viernes, 12 de noviembre de 2010

SOLUCIONES QUÍMICAS

Una solución es una mezcla homogénea de dos o mas sustancias. La sustancia disuelta se denomina soluto y esta presente generalmente en pequeña cantidad en pequeña cantidad en comparación con la sustancia donde se disuelve denominada solvente. en cualquier discusión de soluciones, el primer requisito consiste en poder especificar sus composiciones, esto es, las cantidades relativas de los diversos componentes.
La concentración de una solución expresa la relación de la cantidad de soluto a la cantidad de solvente.
Las soluciones poseen una serie de propiedades que las caracterizan :


1.Su composición química es variable.
2.Las propiedades químicas de los componentes de una solución no se alteran.
3.Las propiedades físicas de la solución son diferentes a las del solvente puro : la adición de un soluto a un solvente aumenta su punto de ebullición y disminuye su punto de congelación; la adición de un soluto a un solvente disminuye la presión de vapor de éste.
  • PRINCIPALES CLASES DE SOLUCIONES


SOLUCIÓNDISOLVENTESOLUTOEJEMPLOS
GaseosaGasGasAire
LiquidaLiquidoLiquidoAlcohol en agua
LiquidaLiquidoGasO2 en H2O
LiquidaLiquidoSólidoNaCl en H2O
  • SOLUBILIDAD
La solubilidad es la cantidad máxima de un soluto que puede disolverse en una cantidad dada de solvente a una determinada temperatura.
        Factores que afectan la solubilidad:
Los factores que afectan la solubilidad son:
a) Superficie de contacto: La interacción soluto-solvente aumenta cuando hay mayor superficie de contacto y el cuerpo se disuelve con más rapidez ( pulverizando el soluto).
bAgitación: Al agitar la solución se van separando las capas de disolución que se forman del soluto y nuevas moléculas del solvente continúan la disolución
c) Temperatura: Al aument6ar la temperatura se favorece el movimiento de las moléculas y hace que la energía de las partículas del sólido sea alta y puedan abandonar su superficie disolviéndose.
d) Presión: Esta influye en la solubilidad de gases y es directamente proporcional 
  • MODO DE EXPRESAR LAS CONCENTRACIONES
La concentración de las soluciones es la cantidad de soluto contenido en una cantidad determinada de solvente o solución. Los términos diluida o concentrada expresan concentraciones relativas. Para expresar con exactitud la concentración de las soluciones se usan sistemas como los siguientes:

a) Porcentaje peso a peso (% P/P):  indica el peso de soluto por cada 100 unidades de peso de la solución.
          % p/p = peso de soluto       x  100
         peso de  la  solución  

  
b) Porcentaje volumen a volumen (% V/V):  se refiere al volumen de soluto por cada 100 unidades de volumen de la solución.
 

 % v/v = volumen de soluto       x  100
 volumen  de  la  solución  

 
c) Porcentaje peso a volumen (% P/V): indica el número de gramos de soluto que hay en cada 100 ml de solución.

                                           % p/ v= g de soluto          x  100
                                                      ml  de  la  solución  
 

d) Fracción molar (Xi): se define como la relación entre las moles de un componente y las moles totales presentes en la solución.
X sto = Moles de soluto                                                         Xste = Moles  de solvente 
                Moles de soluto + moles de solvente                                  Moles de soluto + moles de solvente                  
                                              Xsto + Xste = 1
 
e) Molaridad ( M ): Es el número de moles de soluto contenido en un litro de solución. Una solución 3 molar ( 3 M ) es aquella que contiene tres moles de soluto por litro de solución.
M = Moles de soluto
      litros de  solución 


EJEMPLO:

Cuántos gramos de AgNO, se necesitan para preparar 100 cm3  de solución 1M?
Previamente sabemos que:


