el cociente que resulta de dividir el número de moles de cada una de las sustancias disueltas entre el número total de moles de la disolución.
Propiedades de las Disoluciones: Material preparado por: Licda. Victoria Chan
http://tecdigital.tec.ac.cr/file/5994682/tema_2_propiedades_coligativas.pdf
Propiedades Coligativas
Propiedades constitutivas: propiedades físicas que dependen de la cantidad de partículas de soluto en disolución y de la naturaleza de las sustancias. Ej: densidad, solubilidad, viscosidad entre otros.
Propiedades coligativas: propiedades físicas que sólo dependen del número de partículas de soluto en la disolución y NO del la naturaleza o tipo de las partículas.
Las propiedades coligativas son:
1. Disminución de la presión de vapor.
2. Elevación de la temperatura de ebullición.
3. Disminución de la temperatura de congelación.
4. Presión osmótica.
Estas propiedades dependen del número de partículas de soluto presente (en disolución) independientemente de que sean átomos, iones o moléculas.
SOLO se aplican a disoluciones con concentraciones menores de 0,02 mol/litro
En este curso, las propiedades coligativas las aplicaremos a solutos NO VOLATILES.
Definición
Presión de vapor de una sustancia: Presión ejercida por el gas de dicha sustancia cuando está en equilibrio con la fase líquida o sólida.
Cuanto mayor es la presión de vapor de la sustancia, las fuerzas de atracción son más débiles y la sustancia es más volátil.
Disminución de la presión de vapor
La adición de un soluto no volátil a un disolvente puro, provoca una disminución de la presión de vapor de la disolución.
Por qué la presión de vapor de una disolución es menor que la del disolvente puro?
La disolución presenta más desorden que el disolvente puro, las moléculas del disolvente tienen menor tendencia a abandonar la disolución que en el disolvente puro por lo que la presión de vapor de una disolución es menor que la del disolvente.
1. Disminución de la presión de vapor.
2. Elevación de la temperatura de ebullición.
3. Disminución de la temperatura de congelación.
4. Presión osmótica.
Estas propiedades dependen del número de partículas de soluto presente (en disolución) independientemente de que sean átomos, iones o moléculas.
SOLO se aplican a disoluciones con concentraciones menores de 0,02 mol/litro
En este curso, las propiedades coligativas las aplicaremos a solutos NO VOLATILES.
Definición
Presión de vapor de una sustancia: Presión ejercida por el gas de dicha sustancia cuando está en equilibrio con la fase líquida o sólida.
Cuanto mayor es la presión de vapor de la sustancia, las fuerzas de atracción son más débiles y la sustancia es más volátil.
Disminución de la presión de vapor
La adición de un soluto no volátil a un disolvente puro, provoca una disminución de la presión de vapor de la disolución.
Por qué la presión de vapor de una disolución es menor que la del disolvente puro?
La disolución presenta más desorden que el disolvente puro, las moléculas del disolvente tienen menor tendencia a abandonar la disolución que en el disolvente puro por lo que la presión de vapor de una disolución es menor que la del disolvente.
La temperatura de ebullición de una disolución es la temperatura a la cual la presión de vapor es igual a la presión externa.
Temperatura normal de ebullición,cuando la presión externa es 1 atm. La adición de un soluto no volátil a un disolvente puro provoca un descenso en la presión de vapor. Por lo tanto, se requiere que la disolución alcance una temperatura mayor para que la presión de vapor iguale a la presión externa.
La adición de solutos no volátiles, produce una elevación de la temperatura de ebullición debido a la disminución en la presión de vapor
DISMINUCIÓN DE LA TEMPERATURA DE CONGELACIÓN Tc
La congelación implica la transición de un estado desordenado a uno ordenado, para realizar ésto, el sistema debe liberar energía.
Al tener la disolución mayor desorden que el disolvente, es necesario que libere más energía para generar orden que en el caso de un disolvente puro; por consiguiente la disolución tiene menor temperatura de congelación que el disolvente.
Temperatura de congelación: temperatura a la cual el líquido y el sólido igualan sus presiones de vapor (cuando un líquido pasa al estado sólido).
Cuando la presión de externa es 1 atm se habla de temperatura normal de congelación. La disminución en la presión de vapor debido a la adición de un soluto no volátil provoca una disminución en la temperatura de congelación.
PROCESO DE ÓSMOSIS
Es el movimiento de las partículas del disolvente a través de una membrana semipermeable hacia una disolución más concentrada. La membrana permeable permite el paso de moléculas del disolvente pero no las del soluto.
Disoluciones isotónicas: se da cuando dos disoluciones tienen igual concentración y por lo tanto la misma presión osmótica.
Disoluciones hipertónicas e hipotónicas: cuando se tienen dos disoluciones con diferentes concentraciones; la disolución de mayor concentración es la hipertónica y la más diluida es la hipotónica.
