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Unidades físicas y químicas en concentraciones de soluciones - Química

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Joel Suh

on 3 November 2014

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Transcript of Unidades físicas y químicas en concentraciones de soluciones - Química

¿Cómo se mide la contaminación del aire?
Páginas 196 y 197 del libro
Concentración de una solución
Las
unidades físicas
se utilizan para expresar la concentración de una solución
Concentración porcentual:
Indica las partes del soluto en 100 partes de solución. Puede expresarse en unidades de volumen o de masa.
Porcentaje en volumen:
Indica el volumen de soluto por cada 100 mL de solución multiplicado por 100.
% v/v =
Volumen de soluto
Volumen de solución
.
100%
Porcentaje masa-volumen:
Indica la masa en gramos de soluto por cada 100 mL de solución multiplicado por 100.
% v/v =
Masa de soluto
Volumen de solución
.
100%
Ejemplo 1
Calcular el porcentaje en volumen de una solución preparada mezclando 50 mL de alcohol y agua suficiente para 250 mL de solución.
% v/v =
50 mL
250 mL
.
100% = 20%
Luego, el porcentaje en volumen es 20% v/v
Ejemplo 2
Calcular la masa de NaCl que está disuelta en una botella de 500 mL de suero fisiológico al 0,9% m/v.
0,9% =
Masa de soluto
500 mL
.
100% = 4,5%
Luego, hay 4,5 g de NaCl disueltos en 500 mL de suero.
Porcentaje en masa:
Indica la masa del soluto en gramos por cada 100 g de solución multiplicando por 100.
% m/m =
27 g
180 g
.
100% = 15%
% m/m =
Masa de soluto
Masa de solución
.
100%
Calcular el porcentaje en masa de una solución que contiene 27 g de sal en 180 g de solución.
Ejemplo 3
Luego, la solución es 15% m/m.
Concentración en partes por millón (p.p.m):
Unidad que expresa concentraciones muy pequeñas (trazas), que representan las partes de soluto en un millón de partes de solución de contaminantes atmosféricos y para los solutos presentes en el agua potable.
p. p. m. =
mg
kg de solución
o
p. p. m. =
mg
L de solución
Las partes por millón pueden expresarse en miligramos por kilogramo para soluciones sólidas y en miligramos por litro para soluciones líquidas.
Ejemplo 4
Una muestra de 250 mL de agua potable contiene 0,7 mg de ion calcio. Calcular cuál es la concentración del Ca ² en p. p. m.
+
p. p. m. =
0,7 mg
0,25 L
= 2,8 p. p. m.
Luego, la concentración en p. p. m. del Ca de la muestra es 2,8 mg/L de solución.
²
+
Para gases se emplea p. p. m. en volumen. Por ejemplo, 1 p. p. m. de O indicará 1 L de O en 10 L de aire.
³
³

