Tema 3 Disoluciones

Disoluciones E

s

u

q

E

M

A

o

E

L

A

u

o

N

R

o

1. Disoluciones páginas 60/64 1.1. Las partes de una disolución página 60

1.2. Tipos de disoluciones página 60

3. Concentración

de una disolución

páginas 61/63

I 1.4. El proceso de disolución

2. Solubilidad páginas 65/66

página 64

2.1. Variación de la solubilidad con la temperatura página 65

I 2.2. Variación de la solubilidad con la presión página 66

I 3. Factores que favorecen la disolución de las sustancias páginas 67

2.3. Superando la solubilidad: sobresaturación página 66

4. Propiedades coligativas de las disoluciones páginas 68/72 4.1. Presión de vapor de las disoluciones página 68

I 4.2. Punto de congelación de las disoluciones página 69

I 4.3. Punto de ebullición de las disoluciones página 70

I 4.4. Ósmosis páginas 71/72

5. Suspensiones y disoluciones coloidales páginas 73/74

5.1. Suspensiones página 73

I 5.2. Disoluciones

coloidales

páginas 73/74

3. Disoluciones

El)

SOLUCIONES

Cuestiones

DE

previas

LRS

RCTIVIDRDES

DEL

D

(página 59)

Averigua

la cantidad

del ejemplo

1. ¿Qué se entiende

por concentración

de una disolución?

Se llama concentración

de una disolución

dad de solutolcantidad

de disolución

2. Una disolución

de alcohol

¿qué significa

a la relación

No es posible canti-

o

o disolvente.

la densidad

Calcula

la molaridad

hasta enrasar

eso?

Que por cada 100 mL que se tomen

de disolución

D lm!J

y 180 g de disolvente.

Se trata de un proceso moléculas

=

disolución.

físico o químico?

¿Por qué?

que se disuelve.

con las de soluto

separándolas

m

la molaridad

hallamos

un poco de alcohol

del agua, dificultarán puntos

La cantidad

de HN03 en mol es:

Así la molaridad

es: 0,08 mol

M =

D

Determina

la molalidad

lución

obtenida

obtenida

a) Cantidad

en masa, de la diso-

en masa =

de KN03 al 20 %.

10 g de carbonato

de sodio con

10 9 --= 40 9

masa (g) de soluto ) l' ( masa (g) de diso ución

100

D

La densidad

--10 9 ) ( 110 9

.

se hallan

Con la densidad

p = Se sustituyen tración 40%=

m

U

240 9 de disolución que define

Halla

molares

la cantidad,

n, =

= 144 9 de disolvente nd

al 10 % en volumen. agua destilada Establecemos

Calcula

que deben

de alcohol

las cantidades

Ahora hallamos

10 mL de alcohol

x mL de alcohol 600 mL de disolución

x = 60 mL de alcohol

al disolver

de una

2 g de hidróxido

=

en mol, de soluto y disolvente: 2g 40 g/mol 100 9 18 g/mol

las fracciones

X, =

la relación:

100 mL de disolución

Químico

y

mezclarse.

Por tanto: 600 mL - 60 mL = 540 mL de agua.

G

en agua

de alcohol

de los componentes

de sodio en 100 mL de agua.

la concen-

Calculamos

600 mL de disolución

= con

= 2,5 mol/kg

0,08 kg de agua

que se ha obtenido

xgdesoluto ) '100;x=96gdesoluto ( 240 9 d e d'ISO lucí ucron

Se desea preparar

es decir, mezclado

0,2 mol =

las fracciones

disolución

en masa:

- 96 9 de soluto

1,25 mol/kg

80 9 de agua. Por tanto:

de soluto

m

los datos en la ecuación

240 9 de disolución

D

de potasio

¿qué cantidades

0,2 mol) en 100 9 de disolución;

la masa de disolución:

\? m = pV =

en porcentaje

de yoduro

=

presentes?

hallamos

=

0,2 kg de agua

b) Si es al 20 % es que hay 20 9 de KN03 (20 gil 01 g/mol

r

de 200 mL de disolución

y disolvente

0,25 mol

=

100 = 9 1 %

en agua al 40 % es de 1,2 g/cm3;

0,25 mol

Molalidad:

=

m =

10 g de de hidróxido

de NaOH en mol:

100 g de agua destilada. Porcentaje

disolviendo

de sodio, NaOH, en 200 mL de agua.

en porcentaje

al mezclar

de:

del agua cambiarán.

(páginas 61/73)

la concentración,

= 0,08 rnol/L

1 L de disolución

con las

b) Una disolución

o Calcula

= 0,08 mol

63 gimo

a) Una disolución

Actividades

9

has-

el paso de estas al estado de vapor y los

de fusión y ebullición

1 L de

5 mL = 7,1 9 de HN03 del 70%

--,7 ,'-1....:::g_·_7_0 100 = 4,97

de su estructura

interaccionarán

hasta formar

de la misma.

La masa de HN03 puro será:

al agua?

de alcohol

del 70 %

y posteriormen-

la masa de disolución:

= 1,42 g/mL·

4,97 9 ---1

que las moléculas

comercial

con más agua destílada

Calcula

Lo que sucede es que las

interaccionan

por completo,

= pV;

S mL de ácido nítrico

en la na-

5. A presión normal, el agua pura hierve a 100°C y se congela a O °C; ¿qué ocurre con esos puntos de ebullición y fusión si Ocurrirá

al mezclar

,

1,42 g/mL en agua destilada

inicial (si es que la tenían).

añadimos

obtenida

= 04 rnol/L

:r ... _. I

- - ,

Se disuelven

te se completa

m

físico ya que no hay cambio

de disolvente

ta envolverlas

de la disolución

V

Con la densidad

un proceso

del soluto

necesitamos

de calcio, Ca(OHh, con el agua suficiente

= !2.!. = \. .

