Las disoluciones y la teoría cinético molecular




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fecha de publicación17.08.2016
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LA MATERIA: DISOLUCIONES. SOLUBILIDAD.



UD4: LA MATERIA: DISOLUCIONES. SOLUBILIDAD.

¿Qué es una disolución?

Disoluciones, en química estas son mezclas homogéneas de dos o más sustancias.
La sustancia presente en mayor cantidad suele recibir el nombre de disolvente, y a la de menor cantidad se le llama soluto y es la sustancia disuelta.

El soluto puede ser un gas, un líquido o un sólido, y el disolvente puede ser también un gas, un líquido o un sólido. El agua con gas es un ejemplo de un gas (dióxido de carbono) disuelto en un líquido (agua).
Las mezclas de gases, son disoluciones. Las disoluciones verdaderas se diferencian de las disoluciones coloidales y de las suspensiones en que las partículas del soluto son de tamaño molecular, y se encuentran dispersas entre las moléculas del disolvente.
Si se ven a través del microscopio, las disoluciones aparecen homogéneas y el soluto no puede separarse por filtración.
Algunos metales son solubles en otros cuando están en el estado líquido y solidifican manteniendo la mezcla de átomos. Si en esa mezcla los dos metales se pueden solidificar, entonces serán una disolución sólida.



Las disoluciones y la teoría cinético molecular.

Durante el proceso de disolución se produce un reajuste entre las sustancias que forman los componentes de la mezcla homogénea:
Si el soluto es un sólido, se rompe la estructura rígida del mismo por la atracción de las partículas del disolvente, una vez disgregadas las partículas del sólido se integran en los huecos de las del disolvente.
Si el soluto es gas o líquido, la disolución es más fácil dado que no hay que disgregar ninguna estructura rígida.
Al integrarse las partículas del soluto en huecos de las del disolvente, el volumen final de la disolución no será la suma de los volúmenes individuales.

Disoluciones verdaderas.

Por definición las disoluciones son mezclas homogéneas en las que no es posible distinguir las partículas de los componentes. Las disoluciones verdaderas son aquellas en las que los componentes son de magnitud

molecular. Se consideran verdaderas aquellas en las que el tamaño de las partículas que las componen son inferiores a un nanómetro (109 m).
Las disoluciones se pueden clasificar de forma cualitativa en función de la relación entre soluto y disolvente:

  • Disoluciones diluidas: Cuando la cantidad de soluto de la disolución es muy pequeña.

  • Disoluciones concentradas: Cuando la cantidad de soluto de la disolución es muy elevada aunque todavía puede disolverse más soluto.

  • Disoluciones saturadas: Cuando en la disolución se ha llegado al máximo de soluto que pueda admitir. Si echamos más soluto no se disolverá.

  • Disolución sobresaturada: Cuando en la disolución hay más soluto del que admite la misma a dicha temperatura, tiene más soluto disuelto que en la disolución saturada. Se consigue evaporando disolvente o bajando la temperatura (baja la solubilidad), en dichas condiciones se alcanza la saturación llegando a sobrepasarla. Es una situación inestable en la que el más ligero movimiento hará precipitar el soluto sobrante.


Normalmente los conceptos de disolución diluida y concentrada se usan para realizar comparaciones entre dos disoluciones: La disolución A es más concentrada que la B, o la disolución B es más diluida que la A.
Formas de expresar la concentración de una disolución.
La concentración de una disolución expresa de forma numérica la proporción entre el soluto y el disolvente de una disolución.

La proporción se expresa de diversas formas: gramos / litro de disolución; tanto por ciento en peso, molaridad, molalidad, normalidad, fracción molar, etc. Nos vamos a quedar con las dos primeras formas.

  1. Masa por unidad de volumen. Expresa la cantidad de soluto que hay disuelto en un cierto volumen de disolución. Se suele expresar en gramos dividido por el número de litros de la disolución:


ms

c = -----

Vds

Ejemplo 1. Hay que preparar un litro de una disolución de 20 g / l de sal en agua. ¿Cómo se hace?

  • Pesar 20 g de sal

  • Disolver en un poco de agua (sin llegar al litro).

  • Una vez disuelta se debe seguir echando agua hasta que el volumen total de la disolución sea de 1 l. Ojo, no echamos un litro de agua, echamos agua hasta completar un litro de disolución.

Ejemplo 2. ¿Cómo preparar 2,5 litros de una disolución de 10 g/l de sal en agua?

  • Primero calculamos la cantidad de soluto necesaria:



  • Se pesan 25 g de la sal.

  • Se disuelven en agua (sin llegar al volumen total del enunciado).

  • Una vez disuelta se debe seguir echando agua (disolvente) hasta que la disolución alcance el volumen total pedido en el enunciado (2,5 litros).



  1. Porcentaje o tanto por ciento en masa. Expresa el número de gramos de soluto contenidos en 100 gramos de disolución:
    ms

    % m = ----- x 100

    mds




Teniendo en cuenta que la masa de la disolución es la suma de la masa de soluto más la de disolvente (ojo las masas sí se suman, no los volúmenes), la fórmula anterior quedaría de esta forma:



Ejemplo 1. Se quieren preparar 100 g de una disolución del 5% en peso de sal en agua. ¿Cómo se hace?

  • Primero debemos calcular la cantidad de soluto (sal) que debemos pesar.



  • Se pesan 5 g de la sal.

  • Se disuelven en agua (sin llegar al total de la masa de disolución del enunciado).

  • Una vez disuelta se debe seguir echando agua (disolvente) hasta que la disolución alcance la masa total de 100 g.

