Una disolución es una mezcla homogénea a nivel molecular,
de una o más especies químicas que no reaccionan entre sí, y cuyos componentes
se encuentran en proporción que varía entre ciertos límites.
Una solución o disolución, es una mezcla homogénea, que está formada por una sustancia que se disuelve a la que llamaremos soluto y un medio que permite la disolución que se denomina disolvente (solvente). También se define disolvente como la sustancia que existe en mayor cantidad que el soluto; así por ejemplo, en la disolución; soluto y solvente, están en igual cantidad ( 50% de etanol y 50% de agua), la sustancia que se asume es el disolvente será el agua. La solución puede estar formada por uno o más solutos, que se disgregan en un solvente. Una disolución será una mezcla en la misma proporción en cualquier cantidad que tomemos (por pequeña que sea la gota), y no se podrán separar por centrifugación ni filtración.
Un ejemplo común podría ser un
sólido disuelto en un líquido, como la sal o el azúcar disuelto en agua (o
incluso el oro en mercurio, formando una amalgama)
Mezcla, Coloides y Solución.
El diámetro y masa de las
partículas que hacen parte del soluto, permiten la clasificación de Mezcla, suspensión
o coloide y solución. Mientras que en las mezclas burdas se aprecia la
formación de fases de separación, en las suspensiones y soluciones se observa
mezcla homogénea, sin embargo, en el caso de las suspensiones el diámetro de
las partículas de la fase dispersa, están comprendidas entre 10-9 a
10-5 m. En ellas, el soluto no está totalmente disgregado en el
disolvente, sino disperso en pequeñas partículas; esto hace que diferentes
gotas pueden tener diferente cantidad de una sustancia en suspensión. También
se puede observar que mientras una solución es siempre transparente, una
suspensión puede presentar turbidez. Una emulsión es un tipo de coloide intermedio
entre solución y suspensión.
Entre las características de
las soluciones tenemos
a.- Sus propiedades físicas
dependen de su concentración:
b.- Sus componentes se separan
por cambios de fases, como la fusión, evaporación, condensación, etc.
c.- Tienen ausencia de sedimentación, es decir al someter una disolución a un proceso de centrifugación las partículas del soluto no sedimentan debido a que el tamaño de las mismas son inferiores a 10 A° ángstrom, unidad de medida equivalente a una diez millonésima parte del metro .
El hecho de que las
disoluciones sean homogéneas quiere decir que sus propiedades son siempre
constantes en cualquier punto de la mezcla. Las propiedades de las
disoluciones se llaman propiedades coligativas, si dependen de la concentración del soluto. así por ejemplo:
Clasificación de las
disoluciones:
|
Sólidas |
|
|
sólido
en sólido |
aleaciones
como zinc en estaño (latón) |
|
gas en
sólido |
hidrógeno
en paladio |
|
líquido
en sólido |
mercurio
en plata (amalgama) |
|
Líquidas |
|
|
líquido
en líquido |
alcohol
en agua |
|
sólido
en líquido |
sal en
agua (salmuera) |
|
gas en
líquido |
oxígeno
en agua |
|
Gaseosas |
|
|
gas en
gas |
oxígeno
en nitrógeno |
|
sólido
en gas |
Humo |
|
Líquido
en gas |
Neblina |
Cuantificación de una solución
Para determinar la proporción
soluto solvente, se tiene dos tipos de magnitudes, cualitativas y
cuantitativas. Desde el punto de vista cualitativa encontramos los siguientes tipos
de solución:
No saturada; es aquella en
donde la fase dispersa y la dispersante no están en equilibrio a una
temperatura dada; es decir, ellas pueden admitir más soluto hasta alcanzar su
grado de saturación. Ej.: a 0ºC 100g de agua disuelven 37,5 gm NaCl, es decir,
a esta temperatura, una solución que contengan 20gm NaCl en 100g de agua, es no
saturada. Se denominan también diluidas, y se les asocia a cantidad de soluto mínima
en relación a la cantidad de solvente
Saturada: en este tipo de solución
hay un equilibrio entre la fase dispersa y el medio dispersante, ya que a la
temperatura que se tome en consideración, el solvente no es capaz de disolver
más soluto. Ej.: una disolución acuosa saturada de NaCl es aquella que contiene
37,5g disueltos en 100g de agua 0ºC.