Y de densidad

= 20 -- 9 ) . 100 = 10% ( 200 9

turaleza

ya que

hay 10 mL

masa (g) de soluto ) en masa = d di I . , . 100 ( masa (g) e ISO ucron

4. ¿Es la disolución,

con precisión,

de la disolución.

en % en masa, de una disolución

por 20 g de soluto

Porcentaje

la disolución

a 0,5 L.

M

3. Calcula la concentración,

RLUMNO

de agua que contiene

hallarlo

conocer

1S g de hidróxido

en agua es al 10 % en volumen,

DEL

anterior.

de soluto.

formada

LIBRO

= 0,05 mol

= 5,55

mol

molares:

0,05 mol 0,05 mol

+

5,55 mol

= 0,0089

5,55 mol X = d

Esta última

fracción

0,05 mol

+ 5,55

molar también 1 - 0,0089

mol

= 099 '

la podemos = 0,99

hallar así:

bserva la figura 3.6 y contesta las siguientes preguntas:

'":::>

rn

En agua dulce, ya que es más volátil que el agua salada porque las sales disueltas en el agua salada hacen disminuir la presión de vapor del disolvente.

120

:? 110

~'" 100 o o

sr ~ '" ~ e;

> Q;

'5

w -o

Para secar antes tu bañador, ¿lo enjuagarías con agua dulce o salada? ¿Por qué?

rn

90 80

Calcula la K, de un disolvente sabiendo que al añadir 300 g de glucosa (C6H1206) a 1,5 L de disolvente se produce un descenso crioscópico de 2,06°C? La masa molar de la glucosa es 180 g/mol. La cantidad de 300 g glucosa existente será = 1,67 mol. 180 g/mol

70 60 50

La molalidad es:

40

m

30

:§ 20

M

~

E

O

10 20

30

40

50

60

70

80

90 100

ira

temperatura / O( a) ¿Qué sustancia de las representadas muestra una eleva-

da solubilidad?

e

=

= K

m' K

'"

m

Aplicamos la ecuación: 7,7 °C =

ción de su solubilidad con la temperatura? e) ¿En qué sustancia de las representadas

apenas cambia

d} ¿Qué sucede con la solubilidad

=

2,06°C 1,11 mol/kg

r

t.t, = K,m;

1,86 °C kg/mol . n, 2 kg

sustituimos valores:

; n, = 8,3 mal de alcohol

400 g . 96/100 = 384 g de alcohol puro

e) ¿Cuántos gramos de nitrato de potasio (KN03) pueden

Como n, =

disolverse en 200 cm" de agua a 60°C?

masa masa molar

=>

d) Se mantiene constante o, incluso, disminuye ligeramente.

masa 384 g => masa molar = -= --n, 8,3 mol

e) Se observa que a 60°C se pueden disolver unos 95 g en

Por tanto, la masa molecular será: 46

b) KN03

= 1 86°C kg/mol

m = p . V = 0,8 q/crn" . 500 cm3= 400 g de alcohol al 96 %

del carbonato de sodio

(Na2C03) a partir de 35°C?

a) NaCl03

1,11 mol/kg

Hallamos el n." de gramos de alcohol existente en el 1/2 L:

la solubilidad con la temperatura?

e) NaCl

100 crrr' de agua; entonces, en 200 cm! de agua se disolverán 190 g.

W

Cuando se obtiene la precipitación del exceso de soluto sólido en una disolución sobresaturada, el conjunto, líquido y precipitado, ¿sigue siendo una disolución?

¿Por qué ascienden burbujas de gas en las copas de cava recién servidas (o, en general, las de cualquier bebida carbónica)? Porque disminuye la presión del gas en el seno de la disolución (al pasar a la presión atmosférica, que es inferior a la del gas en la botella), como consecuencia, se reduce la solubilidad de este en la misma. Entonces el gas tiende a escapar.

lE

¿Por qué crees que se forman muchas más burbujas en las copas de la cuestión anterior si agitamos el contenido con una cucharilla?

Un disolvente entra en ebullición cuando su presión de vapor iguala a la atmosférica (en recipientes abiertos). Imaginemos que eso sucede a una temperatura T. Al añadir un soluto no volátil a un disolvente, disminuye la presión de vapor de este; por ello, hay que calentar más (T' > Dhasta que la presión de vapor de la disolución iguale a la atmosférica, momento en el que empezará a hervir (T').

¿Por qué cuando hace mucho frío se echa sal sobre las placas de hielo formadas en calles y carreteras? Puedes utilizar Internet para comprobar tu respuesta.

Calcula el ascenso ebulloscópico que sufre 1 kg de agua cuando se disuelve en él 342 g de sacarosa (C12H22011). Hallamos la masa molar del azúcar: 342 g/mol. Como la cantidad disuelta ha sido de 342 g; se ha disuelto 1 mol de sacarosa. Sustituimos en la ecuación:

Porque las disoluciones gaseosas adquieren fácilmente la condición de sobresaturación y al agitar conseguimos que el exceso de gas escape. ¿Qué ocurrirá con la temperatura de ebullición de una disolución con respecto a la de su disolvente puro?

= 46 g/mol

La sal es muy soluble en agua y parte de ella comienza a disolverse en el agua que moja al hielo, formándose una disolución saturada que, por su menor presión de vapor, no puede estar en equilibrio con el hielo. Entonces se funde hielo para diluir la disolución (como la fusión necesita consumir energía, la temperatura desciende); al derretirse más hielo, se disuelve más sal y se alcanza la saturación, con lo que el proceso vuelve a repetirse. De esta forma, la sal va fundiendo el hielo. Para una concentración de sal de 22,4 %, la temperatura puede descender hasta - 21°C.

