Una disolución es una mezcla homogénea de dos o más componentes. El que está en menor proporción se llama soluto y el que está en mayor proporción se llama disolvente. El aire y el agua del mar son ejemplos de disoluciones. El estado físico del soluto y del disolvente puede variar. Nosotros estudiaremos fundamentamente las disoluciones sólido-líquido y líquido-líquido.
En este vídeo podéis ver cómo se produce la disolución del cloruro sódico (sal de mesa) en agua:
Una disolución está diluída cuando tiene poco soluto en relación al disolvente y está muy concentrada cuando la proporción de soluto respecto al disolvente es mayor. Existen diferentes formas de expresar la concentración de una disolución. Las más empleadas son:
a) gramos por litro: indica la masa del soluto expresada en gramos disuelta en cada litro de disolución. Se usa para disoluciones de solutos sólidos y disolventes líquidos. Su cálculo es inmediato.
nº de gramos de soluto
g/l = ---------------------------------------
volumen de disolución en litros
b) % masa: es la masa de soluto que hay en 100 g de disolución.
nº gramos de soluto
% masa (m/m)= ----------------------------- x 100
masa de disolución
Cuando se expresa en % m/m generalmente se debe conocer la densidad de la solución por cuanto lo común al preparar una solución es tener como dato la masa o volumen de soluto y el volumen total de solución.
Ejemplo
Se disuelven 2 g de un soluto, llevando el volumen final a 500 ml.
¿Cual será la concentración expresada en % m/ V y % m/m?
% m/V = 2 / 500x 100 = 0,4 % m/V
Ahora si se quiere expresar el % m/m, es necesario averiguar cual es la masa de los 500 solución para lo que se requiere conocer la densidad. Si esta fuera 1,2g/ml, se tendría: 500 ml x 1,2 g/ml =600 g
% m/m = 2 /600 x 100 = 0,33 % m/m
c) % volumen: es el volumen de soluto que hay en 100 ml de disolución.
volumen de soluto
% volumen (v/v) = ------------------------------- x 100
volumen de disolución
volumen de soluto
% volumen (v/v) = ------------------------------- x 100
volumen de disolución
d) % masa/volumen: es la masa de soluto que hay en 100 ml de disolución.
nº gramos soluto
% (m/v) =------------------------------ x 100
volumen de disolución
nº gramos soluto
% (m/v) =------------------------------ x 100
volumen de disolución
e) molaridad: número de moles de soluto por litro de disolución.
número de moles de soluto g de soluto/ Peso molecular
Molaridad (M) = --------------------------------- = -------------------------------------------
número de moles de soluto g de soluto/ Peso molecular
Molaridad (M) = --------------------------------- = -------------------------------------------
litro de disolución litro de disolución
Un mol es la cantidad de materia que contiene 6,022 x 1023 partículas elementales (ya sea átomos, moléculas, iones, partículas subatómicas, etcétera). Por eso, cuando un químico utiliza el término mol, debe dejar en claro si es:
| 1 mol de átomos |
| 1 mol de moléculas |
| 1 mol de iones |
| 1 mol de cualquier partícula elemental. |
| Este número tan impresionante: |
602.000. 000.000. 000.000. 000.000
|
o sea: 602.000 trillones = 6,022 x 1023
|
tiene nombre propio, se llama Número de Avogadro. 
Para comparar las masas atómicas de los distintos elementos se ha elegido arbitrariamente la unidad de masa atómica (u.m.a.) cuyo símbolo es u. Se eligió como valor de referencia la masa de un átomo de hidrógeno. Posteriormente, esa unidad fue sustituida por la del carbono y se definió la unidad de masa atómica como la doceava parte de la masa del carbono-12.
Ejemplo:La masa atómica de un átomo equivale a la suma de las masas de sus protones y neutrones. No podemos medir la masa de cada átomo individualmente, pero si podemos medir la masa de un grupo representativo de átomos y compararla con una masa de otro número igual de un átomo distinto. 6,022 x 1023 átomos = 1 mol de átomos Entonces: 6,022 x 1023 átomos de Cu = 1 mol de átomos de Cu 6,022 x 1023 átomos de H = 1 mol de átomos de H 6,022 x 1023 átomos de Fe = 1 mol de átomos de Fe |
1 mol de átomos de Cu = 63,54 g significa que la masa de 1 mol de átomos de Cu es 63,54 gramos.