Sobre saturada: representa un
tipo de disolución inestable, ya que presenta disuelto más soluto que el
permitido para la temperatura dada. Para preparar este tipo de disolución se
agrega soluto en exceso, a elevada temperatura y luego se enfría el sistema
lentamente. Estas disoluciones son inestables, ya que, al añadir un cristal muy
pequeño del soluto, el exceso existente precipita; de igual manera sucede con
un cambio brusco de temperatura.
Magnitudes cuantitativas para
expresar la concentración de una solución
La concentración se puede
expresar con magnitudes: físicas, matemáticas y químicas:
MAGNITUDES FÍSICAS:
Porcentaje peso a peso (%pp) Indica la cantidad en gramos de soluto, por cada 100 gramos de solución. La expresión que permite determinar la concentración [ ] %pp es
%pp=(masa de soluto en gramos / masa de solución en gramos) * 100
Ejemplo: se preparan 250 gm de
solución acuosa, para lo cual se utilizan 60gm de hipoclorito de sodio. ¿Cuál
es la concentración pp?
|
Datos |
PROCEDIMIENTOS |
|
|
gm de soluto |
60 |
%pp= (60/250) * 100 |
|
gm de solución |
250 |
Concentración=24%pp |
Porcentaje masa a volumen (%pv) Indica la cantidad en gramos de soluto, por cada 100 cm3 de solución. La expresión que permite determinar la concentración [ ] %pv es
%pv=(masa de soluto en gramos / Volumen de solución en cm3) * 100
Ejemplo: se preparan 375 ml de
solución acuosa, para lo cual se utilizan 150gm de glucosa. Cuál es la
concentración pv
|
Datos |
PROCEDIMIENTOS |
|
|
gm de soluto |
150 |
%pp= (150/375) * 100 |
|
gm de solución |
375 |
Concentración=40%pv |
Porcentaje Volumen a volumen (%vv) Indica la cantidad en ml de soluto, por cada 100 ml de solución. La expresión que permite determinar la concentración [ ] %vv es
%vv=(volumen del soluto en ml / Volumen de solución en ml) * 100
Ejemplo: se preparan 780 ml de
solución acuosa, para lo cual se utilizan 351mm de etanol. Cuál es la [ ] vv
|
Datos |
PROCEDIMIENTOS |
|
|
gm de soluto |
351 |
%pp= (351/780) * 100 |
|
gm de solución |
780 |
Concentración=45%vv |
MAGNITUDES MATEMATICAS:
Fracción molar. Es una
magnitud que expresa el número de moles de una sustancia A, una sustancia B ó una
sustancia C, en una mezcla de A+B+C
Fracción Molar FM(B)=
número de moles de B / moles A+ moles B + moles C
Ejemplo: una solución contiene
5 moles de agua (H2O), 2 moles de permanganato de potasio (KMnO4)
y 3 moles de etanol (C2H6O). Cual es la FM de Permanganato
en esta solución. FM (KMnO4) = 2 /10 =0,2
MAGNITUDES QUÍMICAS:
Desde el punto de vista
químico, la concentración se expresa en: molaridad, molalidad y normalidad.
Molaridad (M). indica
el número de moles de soluto (n) por cada litro de solución. La expresión matemática de la molaridad es: número de moles de soluto dividido entre los litros de solución
M=n /l
Molalidad (m). indica
el número de moles de soluto (n) por cada kilogramo de solución.
M=n /kg
solvente
Normalidad (N). indica
el número de equivalente gramos de soluto (#eq-g) por cada litro de solución.
N= #eq-g
/ l
Otras Magnitudes para expresar la concentración: a pesar de no ser aceptadas por el SI, cuando la cantidad de soluto es mínima (soluciones muy diluidas), la concentración se suele expresar en ppm y en ppb.
PARTES POR MILLÓN (ppm). Es una unidad de medida de concentración que se refiere a la
cantidad de unidades de una sustancia (soluto) por cada millón de
unidades del conjunto. Por ejemplo, si en un bulto de arroz por cada millón de
granos pintamos uno (1) de un color vistoso, diremos que la cantidad de granos
de arroz pintado es 1ppm. También
significa partes por millón, es decir, los mg (miligramos) que hay en un kg de
disolución, teniendo en cuenta que la densidad del agua es 1, entonces 1 kg de
solución tiene un volumen de aproximadamente 1 litro, por lo tanto; ppm es
también los mg de soluto, presentes en un litro de disolución. Y en el mismo
razonamiento, ppm será: gramos de una sustancia, contenidas en cada metro cúbico de solución.