No, se trata de una mezcla heterogénea. Si separamos el sólido, por ejemplo, filtrando, obtendríamos una disolución saturada.

W

t.t,

=-

=

Calcula la masa molecular de un alcohol sabiendo que una mezcla de 2 L de agua y 1/2 L de ese alcohol, del 96 % y densidad de 0,8 q/crrr', produce un descenso crioscópico de 7,7 -c.

b) ¿Qué sustancia de las representadas posee mayor varia-

m

1,67 mo1/1,5 kg de agua

M e = Kem; M e =

W

0,52 C kg/mol 1 mol = 052°C 1 kg t

¿Se daría el mismo ascenso ebulloscópico que en la actividad anterior, si, en 1 kg de agua, se disuelve 1 mol de glucosa (C6H1206)? ¿V 1 mol de urea (CON2H4)? Sí,ya que como en los tres casos se trata de 1 mol de soluto, y hay la misma cantidad de disolvente y este es el mismo, el resultado de la ecuación es idéntico en los tres casos. Por tanto, la propiedad coligativa no depende de la naturaleza del soluto sino de su concentración (como ya se explicó en el Libro del alumno).

3. Disoluciones

G

~

¿A qué temperatura hierve una disolución formada por 9,2g de glicerina (C3Hs03) y 100 g de agua (a presión norma!)?

Concentración de una disolución D

Hallamos la masa molar del soluto: 92 g/mol. Como la cantidad disuelta ha sido de 9,2 g; se ha disuelto 0,1 mol de glicerina. Sustituimos en la ecuación: _

• A

_

!1t. - K.m, ute Como !1t. = t'= 100,52 °C

rn

t. ~

La molaridad de una disolución expresa los moles de soluto existentes en 1 L de disolución. La molalidad expresa los moles de soluto existentes en 1 kg de disolvente.

El

0,52 DCkg/mol· 0,1 mol _ D k - 0,52 C 0,1 9 t'=

!1t.

+

t. = 100 DC + 0,52 DC=

o

Trata de explicar por qué la presión osmótica aumenta al incrementarse la temperatura de la disolución.

Se disuelven 10 g de sacarosa en 250 g de agua. Indica la concentración de la disolución en: a) masa (g) soluto/1 00 g de disolvente b) masa (g) soluto/l 00 g de disolución

lag de soluto

a)

x 9 de soluto

----='----,-----,---

-

250 9 de disolvente

100 9 de disolvente

x = 4 9 de soluto lag de soluto

¿Por qué las inyecciones intravenosas deben ser isotónicas (esto es, tienen la misma presión osmótica) con el suero sanguíneo? Si la presión osmótica de la inyección fuese inferior, los glóbulos rojos se hincharían al pasar agua a su interior por ósmosis y podrían estallar (hemólisis). Si fueran las inyecciones hipertónicas, los glóbulos rojos se arrugarían (plasmólisis), al salir agua de su interior.

rn

¿Por qué la fracción molar no tiene unidades? Porque las unidades del numerador y las del denominador son las mismas.

La causa es que afecta al número de colisiones por unidad de tiempo del disolvente con la membrana semipermeable. Un aumento de temperatura incrementa el número de colisiones y, por tanto, la presión.

fE

Define molaridad y molalidad.

D

tm

El agua de mar contiene un 2,8 % de cloruro de sodio (NaCl) y tiene una densidad de 1,02 q/cm" a una cierta temperatura. Calcula el volumen de agua de mar necesario para obtener 1 kg de NaCl. Establecemos la relación: 2,8 9 de NaCl

=

100 9 de disolución

1 000 9 de NaCl x 9 de disolución

x = 35714,3 9 de disolución m 35714,3g 3 V = -; V = = 35014 cm = 35 L P 1,02 g/cm3

D

Disoluciones coloidales: (del griego koll/a, pegamento, y eid/es, con aspecto de) pegamento, espuma de cerveza, crema batida, queso, gelatina, tinta china. Disoluciones verdaderas: agua marina, refresco transparente yagua con alcohol.

Cuestiones y problemas

100 9 de disolución

x = 3,85 9 de soluto

Clasifica los siguientes sistemas como suspensiones, disoluciones coloidales o disoluciones verdaderas: pegamento, zumo de frutas, espuma de cerveza, crema batida, calima atmosférica, agua marina, refresco transparente, queso, gelatina, agua y alcohol, tinta china, barro. Suspensiones: zumo de frutas, calima atmosférica y barro.

x 9 de soluto

b) 260 9 de disolución

Se prepara una disolución con 5 g de hidróxido de sodio (NaOH) en 25 g de agua destilada. Si el volumen final es de 27,1 cm', calcula la concentración de la disolución en: a) Porcentaje en masa.

e) Molaridad.

b) Masa (g) por litro.

d) Molalidad.

a) Concentración en porcentaje (%) en masa =

5 9 de soluto -----"-----. 30 9 de disolución

(páginas 78/79)

100 = 16,7 %

b) Concentración en g/L=

Disolución. Tipos de disoluciones

o

5 9 de soluto

---=------

0,027 1 L de disolución

Explica las diferencias entre soluto, disolvente, disolución y concentración de una disolución.

e) Hallamos, primero,

Una disolución verdadera es una mezcla homogénea de sustancias puras donde las partículas disueltas son iones, moléculas aisladas o agrupaciones muy pequeñas de ellos, por lo que no sedimentan aunque empleemos potentes máquinas centrifugadoras. El disolvente es el medio en el cual los solutos se disuelven. Los solutos suelen ser iones o moléculas y, frecuentemente, se encuentran en proporción menor que el disolvente. Se llama concentración de una disolución a la relación existente entre la cantidad de soluto y la cantidad de disolvente o disolución.