El peso molecular de  AgNO3  es:170 g=masa de 1 mol AgNO3
y que
100 de H20 cm3equivalena100 ml. H20
Usando la definición de molalidad , se tiene que en una solución 1M  hay 1 mol de  AgNO3 por cada Litro (1000 ml ) de H2O (solvente) es decir:
Utilizando este factor de conversión y los datos anteriores tenemos que:
 Se necesitan 17 g de AgNOpara preparar una solución M
f) Molalidad (m):  Es el número de moles de soluto contenidos en un kilogramo de solvente. Una solución formada por 36.5 g de ácido clorhídrico, HCl , y 1000 g de agua es una solución 1 molal (1 m)
EJEMPLO:

Cuántos gramos de AgNO, se necesitan para preparar 100 cm3  de solución 1m?
Previamente sabemos que:


El peso molecular de  AgNO3  es:170 g=masa de 1 mol AgNO3
y que
100 de H20 cm3equivalena100 gr. H20
Usando la definición de molalidad , se tiene que en una solución 1m  hay 1 mol de  AgNO3 por cada kg (1000 g ) de H2O (solvente) es decir:
Utilizando este factor de conversión y los datos anteriores tenemos que:
Se necesitan 17 g de AgNOpara preparar una solución 1 mobserve que debido a que la densidad del agua es 1.0 g/ml la molaridad y la molalidad del AgNOes la misma
g) Normalidad (N):  Es el número de equivalentes gramo de soluto contenidos en un litro de solución.
 
EJEMPLO:

Cuántos gramos de AgNO, se necesitan para preparar 100 cm3  de solución 1N?
Previamente sabemos que:


El peso molecular de  AgNO3  es:170 g=masa de 1 mol AgNO3
y que
100 de H20 cm3equivalena100 gr. H20
Usando la definición de molalidad , se tiene que en una solución 1N  hay 1 mol de  AgNO3 por cada kg (1000 g ) de H2O (solvente) es decir:
Utilizando este factor de conversión y los datos anteriores tenemos que:


El peso equivalente de un compuesto se calcula dividiendo el peso molecular del compuesto por su carga total positiva o negativa.
 
h) Formalidad (F): Es el cociente entre el número de pesos fórmula gramo (pfg) de soluto que hay por cada litro de solución. Peso fórmula gramo es sinónimo de peso molecular. La molaridad (M) y la formalidad (F) de una solución son numéricamente iguales, pero la unidad formalidad suele preferirse cuando el soluto no tiene un peso molecular definido, ejemplo: en los sólidos iónicos.
  • SOLUCIONES DE ELECTROLITOS
Electrolitos:
Son sustancias que confieren a una solución la capacidad de conducir la corriente eléctrica. Las sustancias buenas conductoras de la electricidad se llaman electrolitos fuertes y las que conducen la electricidad en mínima cantidad son electrolitos débiles.
Electrolisis:
Son las transformaciones químicas que producen la corriente eléctrica a su paso por las soluciones de electrolitos.
Al pasar la corriente eléctrica, las sales, los ácidos y las bases se ionizan.
EJEMPLOS:


NaClNa++Cl-
CaSO4Ca+2+SO4-2
HClH++Cl-
AgNO3Ag++NO3-
NaOHNa++OH-
Los iones positivos van al polo negativo o cátodo y los negativos al polo positivo o ánodo.
  • PRODUCTO IÓNICO DEL H2O
El H2O es un electrolito débil. Se disocia así:


H2OH ++OH-
La constante de equilibrio para la disociación del H2O es :
El símbolo [ ] indica la concentración molar
Keq [H2O]=[H + ]+[OH-].
La concentración del agua sin disociar es elevada y se puede considerar constante.
  • Valor del producto iónico del H2O( 10-14 moles/litro).
En el agua pura el número de iones H+ y OH- es igual. Experimentalmente se ha demostrado que un litro de agua contiene una diez millonésima del numero H+ e igual de OH-; esto se expresa como 10-7 por tanto, la concentración molar de H+ se expresa asi     
[H + ]= 10-7 moles/litro y [OH-] = 10-7; entonces;  [H2O] = 10-7 moles / litro  [H2O] = 10-14 moles/litro.
Si se conoce la concentración de uno de los iones del H2O se puede calcular la del otro.
EJEMPLO:
  • Si se agrega un ácido al agua hasta que la concentración del H+ sea de 1 x 10moles / litro, podemos determinar la concentración de los iones OH-; la presencia del ácido no modifica el producto iónico de H2O:


[H2O]
=
[H + ]  
 [OH-]       =  
10-14 de donde
Si se añade una base (NaOH) al H2O hasta que la concentración de iones OH- sea 0.00001 moles/ litro ( 1 X 10-5); se puede calcular la concentración de iones H+.


[H2O]
=
[H + ]  
 [OH-]       =  
10-14 de donde;


[H + ]10-5 
=10-14; entonces;
 
  • POTENCIAL DE HIDROGENACIÓN O pH

El pH de una solución acuosa es igual al logaritmo negativo de la concentración de iones H+ expresado en moles por litro
Escala de pH;
El pOH es igual al logaritmo negativo de la concentración molar de iones OH. Calcular el pH del agua pura


Log 1.0 x 107
Log 1.0
+
 log 107
=
  0   +   7     =    7
el pH del agua es 7
EJEMPLO:
  • Cuál es el pH de una solución de 0.0020 M de HCl?
Log 5   +   log 102   =   0.7   +   2   =   2.7
Respuesta: el pH de la solución es de 2.7
  • INDICADORES
Son sustancias que pueden utilizarse en formas de solución o impregnadas en papeles especiales y que cambian de color según el grado del pH 


INDICADORMEDIO ÁCIDOMEDIO BÁSICO
Fenoftaleinaincolororojo
Tornasolrojoazul
Rojo congoazulrojo
Alizarinaamarillorojo naranja

COLOIDES

los coloides son mezclas intermedias entre las soluciones y las mezclas propiamente dichas; sus partículas son de tamaño mayor que el de las soluciones ( 10 a 10.000 Aº se llaman micelas).
Los componentes de un coloide se denominan fase dispersa y medio dispersante. Según la afinidad de los coloides por la fase dispersante se clasifican en liófilos si tienen afinidad y liófobos si no hay afinidad entre la sustancia y el medio.
 
             Clase de coloides según el estado físico


NOMBREEJEMPLOSFASE DISPERSAMEDIO DISPERSANTE
Aerosol sólidoPolvo en el aireSólidoGas
GelesGelatinas, tinta, clara de huevoSólidoLiquido
Aerosol liquidoNieblaLiquidoGas
Emulsiónleche, mayonesaLiquidoLiquido
Emulsión sólidaPinturas, quesoLiquidoSólido
EspumaNubes, esquemasGasLiquido
Espuma sólidaPiedra pómezGasSólido
  • PROPIEDADES DE LOS COLOIDES
Las propiedades de los coloides son :
  • Movimiento browniano: Se observa en un coloide al ultramicroscopio, y se caracteriza por un movimiento de partículas rápido, caótico y continuo; esto se debe al choque de las partículas dispersas con las del medio.
  • Efecto de Tyndall  Es una propiedad óptica de los coloides y consiste en la difracción de los rayos de luz que pasan a través de un coloide. Esto no ocurre en otras sustancias.
  • Adsorción : Los coloides son excelentes adsorbentes debido al tamaño pequeño de las partículas y a la superficie grande. EJEMPLO: el carbón activado tiene gran adsorción, por tanto, se usa en los extractores de olores; esta propiedad se usa también en cromatografía.
  • Carga eléctrica : Las partículas presentan cargas eléctricas positivas o negativas. Si se trasladan al mismo tiempo hacia el polo positivo se denomina anaforesis; si ocurre el movimiento hacia el polo negativo, cataforesis.

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