Soluciones. Una solución se define como una mezcla homogénea de un soluto (especie que se encuentra en menor cantidad) con un solvente (la especie que.

Diapositiva 1 Soluciones Diapositiva 2 Una solución se define como una mezcla homogénea de un soluto (especie que se encuentra en menor cantidad) con un solvente (la especie que está en mayor cantidad y que disuelve al soluto). El aire, el agua de mar y la tierra, son mezclas y de ellas es solución ¿Cuál es? Una solución se define como una mezcla homogénea de un soluto (especie que se encuentra en menor cantidad) con un solvente (la especie que está en mayor cantidad y que disuelve al soluto). El aire, el agua de mar y la tierra, son mezclas y de ellas es solución ¿Cuál es? Diapositiva 3 SOLUCIONES La solución es la mezcla que esta constituida por dos o más componentes y que se encuentra en estado líquido. Por ejemplo : SOLUCIONES La solución es la mezcla que esta constituida por dos o más componentes y que se encuentra en estado líquido. Por ejemplo : El agua de mar es una mezcla que se forma por la combinación de agua y de sales de Na, K, Mg y Ca, en una concentración del 3.5 %. Diapositiva 4 SOLUCIONES Eso significa que vivimos en un planeta compuesto por enormes cantidades de solución acuosa. En la solución, el solvente es la fracción líquida y el soluto es lo que se disuelve, por ejemplo: la sal (NaCl) en el agua de mar, el alcohol (Etanol) en la cerveza y el gas (CO 2 ) en los refrescos. SOLUCIONES Eso significa que vivimos en un planeta compuesto por enormes cantidades de solución acuosa. En la solución, el solvente es la fracción líquida y el soluto es lo que se disuelve, por ejemplo: la sal (NaCl) en el agua de mar, el alcohol (Etanol) en la cerveza y el gas (CO 2 ) en los refrescos. Diapositiva 5 SOLUCIONES El solvente común en las tres soluciones es el agua, que por su abundancia e importancia, se le conoce como "solvente universal". Para referirnos al estado físico de los componentes se usa la expresión soluto-solvente ; que puede ser sólido - liquido (S/L), líquido - liquido (L/L) o gas -líquido (G/L), siendo en todos los casos, el solvente, el denominador de la expresión. SOLUCIONES El solvente común en las tres soluciones es el agua, que por su abundancia e importancia, se le conoce como "solvente universal". Para referirnos al estado físico de los componentes se usa la expresión soluto-solvente ; que puede ser sólido - liquido (S/L), líquido - liquido (L/L) o gas -líquido (G/L), siendo en todos los casos, el solvente, el denominador de la expresión. Diapositiva 6 Solución Soluto Solvente Soluto Solución (H 2 O) Diapositiva 7 Molécula de Agua Diapositiva 8 Puentes de Hidrógeno Diapositiva 9 CARACTERÍSTICAS Las características principales para que una solución sea homogénea, son: el tamaño de partícula (del soluto) y la afinidad del soluto por el solvente. 1)Tamaño de partícula: cuando el tamaño de partícula es pequeño (< 1nm), es decir, los solutos son moléculas de bajo peso molecular (como sales y azucares). CARACTERÍSTICAS Las características principales para que una solución sea homogénea, son: el tamaño de partícula (del soluto) y la afinidad del soluto por el solvente. 1)Tamaño de partícula: cuando el tamaño de partícula es pequeño (< 1nm), es decir, los solutos son moléculas de bajo peso molecular (como sales y azucares). Diapositiva 10 CARACTERÍSTICAS 2) Afinidad del soluto por el solvente: dependiendo de la polaridad de las moléculas de soluto y de solvente se tienen fuerzas de atracción que favorecen la solubilización del soluto. bajo el principio de : “lo semejante disuelve lo semejante” CARACTERÍSTICAS 2) Afinidad del soluto por el solvente: dependiendo de la polaridad de las moléculas de soluto y de solvente se tienen fuerzas de atracción que favorecen la solubilización del soluto. bajo el principio de : “lo semejante disuelve lo semejante” Diapositiva 11 solutosolventeejemplo Ionico (NaCl) Polar (agua) Agua de mar Polar (azúcar) Limonada No Polar (grasa) No Polar (gasolina) Pinturas