o

¿Existe alguna disolución donde el disolvente sea gaseoso, y el soluto, sólido o líquido? Si es así, pon un ejemplo. Solo lo cumplen las disoluciones coloidales. Las partículas de la fase dispersa (similar al soluto en las disoluciones) son bastante pequeñas, por lo que la precipitación es despreciable; sin embargo, son bastante grandes como para que dispersen la luz al atravesar el coloide. Ejemplos de estas disoluciones son la niebla, el humo, los virus o el polvo en el aire ...

e

Ouímico

n =

105

moles:

5 9 de soluto I = 0,125 mo 40 g/mol

n,

M=

= 184,5 gil

0,125 mol

=--~---

V (L) de disolución

0,027 1 L de disolución = 4,6 mol/L

n, d) Molalidad: m =

masa (kg) de disolvente

0,125 mol 0,025 kg de disolvente

III

= 5 mol/kg

Calcula la fracción molar del soluto del problema anterior. =

XNaOH

vente:

NaOH n . nNaOH nagua

+

nNaOH

Calculamos los moles de soluto y disol-

= 0,125 mol y

nagua

= 1,389 mol.

Sustituimos en la expresión de la fracción molar: X NaOH

=

0,125 mol 0,125 mol + 1,389 mol

=

0,125 mol = 0083 1,514 mol '

En 100 cm" de una disolución de ácido clorhídrico (HC!) hay 6 g de dicho ácido. Determina:

Transformamos los 10 mL de ácido comercial en gramos:

aJ

Para calcular los gramos de ácido puro, hallamos el 96 OJo de esa cantidad:

m = pV; m = 1,84 q/cm' . 10 cm' = 18,4 9 de ácido comercial

La cantidad de esta sustancia en mal.

b) La molaridad de la disolución.

6g

a) nHC1 = b) M =

36,5 g/mol

0,16 mol 0,1 L

96 18,4 9 . -= 17,66 9 de H2SO. puro 100

= 0,16 mol

Los moles serán: = 1,6 mol/L

n=

Halla la cantidad, en gramos, de nitrato de potasio (KN03) y agua destilada necesarios para preparar 250 crrr' de disolución al20 %. La densidad de la disolución es 1,2 q/cm",

100 9 de disolución

x 9 de soluto 300 9 de disolución

n

• M=-= • m =

rn

x = 60 9 de KN03 Por tanto, 240 9 son de agua destilada.

V

n,

0,18 mol

masa (kg) de disolvente

0,49 kg

Queremos preparar 2 L de disolución de ácido clorhídrico (HCI) 0,5 M. Calcula el volumen de HCI comercial al 37,5 % Y densidad 1,19 g/cm3 que debemos añadir al matraz aforado, así como la cantidad de agua destilada necesaria para completar el volumen de disolución. Calculamos los moles de HCI necesarios:

n Sabemos que M = \/; despejando n y sustituyendo valores, tenemos:

Calculamos los gramos de HCI necesarios:

1 mol de H2S04

0,02 mol de H2S04

98 9 de H2S04

x 9 de H2SO.

n = MV = 0,5 mol/L . 2 L = 1 mol

1 mol = 36,5 9 Como el HCI disponible es del 37,5 %, tendremos: 100 36,5 . -= 97,3 9 de ácido comercial 37,5 Pasados a unidades de volumen: V=m= p

Entonces: x = 1,96 9 de H2S04 Para preparar la disolución del problema anterior disponíamos de H2S04 comercial al 96 % Y densidad 1,84 q/cm", Calcula el volumen de ácido que hubo que incluir para obtener los 100 cm" de disolución 0,2 M.

= 0,37 mol/kg

[PJJJ

Como:

97,3g = 81,8cm3 1,19 g/cm3

La cantidad de agua destilada necesaria para completar el volumen de disolución será: 2000 cm' - 81,8 cm' = 1 918,2 cm"

iIil [PJJJ

Mezclamos 400 mL de una disolución 0,5 M de amoníaco (NH3) con 100 mL de una disolución 2 M de la misma sustancia. ¿Qué concentración en molaridad tendrá la disolución resultante?

Si el ácido es del 96 %, por cada 100 9 de ácido comercial, 96 9 son de H2S04; por tanto: x 9 de ácido comercial contendrán 1,96 9 puros. Si resolvemos la relación:

Calculamos los moles existentes en cada una de las disoluciones y sumamos:

x = 2,04 9 de ácido comercial Así:

n, = M, V, = 0,5 mol/L . 0,4 L = 0,2 mol de NH3 m V=-;V=

~04g 3 = 1,1 cm 1,84 q/crrr'

p

rn

0,18 mol =036mol/L 0,5 L r

¿Qué cantidad de ácido sulfúrico (H2SO.) puro hay contenida en 100 cm' de disolución 0,2 M de dicho ácido?

n = MV = 0,2 mol/L . 0,1 L = 0,02 mol de H2SO.

iD

= 0,18 mol

Entonces:

Sabemos que m = pV; m = 1,2 q/crrr' . 250 crrr' = 300 9 de disolución. Si la disolución es al 20% y deseamos averiguar los gramos de ácido nítrico, aplicamos la siguiente relación: 20 9 de soluto

17,66 9 98 g/mol

n2 = M2V2 = 2 mol/L· 0,1 L = 0,2 mol de NH3 entonces:

n, + n2 = 0,4 mol de NH3

Partiendo de una disolución 2 M de ácido nítrico (HN03), indica cómo prepararías 1 L de otra disolución del mismo ácido, pero de concentración 1 M.