Nota: si las
unidades del numerador y del denominador son las mismas, entonces el resultado
se multiplica por 1000.000 (106)
se han detectado
12 mg de sustancia radioactiva en un depósito de 3 m3 de agua. Calcular la
concentración
en un control
sanitario se detectan 5 mg de mercurio (Hg) en un pescado de 1,5 kg.
PARTES POR BILLON:
Indica la cantidad de una soluto en microgramos (µg) por cada litro de
solución, o en cada Kg ó en cada m3 de solución, se trata de
concentraciones muy pequeñas, lo que generalmente se denominas trazas, 1ppm =
1000 ppb. Cuando las unidades de las sustancias comprometidas están en la misma
unidad, se multiplica el resultado por 109 es decir 1000000000.
Por ejemplo, Por
debajo de los 80 Km de altura, estudios científicos han detectado que, por cada
50.000 litros de aire atmosférico, 0,004 litros son de Xenón. ¿cuan es la presencia
de este gas raro en ppb?
Calculo de
concentración de disoluciones
Esta expresión se
utiliza para determinar la concentración o el volumen de una muestra, a partir
de volumen y concentración de la solución de referencia.
1.-Cuantos litros
de solución 0.25M se puede preparar a partir de medio litro de solución 5M
Ejercicios para realizar en el cuaderno. Fecha límite para presentar en el cuaderno viernes 28 de abril.
01.- Se disuelve 395 gramos de permanganato de potasio en 3105 gm de agua. ¿Cuál es la [ ] pp?03.- En 1.4 litros de solución de etanol al 4,0%vv. Cuál es el volumen de alcohol diluido?
04.- En 35°C, 100 gramos de agua se disuelven 50.5 gm de Nitrato de potasio KNO3. Cuál es la M?
05.- Determinar la concentración molal (m), en el ejercicio número 2
06.- A 18°C 100 ml de agua, se adiciona 98 gm de ácido sulfúrico. ¿Cuál es la [ ] pp?
08.- En 1.4 litros de solución de etanol al 4,0%vv. Cuál es el volumen de alcohol diluido?
09.- En 35°C, 100 gramos de agua se disuelven 50.5 gm de Nitrato de potasio KNO3. Cuál es la M?
10.- Determinar la concentración molal (m), en el ejercicio número 2
11.- A 18°C 100 ml de agua, se adiciona 98 gm de ácido sulfúrico H2SO4 . Cual será su [ ] N?
12.- Determinar la fracción molar del permanganato de potasio en el ejercicio número 1
13.- La concentración masa - masa (pp) de esta sal
14.- Cuantitativamente, a que tipo de solución corresponde
15.- Determinar la concentración Normal
16.- Determinar la Molaridad del CaCl2 a 5°C
17.- Determine la [ ] molal del NaNO3 a 10°C
18.- Se disuelve 60 gramos de dicromato de potasio (K2Cr2O7) en 200 gm (200 ml) de agua, a 50°C. En relación a la grafica determinar el tipo de solución desde la magnitud cualitativa. Determine [ ]pp, la M, la m y la N (considere que se sintetizan 200 ml de solución)
a.- la octava parte
b.- la dieciseisava parte
c.- la treintaidosava parte.
d- la sesentaicuatroava parte
20.- La aspersión de cultivos ilícitos con glifosato, debe tener en cuenta que en las fuentes hídricas destinadas al consumo humano, no supere las 300 ppb. Durante una fumigación aérea, se deja caer 400 ml de Glifosato, al una quebrada con un caudal de 800.000 litros. ¿Es seguro en consumo de esa agua?
Para subir a Class Room: Realice un mapa conceptual sobre el tema de las soluciones, debe incluir las magnitudes de la concentración. (fecha límite para presentar class room sábado 15 de abril)
Para realizar en el cuaderno:
A medida que se explique los temas, realizar todos los ejercicios y presentar en el cuaderno durante la valoración de apuntes.
Realice actividades de retroalimentación de los contenidos como: jeroglíficos, mapa conceptual, poesía, rap, trovas, dramatizado, juego organizado...algunas actividades pueden realizarse en grupo, informar previamente en caso de realizar actividades de teatro, música o presentación artística. Esto puede presentarse hasta el final de la unidad didáctica.