PRESIÓN OSMÓTICA
La presión osmótica de una disolución, es la presión que se requiere para detener el proceso de ósmosis.
Se emplea la unidad de concentración molaridad (M) ya que las mediciones de se llevan a cabo a temperatura constante.
La presión osmótica es directamente proporcional a la concentración de la disolución ya que depende del número de partículas de soluto disueltas en la disolución.
VIDEO TUTORIAL DISOLUCIONES
¿QUÉ ES UNA DISOLUCIÓN? ¿CUÁLES SON LOS TIPOS DE DISOLUCIÓN?
Realizar trabajo escrito y a mano, según las normas Icontec con base al vídeo tutorial
De acuerdo al vídeo responda las siguientes preguntas:
- ¿Cuál es la importancia de las disoluciones?
- ¿Qué características presentan las disoluciones?
- ¿Cuáles son las características que presentan las suspensiones y los coloides?
- De ejemplos de soluciones
- ¿Qué significa disolución diluida, muy diluida y concentrada?
- ¿A qué se debe que la sal se disuelve en agua y no en petroleo?
- Del vídeo que fue lo que le pareció mas interesante o importante?
- Haga una conclusión del tema visto en el tutorial
DOCENTE: Lic. ISORA E. BARRERA PICO
GRADO: 8°
I. TITULO DE LA
PRÁCTICA: PREPARANDO SOLUCIONES CONOCEMOS LOS FACTORES QUE LAS AFECTAN
II.
OBJETIVO:
- · Comprobar a través de experiencias sencillas algunos factores que afectan la solubilidad de las soluciones
III.
INTRODUCCIÓN:
LAS DISOLUCIONES SON
MEZCLAS HOMOGÉNEAS
Una característica particular de los
materiales homogéneos es que tiene la misma composición en todas sus partes de
tal manera que si se divide en partes más pequeñas, cada una de ellas tendrá
las mismas propiedades que el material original.
Por su parte, los materiales que
siempre tienen la misma composición reciben el nombre de sustancias puras y se
reconocen porque poseen composición definida, invariable y un conjunto
específico de propiedades físicas y químicas.
Por medio de éstas se puede
identificar y diferenciar de los materiales heterogéneos, los cuales se llaman
corrientemente mezclas.
Una mezcla
es una combinación física de dos o más sustancias, en la que cada una de éstas mantiene su
identidad.
IV.
MATERIALES Y
REACTIVOS:
Bata de laboratorio, guantes, Libreta, NaCl, C6H6O11, ácido acético, alkaseltzer,
ácido acetilsalicílico (aspirina), sal de
fruta, agua, hielo, aceite.
V.
METODOLOGÍA O
PROCEDIMIENTO:
Experimento 5.1. La temperatura un factor que afecta la
solubilidad
PREDICE, OBSERVA Y EXPLICA (POE), lo que ocurrirá en la
experiencia antes de realizar el procedimiento y compáralos con ellos
resultados finales.
1. Calienta una pequeña
cantidad de agua en un beacker hasta ebullición, agregue: alkaseltzer,
aspirina, vitamina C o sal de fruta y mida el tiempo de disolución. Luego
repita el procedimiento utilizando agua con hielo. (Anote los datos)
2. Realice una o dos
mezclas con los materiales (NaCl, C6H6O11, ácido acético, alkaseltzer,
ácido acetilsalicílico y agua). Anote los componentes de su mezcla y espere al
docente para identificar el tipo de mezcla
EXPERIENCIA 5.2 Cantidad de soluto y agitación
PREDICE, OBSERVA Y EXPLICA (POE), lo que ocurrirá en la experiencia antes de realizar el procedimiento y compáralos con ellos resultados finales.
1. Se deposita en un beacker aproximadamente 200 mL de agua
caliente y agregue una cucharada de azúcar (C6H6O11),
y cada vez que se disuelva tome el tiempo de disolución. Repita el proceso 6
veces más. Anote los datos en la tabla.
Grafique los datos
3. Repita el mismo procedimiento con la misma cantidad de agua
pero congelada. Haga 7 mediciones
VI.
PREGUNTAS:
1.
¿Cuáles son los factores que afectan la
solubilidad de una solución?
2.
¿Qué tipo de soluciones se prepararon en la experiencia?
3.
¿Qué sucedería si a la solución de la Experiencia 5.2. se le adicionara azúcar
en gran cantidad? Explica
4. ¿Qué conclusiones obtuvieron después de analizar los datos en la gráfica?
VII.
RESULTADOS:
Presentar
informe de laboratorio en grupo con tus observaciones, anotaciones y conclusiones siguiendo los
siguientes pasos:
1. Portada, objetivos alcanzados, materiales y
reactivos utilizados, procedimiento y preguntas resueltas, conclusiones y bibliografía.
VIII.
BIBLIOGRAFIA:
http://www7.uc.cl/sw_educ/educacion/grecia/plano/html/pdfs/cra/quimica/NM2/RQ2D101.pdf
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