La molaridad es:

n 0,4 mol M=-=---=08M V 0,5 L

Si se desea preparar 1 L de disolución 1 M, son necesarios:

'

n = MV = 1 mol/L . 1 L = 1 mol Al disponer de otra disolución 2 M, debemos sacar un volumen de: n

V=-= M

1 mol 2 mol/L

El proceso de disolución

rn

=05L '

El proceso de disolución sucede cuando las atracciones soluto-soluto y las disolvente-disolvente son relativamente pequeñas, y las atracciones disolvente-soluto, relativamente grandes. Solo así las partículas de soluto abandonarán sus posiciones más o menos fijas en sus antiguas estructuras y se incorporarán a la disolución.

Este volumen lo echaríamos en un matraz aforado de 1 L Y completaríamos con agua destilada (1/2 L).

W [PJJJ

Tomamos 10 rnL de ácido sulfúrico (H2SO.) comercial al 96 % Y de densidad 1,84 q/crn" y lo añadimos, con precaución, a un matraz de 1/2 L lleno hasta la mitad de agua destilada. Agitamos y añadimos más agua destilada hasta el nivel de 1/2 L.lndica la molaridad y la molalidad de la disolución así preparada.

Explica el proceso por el cual los solutos se disuelven en los disolventes.

iIll

¿Cuál es la diferencia entre solvatación e hidratación? El proceso de disolución se llama solvatación cuando el disolvente no es el agua, e hidratación si el disolvente es el agua.

3. Disoluciones

G

~

rn

¿Por qué, en general, los líquidos y los gases se disuelven mejor que los sólidos? Las interacciones soluto-soluto son más fuertes en los sólidos que en los líquidos y gases, y estas interacciones pueden llevar al soluto hidratado, si es sólido, a la fase cristalina, por lo que los sólidos se disuelven peor.

fE

~

No es del todo correcta, pues falta especificar: a una determinada temperatura.

g¡J

¿Cuáles de las tres interacciones (soluto-soluto, disolventedisolvente y soluto-disolvente) son más determinantes para realizar las siguientes operaciones?

b) Disolver un líquido en un disolvente líquido. e) Disolver un gas en un disolvente líquido. a) Las interacciones soluto-soluto.

g¡J

b) Las interacciones soluto-disolvente. e) Las interacciones soluto-disolvente.

Define solubilidad e indica sus unidades. Se denomina solubilidad de una sustancia en un determinado disolvente y a una determinada temperatura a la concentración de su disolución saturada. Es decir, representa la máxima cantidad de soluto que, a una determinada temperatura, puede disolverse en una cantidad fija de disolvente. La solubilidad suele expresarse en masa (g) de soluto/l 00 g de disolvente, o en masa (g) de soluto/l L de disolvente. Indica qué factores hacen variar la solubilidad tancia.

de una sus-

rn

rn

m

b) En un café caliente añadimos azúcar en polvo y agitamos.

Un café resultará más dulce siempre en la situación b), ya que el calor aumenta la solubilidad del azúcar. Al triturar el azúcar y al agitar, lo que hacemos es aumentar la velocidad de disolución, pero no la solubilidad del azúcar.

Propiedades coligativas

rn

Di si es verdadera o falsa la siguiente afirmación: «Cuando una disolución alcanza la saturación, no puede disolverse más soluto en esa cantidad de disolvente». Esfalsa, ya que depende de la temperatura y, si el soluto es un gas, también de la presión.

fE

Di si es verdadera o falsa la siguiente afirmación: «Una disolución puede ser saturada y diluida al mismo tiempo». Si definimos disolución diluida como aquella que se encuentra lejos de la saturación, entonces la afirmación sería falsa. Pero si la definimos como la que contiene muy poco soluto respecto a la cantidad existente de disolvente, entonces podría ser cierta si el soluto es poco soluble en el disolvente.

G

Ouímico

¿Cuál es la causa por la que disminuye la presión de vapor de una disolución con respecto a la del disolvente puro? Las moléculas de soluto, al ocupar un lugar entre las del disolvente, dificultan el escape al estado gaseoso de las moléculas del disolvente. Entonces, la presión de vapor de este disminuye. La expresión que indica cuantitativa mente esta variación es la ley de Raoult.

Esfalsa, dado que sí existe límite en la cantidad de soluto que un disolvente puede admitir.

ga

Indica en cuál de estas dos situaciones resulta un café más dulce y por qué: tamos.

¿Por qué, al preparar una disolución, conviene pulverizar el soluto y agitarlo en el seno de la misma?

Di si es verdadera o falsa la siguiente afirmación: «A temperatura ambiente, no hay límite para la cantidad de sal que se puede disolver en un litro de agua».

Di si es verdadera o falsa la siguiente afirmación: «Aunque se lo considera como una impureza del aire, sin el polvo no habría nubes ni lluvia».

a) En un café frío añadimos un terrón de azúcar y no agi-

Para que se disuelva antes, ya que al pulverizar aumenta el área superficial del soluto y, por tanto, se eleva el número de iones o moléculas de disolvente que entran en contacto y colisionan con él; al agitar, impedimos que la disolución se sature alrededor de los cristales de soluto.

rn

El fenómeno de El Niño es una corriente marina cálida en el océano Pacífico. Una de sus consecuencias al llegar a las costas peruanas, zona de aguas frías y pobladas de peces, es que las embarcaciones que allí faenan izan sus redes vacías de peces. ¿A qué crees que se debe esto?

Verdadera. Las partículas de polvo sirven de «semillas» para la condensación del vapor de agua. Sin el polvo, cuando el aire se sobresatura de vapor de agua, esta se depositaría sobre la superficie de cualquier objeto.