1 p. p. m. (% v/v) =
1 L

10 L
= 0,0001 % v/v
Concentración y densidad
Aunque concentración y densidad se miden en las mismas unidades, representan conceptos distintos.
La densidad representa la relación entre la masa y el volumen de la solución. Es una propiedad que tienen todas las sustancias.
Densidad =
Masa soluto + Masa solvente
Volumen de solución
d =
m
s
+
m
d
v
q
La concentración en masa de una solución representa la relación entre la masa del soluto y el volumen de la solución.
Concentración =
Masa de soluto
Volumen del solución
Ejemplo 5
Se disuelve 20 g de sal en agua hasta tener 500 mL. La solución resultante tiene una densidad de 1,04 kg/L. Calcular la concentración en porcentaje en masa y la concentración en masa.
1.
Calculamos la masa de solución.
d =
m
v
m = d
.
v =
1,04 kg . 0,5 L
L
=
0,52 kg
2.
Hallamos el porcentaje en masa.
% en masa de sal =
Masa sal
.
100
Masa de solución
=
20 100
.
520
= 3,85 %
3.
Calculamos la concentración en masa.
Concentración en masa =
Masa de sal
Volumen de solución
=
20 g
0,5 L
=
40 g
L
0,04 kg/L
4.
Luego, la concentración en masa es 0,04 kg/L
¿Por qué no es lo mismo una solución 1 N que 1 M?
Páginas 198 y 199 del libro
Concentración de una solución
En química, para expresar cuantitativamente la proporción entre el soluto y el solvente en una solución se usan las
unidades químicas
de concentración, como la
molaridad
, la
normalidad
, la
fracción molar
,
la dilución
y la
molalidad
.
Molaridad (M)
Ejemplo 6
Preparación de una solución molar
Normalidad (N)
Ejemplo 7
Fracción molar (X)
Ejemplo 8
Dilución
Ejemplo 9
Indica los moles de soluto disueltos en un litro de solución.
M =
Moles de soluto
Volumen de solución (L)
M =
n
V
Se disuelven 230 g de HCl en agua suficiente para formar 1500 mL de solución. Calcular su concentración molar.
1. Calculamos la masa molar del HCl: (1 + 35,5) g/mol = 36,5 g/mol
2. Calculamos el número de moles del HCl.
Moles de ácido clorhídrico: n =
230 g
36,5 g/mol
= 6,3 mol
3. Finalmente, hallamos la molaridad.
M =
n
V
6,30 mol
1,5 L
= 4,2 mol/L o 4,2 M.
4. Luego, la concentración molar es 4,2 mol/L o 4,2 M.
Para preparar una solución 1 M de KCl se realizan los siguientes pasos:
1.° Calculamos que 1 mol de KCl equivale a 56 g.
2.° Pesamos en una balanza la cantidad de soluto.
3.° Vertemos en un matraz aforado (fiola) y agregamos agua para disolver la sal y completar el litro de solución.
+
Indica el número de equivalentes gramos (eq - g) de soluto presente en un litro de solución.
Hallar la normalidad de 1,5 L de una solución que contiene 90 g de Ca(OH) .
2
N.° eq-g =
Masa de la sustancia (g)
Peso equivalente (g)
N =
N.° eq-g soluto
Volumen de solución (L)
1. Calculamos la masa molar de Ca(OH)
2
: 74 G
2. Hallamos el peso equivalente:
74 g
2
= 37 g
3. El equivalente gramo es
90 g
37 g
= 2,43
4. Aplicamos la fórmula para hallar la normalidad.
N =
N.° eq-g
Volumen (L)
=
2,43
1,5 L
= 1,62
5. Luego, la normalidad es 1,62 eq-g/L o 1,62 N.
Es la relación entre el número de moles de un componente y el número total de moles de los componentes de una solución.
X =
soluto
n
soluto
soluto
solvente
n
+
n
X
solvente
=
n
n
n
solvente
solvente
+
soluto
solvente
+
X
X
soluto
= 1
Calcular las fracciones molares de soluto y solvente de una solución de 125 g de NaF en 350 g de agua.
1. Calculamos los moles del soluto y del solvente.
n
soluto
solvente
=
125
42
= 2,98 mol
n
=
350
18
=
19,44 mol
2. Aplicamos las fórmulas.
X
Soluto
=
2,98
2,98 + 19,44
= 0,13
X
solvente
=
19,44
2,98 + 19,44
= 0,87
3. Luego, las fracciones molares son 0,13 mol de NaF y 0,87 mol de agua.
Para preparar soluciones de menor concentración se agrega más solvente. El número de moles de soluto se mantiene invariable.
M =
n
V
n = M V
.
n
1
= n
2
M
1
.
V
1
M
.
V
2
2
Preparar 250 mL de solución 0,7 M de HCl a partir de una solución 2 M.
1. Verificamos antes de la dilución:
M
=
= 2M,
V
1
= ?
y después de la dilución:
M
1
.
V
1
M
.
V
2
2
=
(2M)
V
1
= (0,7 M) (250 mL)
V
1
= 87,5 mL
2. Luego, 87,5 mL de solución concentrada se enrasan a 250 mL de agua.
Presentación de Química
Integrantes: Isabel Lopez, Belén Samar & Joel Suh
EL
FIN
Full transcript