Respecto al Fe, sabemos que la masa atómica del Fe es 55,847, esto significa que la masa del átomo de Fe es 55,847 veces mayor que la uma,
1 mol de átomos de Fe = 55,847 g significa que la masa de 1 mol de átomos de Fe es 55,847 gramos.
Como vemos en los ejemplos anteriores, el cobre (Cu) y el hierro (Fe) a igual número de átomos (mol o número de Avogadro) tienen distinta masa.
Mol de moléculas
No podemos medir la masa de cada molécula individualmente, pero si podemos medir la masa de un grupo representativo de moléculas y compararla con una masa de otro número igual de una molécula distinta.
Ejemplo:
6,022 x 1023 moléculas = 1 mol de moléculas
Entonces:
6,02 x 1023 moléculas de NH3= 1 mol de moléculas de NH3
6,022 x 1023 moléculas de H2O= 1 mol de moléculas de H2O
6,022 x 1023 moléculas de Al2O3= 1 mol de moléculas de Al2O3
La masa molecular del H2O = 18 significa que la masa molecular relativa del H2O es 18 veces mayor que la uma,
1 mol de moléculas de H2O = 18 g significa que la masa de 1 mol de moléculas de H2O es 18 gramos
La masa molecular del Al2O3 = 102 significa que la masa molecular relativa del Al2O3 es 102 veces mayor que la uma,
1 mol de moléculas de Al2O3 = 102 g significa que la masa de 1 mol de moléculas de Al2O3 es 102 gramos.
Así pues, un mol de cualquier sustancia equivale a su Masa molecular expresada en gramos/mol. La masa molecular (Pm) se calcula sumando las masas atómicas de los elementos que lo forman.
Pm H2 O = 1 x 2 + 16= 18 g/mol
Pm SO4 H2= 32 + 16 x 4 + 1 x 2 = 98 g/mol
Pulsa aquí para repasar el concepto de mol el cálculo de la masa atómica y masa molar.
Pincha aquí para ver una simulación de la cantidad de materia y el número de moles en distintos elementos.
CONSEJOS PARA CALCULAR EL NÚMERO DE MOLES, MOLÉCULAS Y ÁTOMOS:
Para calcular el número de moles que hay en una determinada masa, primero calcularemos la masa molar de la sustancia y después usaremos el factor de conversión correspondiente. Por ejemplo, si queremos saber cuántos moles son 80 g de NaOH, calculamos la masa molar del NaOH sabiendo que las masas atómicas del Na, O e H son 23, 16 y 1 respectivamente.
Pm NaOH= 23 + 16 + 1= 40 g/mol.
1 mol
------------ x 80 g = 2 moles.
40 g
Si queremos saber la masa contenida en un número determinado de moles de una sustancia, también debemos calcular primero su PM y aplicar el correspondiente factor de conversión. Por ejemplo, para calcular cuántos gramos son 5 moles de agua, sabiendo que su PM es 18 g/mol (Pm agua= 1 x 2 + 16 = 18g/mol):
18 g
------- x 5 moles = 90 g
1 mol
Para calcular el número de moléculas contenidas en una determinada masa, primero habrá que calcular el número de moles que esa masa representa ya que sólo sabemos el número de moléculas que hay en un mol (número de Avogadro). Por ejemplo, si quiero saber el número de moléculas que hay en 56 g de monóxido de carbono (CO):
Pm CO = 12 + 16 = 28 g/mol
1 mol 6,022. 1023 moléculas
--------- x 56 g = 2 moles; --------------------- x 2 moles
28 g 1 mol
Para calcular el número de átomos que hay en una determinada masa de una sustancia primeros debemos calcular el número de moles que representa, a continuación el número de moléculas y después el número de átomso sabiendo el número de átomos que hay en una molécula. Por ejemplo, para saber el número de átomos que hay en 36 g de agua, calculamos su masa molar (16 + 1x2= 18 g/mol).
1 mol 6,022. 1023 moléculas
36 g x -------- = 2 moles; 2 moles x ------------------------- = 1, 244. 1024 moléculas,
18 g 1 mol
3 átomos
-------------- x 1,244. 1024 moléculas
1 molécula
Lectura sobre el mol.
Problemas de moles, moléculas y átomos. Aquí tienes problemas sencillos para familiarizarte con el cálculo de moles, moléculas y átomos con las soluciones.
Hoja de problemas de disoluciones sencillos.
Aquí tenéis algunos problemas de disoluciones resueltos.
Más problemas de disoluciones y diluciones.
No hay comentarios:
Publicar un comentario