¿Cómo se puede preparar una disolución para que se considere sobresaturada? Saturando una disolución a una determinada temperatura y después disminuyendo esta (en los casos de solutos cuya solubilidad aumenta con la temperatura). También, saturando una disolución y evaporando, a continuación, parte del disolvente.

fE

por un

La ausencia de peces se debe a que, al aumentar la temperatura, disminuye la solubilidad del oxígeno disuelto en ella.

La temperatura (para solutos sólidos, líquidos y gaseosos) y la presión (para solutos gaseosos).

rn

¿Cómo explicas la sensación de alivio producida ventilador en un día asfixiante de verano?

El aire en contacto con nuestra piel rápidamente se satura de humedad y, en consecuencia, la evaporación se paraliza. El ventilador reparte la humedad por toda la habitación y restablece la evaporación del sudor.

Solubilidad

rn

Cuando el aire está saturado de vapor de agua, se dice que la humedad relativa es del 1000/0.¿A qué se debe la sensación de malestar (calor pegajoso) que experimentamos en un día caluroso con una humedad relativa cercana a11000/0? La evaporación del sudor consume calor de la superficie de nuestro cuerpo y produce enfriamiento. Si el aire está saturado de vapor de agua, difícilmente se producirá la evaporación del sudor, con lo que notamos una «atmósfera pesada».

a) Disolver un sólido en un disolvente líquido.

W

Di si es verdadera o falsa la siguiente afirmación: «Una disolución saturada es aquella que contiene la mayor cantidad posible de soluto»,

W

¿Cuál es la causa por la que disminuye el punto de congelación o aumenta el de ebullición de una disolución con respecto a su disolvente puro? La causa por la que disminuye el punto de congelación es el descenso de la presión de vapor del disolvente como consecuencia de añadir un soluto. Por ello, hay que enfriar más (I' > para que la presión de vapor iguale a la de la fase sólida (descenso crioscópico). y hay que calentar más (I' < para que la presión de vapor de la disolución iguale a la atmosférica (ascenso ebulloscópico).

n

n

Define ósmosis

y presión

semipermeable,

ii.'m]

osmótica.

Ósmosis es el paso de disolvente,

desde la disolución

más concentrada

menos

concentrada

hasta que las dos disoluciones

en cuenta cuando

del sólido,

a la

equilibran

sobre la disolución

es la presión

TI,

que habría que ejercer

más concentrada

para impedir

el proceso

de la disolución

Cuando

se disuelve

minuye

la presión

mos enfriar

de ósmosis. ¿Qué son disoluciones

Indica

rn

isotónicas?

la misma presión

un procedimiento

una sustancia

osmótica.

para conocer

Calcula

la masa

molar

más la disolución

que el descenso

formada

o9

de soluto

M

n,

e

crioscópico

es:

hasta conseguir

de congelación

de fórmula

Los moles existentes

n

la masa molar

piedad

coligativa

muy pequeñas

si conociéramos

la presión osmótica,

n

el ascenso

rn

dulzada

con sacarosa

la intemperie peratura

de bebidas

en un día de invierno la que tiene

congelada.

¿Por qué sucede esto?

Sucede porque descenso

sacarosa

los edulcorantes como

crioscópico

¿Qué disolvente

Disolvente

(la asociación

a

14,25 °C

1':

= -14,25

14,25 °C

de ebullición

°C

de la disolución

es:

=

100

. 7,65 mol/kg

3,98 "C, entonces,

2,3 9 de un hidrocarburo

Se disuelven

(C6H6). La presión

20 "C es de 73,62 mmHg,

l'

=

=

3,98°C

103, 98 "C.

no volátil

de vapor

en 97,7 g

de la disolución

y la del benceno

a

es 74,66 mmHg.

Halla la masa molar del hidrocarburo. la ley de Raoult: pO - p' = pOXs'

Aplicamos

- 73,62 mmHg

= 74,66 mmHg

masa molar

. --------2,3 9

97,7 -_~~_+-_~masa molar

3.4 sería el

en todos

por

ellos.

rn

Suponiendo

3,90

5,5

5,12

6,5

20,20

de la disolución

de agua y 90 g de glucosa del agua a la temperatura Aplicamos

16,6

un comportamiento

sión de vapor

K,

1,86

9

78 g/mol

masa molar = 129,6 g/mol

(Oe kg/mol)

O

=

2,3 9

el

iónica

de una sustancia

es soluble

°C -

ióni-

por lo tanto,

en la tabla

Temperatura de congelación (Oe al atm)

I Agua I Ácidoacético I Benceno I Ciclohexano

que l' -

de benceno

=

obtener

anterior.

efectiva).

de los que figuran

Dato: la sustancia

Uil

y la otra

son solutos

ideales;

ideal para determinar la masa molar crioscopia?

°

=

14,25 °C

74,66 mmHg

es poco acusado

7,65 mol/kg

que al cabo de

artificiales

es mayor y se reduce la molalidad ~

artificial,

=

. 7,65 mol/kg

Me = Ke m = 0,52 °C kg/mol

una en-

aún está líquida

disoluciones

= 0,153 rnol,

r' = 14,25 °C, podemos

la temperatura

Sabiendo

en el que hace una tem-

a O °C, comprobamos

un tiempo

cos y no actúan

refrescantes,

y la otra con edulcorante

algo inferior

Determina

la ecuación

dos procedimientos. dos botellas

9,5 9

son

El ascenso ebulloscópico

con cantidades

aplicando

pV = nRT, y luego seguiríamos como se ha indicado en los otros

• Si dejamos

= te -

del problema

que es la pro-

más fácil de medir, incluso

de soluto, hallaríamos

y 20 g de

es de 62 g/mol.