AFINIDAD AFINIDAD Diapositiva 12 Solución y sus componentes Una solución es una mezcla homogénea compuesta por un soluto disuelto en un solvente. El soluto es el componente presente en menor cantidad. El solvente es el componente presente en mayor cantidad. Por ejemplo, una cuchara de azúcar disuelta en un vaso de agua forma una solución acuosa en donde el azúcar es el soluto y el agua el solvente o disolvente. Se da el nombre de solución acuosa a toda solución en donde el solvente es el agua. Una solución es una mezcla homogénea compuesta por un soluto disuelto en un solvente. El soluto es el componente presente en menor cantidad. El solvente es el componente presente en mayor cantidad. Por ejemplo, una cuchara de azúcar disuelta en un vaso de agua forma una solución acuosa en donde el azúcar es el soluto y el agua el solvente o disolvente. Se da el nombre de solución acuosa a toda solución en donde el solvente es el agua. Diapositiva 13 . El soluto y el solvente en una solución pueden existir como moléculas o como iones. Por ejemplo, cuando el azúcar se disuelve en agua, el azúcar entra en la solución en forma de moléculas. Cuando el cloruro de sodio se disuelve en agua se separa en iones cloruro y iones sodio. En ambos casos tanto las moléculas como los iones del soluto están rodeados por moléculas de agua en la solución El soluto y el solvente en una solución pueden existir como moléculas o como iones. Por ejemplo, cuando el azúcar se disuelve en agua, el azúcar entra en la solución en forma de moléculas. Cuando el cloruro de sodio se disuelve en agua se separa en iones cloruro y iones sodio. En ambos casos tanto las moléculas como los iones del soluto están rodeados por moléculas de agua en la solución Diapositiva 14 Solubilidad Diapositiva 15 Proceso de solvatación Burns, R. (1996) Diapositiva 16 solvatación Diapositiva 17 Electrolitos Una sustancia que se rompe en iones cuando se disuelve al formar una solución se conoce como electrolito y es capaz e conducir la corriente eléctrica. Cuando la sustancia no se ioniza se le llama no electrolito. Una sustancia que se rompe en iones cuando se disuelve al formar una solución se conoce como electrolito y es capaz e conducir la corriente eléctrica. Cuando la sustancia no se ioniza se le llama no electrolito. Diapositiva 18 Factores que afectan la solubilidad Propiedades del soluto y el solvente: Los compuestos iónicos son solubles en los solventes polares, los compuestos covalentes (no polares) son solubles en solventes no polares. “Lo semejante disuelve lo semejante” Temperatura: Soluciones de un gas en un líquido, la solubilidad disminuye con el aumento de temperatura. Soluciones de sólidos en un líquido generalmente la solubilidad aumenta al aumentar la temperatura. Diapositiva 19 Factores que afectan la velocidad de disolución Tamaño de la partícula: A menor tamaño de partícula del soluto mayor velocidad de disolución. Velocidad de agitación: La velocidad de disolución del soluto aumenta por la agitación. Temperatura: A mayor temperatura mayor velocidad de disolución. Diapositiva 20 Tipos de soluciones Solución no saturada: Es aquella en donde hay menos soluto del que puede ser disuelto a una temperatura dada ( diluida y concentrada ). Solución Saturada: Es aquella que contiene tanto soluto como pueda ser disuelto a una temperatura dada. Solución sobresaturada: Es una solución inestable en la cual hay más soluto en solución de lo que normalmente existe a una temperatura dada. Si se realiza algún proceso de cristalización, todo el exceso del soluto se precipita, dejando una solución saturada. Diapositiva 21 Tipos de soluciones Brown, T. et al. (1991) Diapositiva 22 Soluciones Diapositiva 23 SINO SI Diapositiva 24 Sólido iónico + agua  Solución iónica que conduce la electricidad y se la denomina solución electrolítica Sólido molecular + agua  Solución que no conduce la electricidad y se la denomina solución no electrolítica Diapositiva 25 Solubilidad La solubilidad de una sustancia en un solvente