Ejemplo 2. Disolvemos 20 g de sal en 180 g de agua. ¿Cuál es su concentración en tanto por ciento en peso?



  1. Porcentaje o tanto por ciento en volumen. Se utiliza en las disoluciones en las que el soluto y el disolvente se encuentran en estado líquido. Expresa el volumen de soluto disuelto por cada 100 unidades de volumen de disolución.

Volumen de soluto
Vs

% V = ----- x 100

Vds


c(%volumen) = ----------------------------- x 100

Volumen de disolución



Solubilidad y temperatura.

Existe una limitación en la cantidad de soluto que podemos disolver en cierta cantidad de disolvente a una determinada temperatura, cuando se excede dicha cantidad decimos que la disolución está saturada. Podemos ir añadiendo sal en un vaso de agua y vemos que se va disolviendo pero llega un momento en el que ya no se disuelve más sal. Para medir esto se define la solubilidad como la cantidad máxima expresada en gramos de soluto que se puede disolver en 100 g de disolvente a una temperatura dada. La solubilidad es pues, la concentración de la disolución cuando esta está saturada. No obstante, podríamos utilizar otras formas de medir la concentración para expresar la solubilidad.




La solubilidad es una propiedad características de las sustancias que varía con la temperatura y con la naturaleza del disolvente que utilicemos, podemos ver que el "Cola-Cao" se disuelve mejor mientras más caliente este la leche. Esta dependencia se representa en las denominadas curvas de solubilidad.
La solubilidad de casi todas las sustancias sólidas en líquidos, aumenta con la temperatura. La influencia de la temperatura en la solubilidad se refleja en las

curvas de solubilidad.

Las curvas de solubilidad representan la concentración a la que el soluto se encuentra saturado. Se representa en el eje de abscisas (eje de las X) la temperatura, y en el eje de ordenadas (eje de las Y) la solubilidad (concentración en gramos de soluto por cada 100 cm3 de agua o concentración en gramos de soluto por litro de disolvente).

Los gases disminuyen su solubilidad en los líquidos al aumentar la temperatura.
ACTIVIDADES

A.1 - ¿Cómo se llaman, en general, los dos componentes de una disolución?
A.2 – Pon un ejemplo de las disoluciones según los estados de agregación del disolvente y el soluto.
A.3 -¿Qué es una disolución saturada?

A.4 -Calcular la concentración de una disolución, expresada en % en masa, si hemos disuelto 100 g de soluto en 3 kg de disolvente.

A.5 -En 10 l de una disolución tenemos 20 ml de soluto, ¿qué concentración tiene dicha solución en tanto por ciento en volumen?

A.6 -En un recipiente con 100 g de sal (NaCl) añadimos agua hasta obtener 2 litros de disolución. Calcula la concentración de dicha disolución en g/L.

A.7 - Ana está preparando una disolución de cloruro de sodio en agua. Para ello disuelve 15 g de esta sal en agua, obteniéndose un volumen de disolución de 100 mL ¿cuál es la concentración de la sal en g/L?

A.8 - Una pulsera está hecha de una aleación (mezcla homogénea de metales) llamada oro blanco. El oro blanco es una mezcla de oro y platino. Si una pulsera de 12,3 g de este material, contiene 7,5 g de oro, halla el porcentaje de oro y de platino en la mezcla. ¿Cómo se llaman, en general, los dos componentes de una disolución?

A.9 - Calcula la concentración de estas tres disoluciones en porcentaje en masa y en masa por unidad de volumen a partir de los datos de la tabla:




Disolución 1

Disolución 2

Disolución 3

Masa de soluto

10 g

1,02 kg

250 mg

Masa de disolvente

490 g

24,48 kg

2,25 g

Volumen de disolución

625 mL

25 L

2 dL

A.10 -Interpreta los siguientes resultados obtenidos al calcular la concentración de varias disoluciones:

a) Disolución de azúcar en agua al 17 %.

b) Disolución de sal (NaCl) en agua de concentración 30 g/L.

c) Un licor tiene una concentración de alcohol etílico del 36 % en volumen.

d) En un jarabe, la concentración de principio activo es de 0,3 mg/mL.

A.11 - Observa las siguientes curvas de solubilidad y contesta:




a - ¿Cuál es la sal más soluble a 70 °C?
b - ¿Cuál es la sal menos soluble a 30°C?
c - ¿Cuál es la solubilidad del sulfato de cobre (II) a 60°C?
d - ¿Qué cantidad de sulfato de cobre (II) se puede disolver en 200 mL de agua 60°C?

A.12 – En la tabla se recogen los datos de solubilidad del oxígeno ( 02 ) en agua a diferentes temperaturas.


Temperatura (ºC)

0

5

10

15

20

25

30

35

Solubilidad (mg/100g)

1,42

1,23

1,09

0,98

0,88

0,81

0,75

0,7


Dibuja la curva de solubilidad correpondiente a este gas y contesta a las siguientes preguntas:

a) ¿Cómo varía la solubilidad en agua del oxígeno con la temperatura? ¿Sale alguna gráfica que conozcas?

b) ¿Cómo podría afectar a la vida acuática en una charca un calentamiento del agua debido a la acción de los rayos del sol en verano?

Páginas web's sobre el tema:
http://conteni2.educarex.es/?e=2

http://contenidos.educarex.es/mci/2006/22/unidad3/contenido35.htm

http://platea.pntic.mec.es/pmarti1/educacion/3_eso_materiales/b_ii/conceptos/conceptos_bloque_2_4.htm



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