0,02 kg de agua

que te -

l'

donde la masa molar es igual a x q/rnol,

Conociendo

usado en

CH20H-CH20H)

Me = K¿ m = 1,86 °C kg/mol Sabiendo

1 mol

De forma parecida lo resolveríamos

de una disolución

Entonces:

xg

mol

que la presión

(anticongelante

0,153 mol

m =

La molalidad:

los moles, y luego calcularíamos

og

disdebe-

62 g/mol

Ken b

=Km=e

por tanto,

de una disolución

en b kg de disolvente

disueltos

en un disolvente

agua.

con la relación:

ebulloscópico.

de

a la del disolvente

iguale a la del sólido y aquel se congele.

por 9,5 g de etilenglicol

los automóviles

de

no volátil

La masa molar del etilenglicol Conociendo

Se hallaría

se

que la

con la temperatura

con respecto

un soluto

la temperatura

formada

no iónica.

por

de un líquido se hace igual

de vapor del disolvente;

de vapor del líquido

!;..

de vapor

puro?

osmótica,

Son las que tienen

que la congelación

su presión

¿qué crees que ocurrirá

congelación

sus concentraciones. La presión

Teniendo produce

a través de una membrana

ideal, obtenida

(e6H1206)

¿cuál sería la preal mezclar

si la presión

500 mL de vapor

de la mezcla es de 55,3 mmHg?

la ley de Raoult: po - p' = pOXs' 2,3 9

55,3 mmHg

=

- p'

180 g/mol

55,3 . --_~_--90 9 180 g/mol

+ _5_00---"'-g _ 18 g/mol

p' = 54,32 mmHg El ciclohexano,

por tener

una K, alta. Efectivamente,

llte = Kem, si Ke es alta, llte es también

alto y existirá

como menos

m

Averigua

error en su medida.

molar

ni

¿Qué pasaría

si se regara

con agua salada una planta

culti-

vada en maceta?

rn

120 g/mol

disuelto

Datos: Ke (ácido acético)

debido

de una disolución orgánico

de masa

en 250 9 de ácido acético.

= 3,07°e

kg/mol;

donde

por ósmosis, el agua de hay una disolución

El ascenso ebulloscópico

te (ácido acético)

es llte = Kem. Sustituimos

más

=.

las uvas pasas al meterlas al fenómeno

de ósmosis.

valores:

10,83 9

(en sal).

¿Por qué se hinchan Se hinchan

mustia, porque,

saldría al exterior

concentrada

de ebullición

10,83 g de un compuesto

= 118°e

La planta se volvería la misma

cuál será el punto

que contiene

l' -

en agua? Realizando

118°C

=

operaciones:

3,07 °C kg/mol

.

120g/mol 0,25 kg

l' = 119,11 "C.

3. Disoluciones

G

m

Un compuesto desconocido contiene 43,2 % de carbono, 16,6 % de nitrógeno, 2,4 % de hidrógeno y 37,8 % de oxígeno. La adición de 6,45 9 de esa sustancia en 50 mL de benceno (C6H6), cuya densidad es 0,88 g/cm3,hace bajar el punto de congelación del benceno de 5,51 °C a 1,25 0C. ¿Cuál es la fórmula molecular de este compuesto?

ffi

La diferencia entre las dos presiones osmóticas es: !1'lT= MRT = 0,1 mol/L . 0,082 atm L/mol K . 310 K = 2,5 atm

Dato: Kc (benceno) = 5,02°C kg/mol

La presión osmótica del suero es 2,5 atm inferior a la de los glóbulos rojos. Entonces pasará agua al interior del glóbulo rojo a través de la membrana celular, con lo que puede estallar.

Hallamos la fórmula empírica y, para ello primero, calculamos los moles de átomos de cada elemento: 43,2 g

---=--

12 g/mol

16,6g

---'--=--

rn

= 3,6 mol de carbono

= 1,186 mol de nitrógeno

14 g/mol 2,4g

A 37 °C, el plasma sanguíneo, isotónico con sus glóbulos rojos, tiene una concentración 0,3 M. Si lo introducimos en un suero salino hipotónico, de concentración 0,2 M, ¿qué es lo que sucederá?

Una muestra de 2 9 de un compuesto orgánico disuelto en 100 cm" de disolución se encuentra a una presión de 1,31 atrn, en el equilibrio osmótico. Sabiendo que la disolución está a O °C, calcula la masa molar del compuesto orgánico. Aplicamos la expresión de la presión osmótica:

-----'''-- = 2,4 mol de hidrógeno

1 g/mol

rr

37,8 9

----'--"--

16 g/mol

V

= 2,4 mol de oxígeno de donde:

Al dividir cada uno de los moles entre 1,186 (el valor menor), tenemos esta otra relación de números enteros: 3 mol de carbono, 1 mol de nitrógeno, 2 mol de hidrógeno y 2 mol de oxígeno. La fórmula empírica es C3N02H2,y su masa molar, de 84 g/mol.

n=-=

masa molar =

masa (g) del compuesto moles del mismo

masa molar = 342 g/mol 3

kg/g

masa molar = 173 g/mol Dividiendo ambas masas molares, observamos que la fórmula molecular es dos veces superior a la empírica; por tanto, la fórmula molecular del compuesto desconocido es C6N204H4• Si añadimos 12,5 9 de una sustancia no iónica a 100 cm" de agua, a 25 0(, la presión de vapor desciende desde 23,8 mmHg hasta 23,0 mmHg. Calcula la masa molar de la sustancia. Aplicamos la ley de Raoult:!1p = pOX,. Despejamos la fracción molar: X,