es la concentración de su disolución saturada. Se la expresa en: g de soluto/ 100 ml de agua. La solubilidad de una sustancia en un solvente es la concentración de su disolución saturada. Se la expresa en: g de soluto/ 100 ml de agua. Diapositiva 26 Preparación de soluciones Diapositiva 27 Diapositiva 28 Soluciones Mezclas homogéneas de dos o más componentes. Componentes Mayor proporción  solvente Menor proporción  soluto Concentración: indica la cantidad de soluto presente en una dada cantidad de solvente o una dada cantidad de solución. Solución saturada: es una solución que no puede disolver mayores cantidades de soluto. Una solución saturada está en equilibrio con el soluto sólido. Solubilidad: concentración de soluto de la solución saturada. Diapositiva 29 Unidades de concentración % p/p o % en masa: g de soluto en 100g de solución. m sto = g de soluto presentes en m soln g de solución. Diapositiva 30 Unidades de concentración Partes por millón: g de soluto en 10 6 g de solución. m sto = g de soluto presentes en m slon g de solución. Diapositiva 31 Molaridad: moles de soluto en 1 litro de solución. n sto = N ro de moles de soluto presentes en nl soln litros de solución. Diapositiva 32 Formaridad: peso formula g de soluto en 1 litro de solución. Diapositiva 33 Molalidad: moles de soluto en 1 kg de solvente. Diapositiva 34 El proceso de disolución Puede ocurrir con reacción química o sin reacción química. Ejemplos de disolución con reacción: Entalpía de solución Diapositiva 35 Sal en H 2 O Metanol en H 2 O Diapositiva 36 Factores que afectan la solubilidad Interacciones soluto-solvente Lo semejante disuelve lo semejante Diapositiva 37 Efecto de la temperatura Compuestos iónicos Diapositiva 38 Gases Diapositiva 39 Efecto de la presión La presión no afecta la solubilidad de líquidos y sólidos pero sí la de los gases: Ley de Henry Solubilidad del gas en el solvente dado Presión del gas sobre la solución Constente de Henry ¿De qué depende? Diapositiva 40 PROPIEDADES COLIGATIVAS DE LAS SOLUCIONES Diapositiva 41 Propiedades coligativas Son aquellas propiedades físicas de las soluciones que dependen más bien de la cantidad de soluto que de su naturaleza. Diapositiva 42 Cuatro son las propiedades coligativas: ]Disminución de la presión de vapor ]Disminución del punto de congelación ]Aumento del punto de ebullición ]Presión osmótica Diapositiva 43 Disminución de la presión de vapor Cuando se agrega un soluto no volátil a un solvente puro, la presión de vapor de éste en la solución disminuye. P solución < P solvente puro  P = P° - P Diapositiva 44 Ley de Raoult P A = X A P° A P A : Presión de vapor del componente A X A : Fracción molar de A P° A : Presión de vapor de A puro Diapositiva 45 Para un soluto no volátil:  P = P° A X B donde:  P : Disminución de la presión de vapor X B : fracción molar del soluto B no volátil P° A : presión de vapor del solvente A puro Diapositiva 46 Presión de vapor del solvente X disolvente X soluto 0 0 01 1 P° solvente Ley de Raoult para una solución ideal de un soluto en un líquido volátil. La presión de vapor ejercida por el líquido es proporcional a su fracción molar en la solución. Diapositiva 47 ... aplicación Calcule el descenso de la presión de vapor de agua, cuando se disuelven 5.67 g de glucosa, C 6 H 12 O 6, en 25.2 g de agua a 25°C. La presión de vapor de agua a 25°C es 23.8 mm Hg ¿Cuál es la presión de vapor de la solución? Diapositiva 48 ... aplicación El naftaleno C 10 H 8, se utiliza para hacer bolas para combatir la polilla. Suponga una solución que se hace disolviendo 0,515 g de naftaleno en 60,8 g de cloroformo CHCl 3, calcule el descenso de la presión de vapor del cloroformo a 20°C en presencia del naftaleno. La p de v del cloroformo a 20°C es 156 mm Hg. Se puede suponer que el naftaleno es no volátil comparado con el cloroformo. ¿Cuál es la presión de vapor de la solución? Diapositiva 49 Para una solución ideal: Si los componentes son los líquidos A y B: P solución = P° A X A + P° B X B P solución : Presión