SOLUCIONES ( 2 DE BGU) REALIZAR CINCO EJEMPOLOS DE SOLUCIONES PROPUESTOS AL FINAL DE ESTE TEXTO

SOLUCIONES

Una solución es una fase que consta  de dos o más componentes en proporciones variables dentro de ciertos límites, en donde no existen  evidencias de sedimentación las cuales se pueden separar mediante pro ceñimientos físicos
Características

• Son sistemas óptimamente homogéneos.
• Sus componentes son separables mediante procedimientos físicos.
• Sus componentes entran en proporciones variables dentro de ciertos límites.
• Sus propiedades dependen de los componentes que la forman y de la proporción en que estos se encuentran.
• No se observan evidencias de sedimentación  o separación.

Componentes de una solución.
Los componentes de una solución son las diferentes sustancias que intervienen en la misma, a estos se le ubican en dos grupos por conveniencia que son

• Solvente o disolvente
• Soluto

Solvente: es la sustancia que actúa como medio de dispersión  es decir la sustancia que disuelve el soluto.
Soluto: es la sustancia que disuelve.
Tipos de Soluciones

• Por su concentración.  Diluidas,  concentradas, saturadas y sobresaturadas.

Diluidas: Poco soluto en cierto volumen de solución.
Concentradas: mayor cantidad de soluto en la misma cantidad de solvente.
Saturada: Es aquella que contiene la cantidad de soluto que podría estar en equilibrio con un exceso de soluto a esa temperatura.
Sobresaturada: contiene en disolución mayor cantidad de soluto que la que corresponde a una solución saturada a una temperatura dada.
Principales sustancias solubles en agua.

• Todos los Nitratos.
• Todos los acetatos
• Todos los cloruros, bromuros, y yoduros.
• Todos los sulfatos
• Todas las sales de sodio, potasio, y amonios.

Principales sustancias insolubles en agua.

• Todos los hidróxidos, excepto los de los metales alcalinos.
• Todos los carbonatos y fosfatos normales son insolubles.
• Todos los sulfuros excepto los metales alcalinos térreos.

Concentración de las soluciones.
Es la cantidad de sustancias disuelta por peso o volumen de solución o solvente

Se expresa en Unidades Físicas y Unidades Químicas.

Unidades físicas: Se expresa en %
Suelen utilizarse  en las siguientes formas de expresión que utilizan tanto por ciento %

• % en masa – volumen : ( % m/v )
• % en masa – masa :      ( % m /m)
• % volumen – volumen : ( % v/ v )

• % en masa – volumen: (% m/v) indica el número de gramos  de soluto en 100  mL de solución Ejemplo. Si decimos  una solución al  7% en m/v significa que por cada  100 mL de solución hay 7 gramos de soluto disueltos

Problema: Se desea preparar 50mL de solución de NaCl, cuya concentración sea 5% m/v ¿Qué cantidad de sal (soluto) debe medirse en una balanza?.
Veamos pues como se resuelve el problema.

1.- Datos. ( son los que nos dan en el problema)
Volumen de la solución: 50 mL
Concentración de la solución: 5% m/v
Masa del soluto NaCl  se desconoce
2.- Factores de conversión: se utiliza la que nos convenga para introducir gramos de NaCl y elimine los mL de soluciona si tenemos los siguientes.
f_{1     =} 5g de NaCl f₂ =100 mL de solución
100 mL de solución                                                              5g de NaCl
En este caso la formula del factor de conversión seria:
La masa en gramo de la sustancia x el factor de conversión conveniente = m, g de NaCl = 50 mL de solución  x el factor de conversión. Así tenemos:
m , g de NaCl = 50 mL de solución   x     5 g de NaCl____
100 mL de solución
m, g de NaCl = 2,5 g de NaCl
% masa- masa (% m/m) :  indica el número de g de soluto en 100g de solución  ejemplo una solución al 3% en masa significa que por cada 100 g de solución hay 3 g de soluto disuelto.
Ejemplo: Se disuelven en 40g de agua 15 g de NaCl ¿Cuál es la concentración (%m/m)  de la solución?
Datos
Masa del solvente: (H₂O) = 40g
Masa del soluto: (NaCl) = 15g
Masa de la solución: 55g
Concentración (m/m) se desconoce ósea la incógnita?
Factores de conversión conveniente: se utiliza el que elimine la solución. Veamos pues cual nos conviene.
f₁ = 15 g de NaCl f₂ =  55g de solución
55g de solución                                        15 g de NaCl