= --

23,8 mmHg - 23,0 mmHg =

pO

23,8 mmHg

=

0,034

100 9

=

18 g/m o

I = 5,6 mol de agua

X, = 0,034 =

n,

----=.-

n, + 5,6

12,5 9 x9 = --; x = 62,5 9 0,2 mol 1 mol

---

Así, la masa molar es 62,5 g/mol. La presión osmótica de una disolución, a 20 0(, es 4,2 atm. ¿Qué presión osmótica tendrá a 50 DC? Dividiendo las dos expresiones de presión osmótica, tenemos: 'lT¡

cRT¡

'lT2

cRT2

----

Sustituyendo valores y despejando: 4,2 atm

---

G

Químico

'lT2

Aplicamos la ecuación de la presión osmótica: 'lTV= nRT

de donde:

n

'lTV

=-

RT

=

(800/760) atm . 1 L 0,082 atm Umol K . 293 K

293 K

= --;

323 K

'lT2 = 4,6 atm

= 0,044 mol

Calculamos la masa molar con la siguiente relación: xg 1 mol '

459g ,

Entonces, la masa molecular será 45,9 u. Hallamos las cantidades de C, H y O. Para ello, establecemos las siguientes relaciones: 44 9 de CO2

2,248 9 de CO2

12 9 de C

x 9 de C

x = 0,613 9 de C

= 0,2 mol de sustancia

Hallamos la masa molar de la sustancia:

W

Se quiere saber la fórmula molecular de un líquido con respecto al cual se ha comprobado lo siguiente: «una disolución acuosa formada por 2,02 g del mismo en 1 L de disolución ejerce una presión osmótica de 800 mmHg a una temperatura de 20°C. Además, la combustión de 2,350 g de ese compuesto ha producido 2,248 9 de CO2 y 0,920 g de H20». Calcula su fórmula molecular.

2,02 9 0,044 mol

Calculamos los moles de sustancia, aplicando la expresión de la fracción molar:

n,

lilE

---=--=--'x=

Calculamos los moles de agua: nagua

2g 5,85 . 10-3 mol

---=--'-----'---

6,45 9

p" _ P

0,082 atm L/mol K . 273 K

RT

Hallamos la masa molar del compuesto orgánico sabiendo que:

5,51 °C - 1,25 °C =

masa molar = 5,02 °C kg/mol ----------:--0,88 g/mL . 50 mL . 10

1,31 atm' 0,1 L

'lTV

= 5,85 . 10-3 mol

Hallamos la masa molar del compuesto mediante la expresión !1tc = Kc m. Sustituimos valores:

~

n = MRT= -RT

18 9 de Hp 2 9 de H

_ 0,920 9 de H20 yg de H

y = 0,102 g de H masa (g) de oxígeno = 2,350 9 de compuesto - (0,613 + 0,102) g de carbono e hidrógeno = 1,635 9 de oxígeno Hallamos los moles de átomos de cada elemento: 0,613 9 de C 12 g/mol d e C

= 0,051 mol de átomos de C

0,102 g de H = 0,102 mol de átomos de H 1 gImo I de H 1,635 g de O --~I-d"--= 0,102 mol de átomos de O 16 gImo e O

+

Dividiendo entre el menor:

La fórmula empírica es (CHP2)n, y como: 45,9 g/mol

0,051 = 1 0,051

---'---"'---=

1

46 g/mol

0,102 = 2 0,051

entonces, la fórmula molecular es CH202•

0,102 = 2 0,051

Evaluación

(página80)

- ala la respuesta correcta en cada uno de los ejercicios:

7. La solubilidad de muchas sustancias sólidas:

Las partículas que forman una disolución:

a) Depende de la temperatura

a) Se pueden ver a través del microscopio.

b) Depende de lo que se agite.

b) Sedimentan al centrifugar

~

la disolución.

Una disolución contiene:

al 15 % en volumen, de etanol en agua,

a) Por cada 100

9 de disolución, 15 9 de etanol.

a) El agua se congela a más de ~

b) Por cada 100 mL de agua, 15 mL de etanol. e) Por cada 100 mL de disolución,

a) En 0,5 L de disolución, 28 g de KOH

a) Es 100°C a la presión de 1 atm. b) Es inferior al del agua destilada. ~

e) En 0,5 L de disolución, 56 9 de KOH Una disolución 2 molal contiene 1 mol de soluto en:

9 de disolvente.

b) 500

cm" de disolución.

6

a) No aumenta el volumen de disolución

en ninguno de

los lados.

S. La fracción molar de 5 9 de NaOH disueltos en 180 mL de agua destilada es: b) 0,98

e) Es superior al del agua destilada.

10. Una membrana semipermeable separa dos disoluciones: una formada por 0,01 mol de un soluto no iónico disuelto en 1/2 L de disolución y otra formada por 0,01 mol de otro soluto distinto, no iónico y disuelto en 1/2 L de disolución. En esta situación: ~

e) 500 cm' de disolvente.

a) 1

b) Disminuye la presión de vapor del agua.

9. El punto de ebullición del agua del grifo:

15 mL de etanol.

b) En 1 L de disolución, 28 g de KOH

° "C.

e) Se favorece la evaporación del agua.

3. Una disolución acuosa de KOH 0,5 M, contiene:

a) 500

e) Depende de la temperatura.

S. Al añadir azúcar al agua pura:

e) Atraviesan todos los filtros.

y de la presión.

b) La presión osmótica a 20 O( es de 0,48 atm. e) Se pueden hallar las masas molares de cada soluto.

~ e) 0,01

A 950 mL de agua se le añade 50 mL de ácido clorhídrico del 37,5 % Y densidad de 1,19 g/mL, entonces la molaridad de esta disolución es de: a) 0,5 M

~ b) 0,6 M

e) 0,7 M

3. Disoluciones

_