de la solución ideal P° A y P° B : Presiones de vapor de A y B puros X A y X B : Fracciones molares de A y B Diapositiva 50 Presión de vapor XAXA 0 1 10 0 P° A XBXB P° B PBPB PAPA P total = P A + P B Ley de Raoult para una solución ideal de dos componentes volátiles. Izquierda: B puro Derecha: A puro 0 Diapositiva 51 ... aplicación Una solución líquida consiste en 0,35 fracciones mol de dibromuro de etileno, C 2 H 4 Br 2, y 0,65 fracciones mol de dibromuro de propileno, C 3 H 6 Br 2. Ambos son líquidos volátiles; sus presiones de vapor a 85°C son 173 mm Hg y 127 mm Hg, respectivamente. Calcule la presión de vapor total de la solución. Diapositiva 52 Presión de vapor del solvente (torr) 760 Sólido Líquido Gas TfTf TeTe Temperatura (°C) T f solución T f solvente puro Solución Solvente puro T e solvente puro T e solución DIAGRAMA PUNTO FUSIÓN Y PUNTO EBULLICIÓN SOLVENTE PURO - SOLUCIÓN Diapositiva 53 DISMINUCIÓN DEL PUNTO DE CONGELACIÓN Cuando se agrega un soluto no volátil a un solvente puro, el punto de congelación de éste disminuye. Pto. Cong. solución < Pto. Cong. solvente puro Diapositiva 54  T f = K f m Donde:  T f = Disminución del punto de congelación K f = Constante molal de descenso del punto de congelación m = molalidad de la solución  T f = T f solvente - T f solución Diapositiva 55 AUMENTO DEL PUNTO DE EBULLICIÓN Cuando se agrega un soluto no volátil a un solvente puro, el punto de ebullición de éste aumenta. Pto. Eb. ss > Pto. Eb. solvente puro Diapositiva 56  T e = K e m Donde:  T e = Aumento del punto de ebullición K e = Constante molal de elevación del punto de ebullición m = molalidad de la solución  T e = T e solución - T e solvente Diapositiva 57 Algunas propiedades de disolventes comunes I Solvente Pe (°C) K b (°C/ m )Pf(°C) K f (°C/ m ) Agua 100,0 0,512 0,0 1,86 Benceno 80,1 2,53 5,48 5,12 Alcanfor 207,42 5,61178,4 40,00 Fenol 182,0 3,56 43,0 7,40 Ac. Acético 118,1 3,07 16,6 3,90 CCl 4 76,8 5,02- 22,3 29,8 Etanol 78,4 1,22 - 114,6 1,99 Diapositiva 58 ... aplicación Una solución acuosa de glucosa es 0.0222 m ¿cuáles son el punto de ebullición y el punto de congelación de esta solución? ¿Cuántos gramos de etilenglicol, CH 2 OHCH 2 OH, se deben adicionar a 37.8 g de agua para dar un punto de congelación de - 0.150°C? Se disolvió una muestra de 0.205 g de fósforo blanco en 25.0 g de CS 2 Se encontró que la elevación del punto de ebullición de la solución de CS 2 fue 0.159°C. Cuál es el peso molecular del fósforo en solución? ¿cuál es la fórmula del fósforo molecular? Diapositiva 59 PRESIÓN OSMÓTICA Osmosis Normal Agua puraDisolución  > P Diapositiva 60 PRESIÓN OSMÓTICA Agua puraDisolución P >  Osmosis inversa P Diapositiva 61 Se define la presión osmótica como el proceso, por el que el disolvente pasa a través de una membrana semipermeable, y se expresa como:  = n R T V R= 0.0821 atm L / (mol K) Como n/V es molaridad (M), entonces:  = M R T Diapositiva 62 Ejercicios 4Una disolución contiene 1 g de hemoglobina disuelto en suficiente agua para formar 100 mL de disolución. La presión osmótica a 20ºC es 2.72 mm Hg. Calcular: a)La molaridad de la hemoglobina. b)La masa molecular de la hemoglobina. Diapositiva 63 Ejercicios 4¿Qué presión osmótica ejercerá una solución de urea (NH 2 CONH 2 ) en agua al 1%, a 20ºC?. Considere que 1000 g corresponde aproximadamente a 1 L de solución. 4¿Qué concentración en g/L habría de tener una solución de anilina en agua, para que su presión osmótica a 18ºC sea de 750 mm Hg? (PM= 93.12) Diapositiva 64 Propiedades Coligativas de los electrolitos Un electrolito es una sustancia que disuelta en agua conduce la corriente electrica. (son electrolitos aquellas sustancias conocidas como ácidos, bases y sales). Para las disoluciones acuosas de electrolitos es necesario introducir en las ecuaciones, el factor i Diapositiva 65 Ejemplo Estimar los puntos de congelación de las disoluciones 0.20 molal de: a)KNO 3 b)MgSO 4 c)Cr(NO 3 ) 3 El punto de congelación del HF 0.20 m es -0.38ºC. ¿estará disociado o no? Diapositiva 66