Asi tenemos: c% m/m =  100g de solución x factor de conversión
c% m/m =  100g de solución x   15 g de NaCl =  c% m/m = 27,27
55g de solución
Lo cual indica que 27,27 g de NaCl están disuelto en 72,73 g de agua

• % volumen – volumen : ( % v/ v ) : indica el número de mL de soluto en 100 mL de solución, se utiliza específicamente  en aquella soluciones en las cuales tanto el soluto como el solvente son liquidos. Por ejemplo  una solución de 70% de alcohol  significa que por cada 100mL de solución  70mL son de alcohol.

Ejemplo. Se disuelven 28 mL de alcohol en 120 mL de agua. Calcular la concentración de la solución sabiendo que el volumen de la solución es igual a(la suma de los volúmenes componentes)

Datos
Volumen del soluto (Alcohol) = 28 mL
Volumen del solvente (agua) = 120 mL
Volumen de la solución (soluto + solvente) 148mL
Concentración (%v/v) =   ?
Factores de conversión

F_{1 =}     28 mL alcohol f_{2  =} 148 mL de solución
148 mL de solución                               28 mL de alcohol
C% v/v = 100 mL de solución  x      28 mL alcohol
148 mL de solución
C% v/v = 18,92% v/v
PROBLEMAS PROPUESTOS

1. Si a 2,5 g de sal común se la  añade agua hasta completar 125 mL de solución ¿ cuál  será la concentración % m/v de la solución  R= 2% m/v
2. Se requieren 250mL de solución de alcohol cuya concentración sea al 30% v/v ¿qué volumen de alcohol (soluto) debe medirse? R= 75mL
3. ¿Qué cantidad de soluto se necesitará para preparar 90g de solución de KMnO₄ al 40% en m/m R0 36g.
4. ¿Qué cantidad de solvente se necesita para preparar 180g de una solución al 15% en m/m R= 153g.
5. ¿ Qué cantidad de ácido clorhídrico al 70% en v/v  se necesitará para preparar 200mL de una solución para limpiar pocetas? R= 140mL
6. ¿Qué cantidad de alcohol  se tendrá que añadir al agua para preparar 500mL de solución al 5% en v/v R= 25mL

Unidades Químicas.

• Molaridad
• Normalidad
• Fracción Molar
• Molalidad.
• Parte por millón.

Molaridad. Es el número de moles de soluto por cada litro de solución.
Formula: M      __Número de mol de soluto_
Peso molecular x litro de solución
Pasos para calcular la molaridad:

1. Se estudia el problema detenidamente y se observa que nos dan y que nos piden.
2. Se colocan los datos, tomando en cuenta los elementos que  conforman la fórmula.
3. se determina el peso atómico de cada elemento multiplicado por el número de veces que aparece en la fórmula.
4. si la solución esta en mililitros se lleva a litros es decir se utiliza para ello la siguiente fórmula. V __mL

1000

1. Se aplica la fórmula General

Normalidad : Es la concentración expresada  en equivalente en gramos de soluto disuelto en litro de solución.
Fórmula N  =    equivalente gramos de soluto
Litro de solución

Pasos.

1. se observa si en el problema nos dan el equivalente en gramos, si no lo dan se calcula mediante la siguiente fórmula.

1. Equivalente en gramos en            P. equi. =            peso de A

Peso especifico de A

1. Se observa si en el problema nos dan el peso específico, si no lo dan se calcula utilizando la siguiente fórmula.

Peso especifico                       P.M de A
Número equivalente( Número de Hidrogeno)

1. una vez conseguido todo lo anterior se sustituye en la fórmula general.

Nota: se debe recordar que si la solución esta dada en mililitros se debe llevar a litros.
Fracción Molar: se define como la fracción de moles de cada componente que hay en un mol de solución. Se calcula dividiendo el número de moles de cada compuesto entre el número total de moles es decir soluto + solvente.
Fórmula X_s moles de soluto o puede encontrar la siguiente fórmula
Moles totales
X_s   n₁
n_{1 +}n₂
Parte por millón:  se define como la cantidad  de soluto   presente en  una solución, es muy pequeña o esta muy diluida.
Formula: P_{pm        1 parte del soluto
10}^{6 parte de la solución}

PROBLEMA RESUELTOS Y EJERCICIOS

1.- ¿ Cuál es la Molaridad de una solución de Glucosa C₆H₁₂O₆ que se preparo        disolviendo 80g  de glucosa en agua hasta completar 300 mL.
DATOS            PESO MOLECULAR DE LA GLUCOSA     LLEVAR  mL a L
C = 12g                        C     12 x 6   = 72                                          V    300mL
H =   1g                        H      1 x12   = 12                                                  1000
O = 16g                        O     16 x 6   = 96
Se sustituye en la fórmula
M             gramos de soluto M              80 gramos =  1,48 mL

1. P.M de soluto x Litro de solución                  180 gramos x 0,3 L

EJERCICIOS PROPUESTOS.

1.-¿ Cual es la molaridad de una solución que se prepara disolviendo 120 gramos de urea ( PM= 60g/mol)  en suficiente agua hasta completar 750 mL de solución?        R = 2,66
2.-¿ Cual será la molaridad de una solución que contiene 20 gramos de cloruro de sodio NaCl en 5 litros de solución ?   R = 0.068 mol.
3.-¿ cuál es la molaridad de una solución que se prepara disolviendo 50gramos de urea ( PM = 60g/mol) en suficiente agua hasta completar 850mL de solución?
R = 0,98.

1. Calcular la molaridad de la disolución.

Solución: 15.2 M
5.- Calcular la molaridad de una disolución preparada al mezclar 75 ml. de una disolución de ácido clorhídrico 0,5 M con 75 ml. de una otra  0,05 M.
Se suponen los volúmenes adictivos.
Solución: 0.276 M
29 gramos de H₂SO₄ se disuelven en 450mL de agua ¿ cual será la Normalidad de la solución?
Datos                            Incógnitas             formulas
H = 2 x 1    =   2           Nº equivalente        N     N. equivalente de A

1. Especifico                    litro de solución

O = 4 x 16 =  64

1. N. equivalente =    Peso de A

98gramo                                                      P. e de A
Peso esp.    =  P.M de A
2 equivalente
SOLUCION.
Se calculan las incógnitas.
P. especifico =  P.M de H₂SO_{4 98 gramos =    49 gramos / equivalente mol}
2 equivalente         2 equiv.
Nº equivalente = 29 gramos = 0,59 equivalente
49 gramos
Se convierten los mL a litros   V =  450 mL =  0,45 Litros
1000 L
Se sustituye en la fórmula General
N = 0,59 equivalente =  1.31 Normal
0,45 Litro
PROBLEMAS PROPUESTOS.

1.-Determine la Normalidad de una solución de HCl  que contiene 0,2 equivalente del ácido en 2 litros de solución.
2.-Cual sera la Normalidad de una solución que contiene 28 gramos de NaOH disuelto en 300 mL de solución  Peso atomico ( Na: 23, H : 1, O: 16 ).
3.- Determine la Normalidad de una solución que contiene 12,25 gramos de ácido sulfúrico en 1000 mL de solución.
4.- cual será la Normalidad de una solución de una solución que contiene 21 gramos de KOH en 5 Litros de solución.  P.M de KOH 56 gramos/mol
5.- ¿Cuál es la normalidad de una solución que contiene 250 g de CaCl₂ en 1500 mL de solución?.

1. 6.-   hallar la normalidad y molaridad de 2 L que contiene 400 g de NaOH

Calcular la fracción molar de la siguiente mezcla 70 gramos de agua oxigenada H₂0₂ en 700 gramos de agua H₂O
Solución :
Se calcula el P.M  del H₂O₂ y H₂O
PM  H₂O₂ = 34g/mol y del   H₂O  = 18 g/ mol
Luego se calcula los moles del soluto mediante la siguiente formula.
Nº de moles de soluto     gramos de A
P.M de A
Sustituyendo Nº de moles de soluto =   70 gramos 2,05 mol
34 gramos/mol
Sustituyendo Nº de moles de solvente =   700 gramos 38,88 mol
18 gramos/mol
Fracción Molar del soluto Nº de moles de soluto =  2,05 mol = 0,050 mol
Nº totales de moles          40,93mol
O también se usa la siguiente fórmula  X₂ =  n_{2___}
n₁ + n₂
donde  n₁ es el número de moles del solvente y n₂ es el numero de moles del soluto
Fracción Molar del solvente Nº de moles de solvente =  38,88 mol = 0,949 mol
Nº totales de moles          40,93mol
O también se usa la siguiente fórmula   X₁ =  n_{1__}
n₁ + n₂
Al sumar ambas debe dar 1 o aproximadamente 1 de lo contrario esta malo.
0,050 + 0,949 = 0,999 .
2.- calcular la fracción molar de la siguiente mezcla 30gramos de HNO₃ en 120gramos de H₂O peso atómico H= 1g , N0 14g, O = 16 g.
3.-una solución fue preparada disolviendo 20 gramos de cloruro de potasio en 60 gramos de agua  determinar la fracción molar de cada componente.

RESUELVA Y PRACTIQUE LOS SIGUIENTES EJERCICIOS

1. ¿Cuántos gramos de NaCl hay en 250 mL de una solución 2,5 N?

1. ¿Qué volumen de solución 0,75N  podría prepararse con 500 g de Na₂SO₄?

1. ¿Cuál es la normalidad de una solución que contiene 250 g de CaCl₂ en 1500 mL de solución?

1. ¿Cuántos gr de BaCl₂ se necesita para preparar 1500 mL de una solución 1,5 N?

1. ¿Cuántos gr de KOH  se necesitarán para preparar 2,5 L de una solución de KOH 6.0 N?

1. calcule  la Molaridad y molalidad de una solución de K₂CO₃, que contiene 22% en peso de la sal y tiene una densidad de 1,24 g/mL

1. ¿Cuántos gr de sulfato cúprico pentahidratado  se necesitarán para preparar una  litro de solución 2,0M?

1. ¿cuál es la molaridad de una solución que contiene 25.0 g de K₂CrO₄ disueltos en cantidad de agua suficiente para tener  300 mL de solución?

1. Realice una tabla  que muestre el número de gramos necesarios de cada uno de los siguientes compuestos para hacer un litro de solución: 1,0 M, 1,0 N, 2,0 N, 3,0 N: NaOH, Ca(OH)₂; Al(OH)₃; HCl; H₂SO₄ y H₃PO₄

1. calcule la molalidad de una solución que contiene 441 g de HCl disueltos en 1500 g de agua

1. Una disolución de alcohol etílico C₂H₅OH; en agua es de 1.54 molal. ¿Cuántos gramos de alcohol etílico estarán disueltos en 2.5 kg de agua?

1. Se forma una solución de 150 mL de volumen, disolviendo 6.0 g de la sal CuSO_{4 x} 5H₂O en suficiente cantidad de agua, calcular la normalidad de la solución.

1. ¿Cuántos gramos de CaCO₃ se halla disuelto en 250 mL de una solución 2M de éste?

1. ¿Cuál es la molalidad de una disolución que contiene 20.0 g de azúcar (C₁₂H₂₂O₁₁) disueltos en 125 g de agua?

1. hallar la normalidad y molaridad de 2 L que contiene 400 g de NaOH

1. ¿Cuántos gramos de NaCl hay en 250 mL de una solución 2.5 M?

1. ¿Qué volumen de solución 0.75 M podría prepararse con 500 g de Na₂SO₄?

1. ¿Cuál es la M y N de una solución que contiene 250 g de CaCl₂ en 1500 mL de solución?

1. ¿Cuál es la molalidad de una solución en donde 250 g  de CaCl₂ se disolvieron en 1500 g de agua?

1. Cuantos gramos de cada uno, H₃PO₄ y Ca(OH)₂ se necesita para preparar 250 ml de solución 0.10 N

1. Calcule la N y M  de una solución que contiene 275 g de KOH en 800 mL de solución

1. ¿Cuántos mL de solución 0.50 N se puede prepara con 50 g de NaOH?

1. ¿Cuál es la concentración de cada una de las siguientes soluciones en términos de N:
   1. HCl 6.00 M
   2. BaCl₂ 0.75 M
   3. H₂S 0.20 M