Universidad Nacional de Santiago del Estero Cátedra de Química Facultad de Ciencias Exactas y Tecnología TEORICO PRACTICO N° 7 VII. SOLUCIONES Soluciones: componentes. Tipos de soluciones. Unidades de concentración. Solubilidad: factores que influyen. Saturación y sobresaturación. Propiedades coligativas: Descenso de la presión de vapor, aumento ebulloscópico, descenso crioscópico y presión osmótica. 1. INTRODUCCIÓN Una solución (o disolución) es una mezcla homogénea de dos o más sustancias. La sustancia que se encuentra en mayor proporción se denomina disolvente o solvente y de las otras se llaman solutos. La forma en que se puede establecer cuantitativamente la proporción de mezcla, se denomina concentración de una solución y se puede expresar de variadas maneras, siendo las más usadas: 1.- Porcentaje de masa de soluto en masa de solución, % m/m. 2.- Porcentaje de masa de soluto en volumen de solución, % m/v. 4.- Molaridad, M. 5.- Molalidad, m. 6.- Fracción molar, X. 7- Normalidad, N CONCENTRACIÓN DE DISOLUCIONES QUIMICAS a) A través de magnitudes físicas (masa y volumen) 1) PORCENTAJE MASA-MASA (%m/m) (o peso-peso %p/p) % m/m = m soluto x 100, donde m corresponde a la masa m solución Por ejemplo: Calcule el %m/m de una solución formada por 30 g de soluto y 170g de solvente % 𝐦/𝐦 = 30 x 100 = 15 % 𝑚/𝑚 30 + 170 OBSERVE que la relación anterior equivale a una regla de tres simple: Página 1 de 15 1 Universidad Nacional de Santiago del Estero Cátedra de Química Facultad de Ciencias Exactas y Tecnología en 200 g de solución → contenidos 30 g de soluto en 100 g de solución → contenidos x g de soluto Lo que da como resultado que la solución tiene una concentración 15%m/m 2) PORCENTAJE MASA/VOLUMEN (%m/v) 𝐦 𝐦 𝐬𝐨𝐥𝐮𝐭𝐨 % 𝐕 = 𝐕 𝐬𝐨𝐥𝐮𝐜𝐢ó𝐧 𝐱 𝟏𝟎𝟎, donde m corresponde a la masa del soluto, V corresponde al volumen de solución Por ejemplo: Calcule el % m/v del soluto en una solución formada por 60 g disueltos en 300 mL de solución % 𝐦/𝐯 = 60 x 100 = 20 % m/v 300 NUEVAMENTE la relación anterior equivale a una regla de tres simple: en 300 mL de solución→ contenidos 60 g de soluto en 100 mL de solución x g de soluto → contenidos 20%m/v 60𝑔 𝑑𝑒 𝑠𝑜𝑙𝑢𝑡𝑜 𝑥 𝑔 𝑑𝑒 𝑠𝑜𝑙𝑢𝑡𝑜 contenidos en 300 mL de solución contenidos en 100 mL de solución Lo que da como resultado que la solución tiene una concentración de 20 % m/v b) A través de magnitudes químicas 1) MOLARIDAD (M) M= n V M: molaridad de la solución en M (se lee molar o concentración molar) n: moles de soluto en [mol] V: volumen de la solución expresado en litros L. Ejemplo: Una solución contiene 8,5 g de NaNO3 por cada 500 mL. Calcule su molaridad. PM NaNO3 = 85 [g/mol] 8,5 g n = 85 g/mol = 0,1 mol moles de NaNO3 presentes en la solución Página 2 de 15 2 Universidad Nacional de Santiago del Estero Cátedra de Química Facultad de Ciencias Exactas y Tecnología 0,1 mol = 0,2 mol/Lt 0,5 Lt También se usa el término “molar” como unidad de medida y puede usar la letra M. Para el ejemplo citado seria: “la concentración de la solución es 0,2 M.” M= 2) MOLALIDAD (m) 𝑚= n 𝑥 1000 m solvente m: molalidad de la solución medida en m (molal) n: número de moles de soluto medido en [mol] m solvente : masa de solvente medida en [g] Por ejemplo: Se disuelven 17 [g] de NaNO3 en 400 mL de H2O. Calcule la molalidad de la solución formada sabiendo que la densidad () del solvente es 1 [g/mL]; PM NaNO3= 85 [g/mol] n= 𝑚= 17 g = 0.2 mol 85 g/mol 0.2 mol 𝑥 1000 = 0,5 𝑚 400 g 3) FRACCION MOLAR (χ) Se expresa en función del soluto y del solvente. Relaciona los moles de cada uno, en función de los moles totales de la solución: soluto = 𝐧 𝐬𝐨𝐥𝐮𝐭𝐨 n soluto + n solvente solvente = 𝐧 𝐬𝐨𝐥𝐯𝐞𝐧𝐭𝐞 n soluto + n solvente Ejemplo: Calcule la fracción molar de una solución que está formada por 4,5 moles de B y 1,5 moles de A. ¿Quiénes son el soluto y el solvente? 4) NORMALIDAD (N) La normalidad es la relación entre los equivalentes de una sustancia y los litros de una solución. Los equivalentes se refieren a las cargas por mol de una sustancia: para el caso de los ácidos se refiere a la cantidad de cargas de los hidronio H+, para las bases a la cantidad de cargas negativos de los grupos hidroxilo OH- y para las sales se refiere a las cantidades positivas de los elementos metálicos que sustituyen los hidrógenos de los ácidos. Ejemplos: Página 3 de 15 3 Universidad Nacional de Santiago del Estero Facultad de Ciencias Exactas y Tecnología Cátedra de Química El H2SO4 el hidrógeno tiene como número de oxidación +1 y como hay 2 átomos de hidrógeno en su totalidad son 2 H+ por lo tanto hay 2 equivalentes por mol en el compuesto. En el NaOH hay 1 grupo hidroxilo en la base y por lo tanto hay 1 equivalente por mol. Para la sal Na2SO4 el Na tiene como número de oxidación +1 y como hay 2 átomos de Na en el compuesto indica que hay 2 cargas positivas de Na, por lo tanto en el compuesto hay 2 equivalentes por mol. La fórmula de la normalidad es: N= equivalentes soluto/L de solución. -¿Cuántos gramos de BaCl2 se requieren para preparar 125 mL de una solución 0.25 N de dicha sal? RESOLUCION Si la solución es 0,25 N, significa que hay 0,25 equivalentes en 1 L de solución. Como nosotros queremos preparar 125 mL, serán: 1000 𝑚𝐿 → 0,25 𝑒𝑞𝑢𝑖𝑣𝑎𝑙𝑒𝑛𝑡𝑒𝑠 125 𝑚𝐿 → 𝑥 = 0,031 𝑒𝑞𝑢𝑖𝑣𝑎𝑙𝑒𝑛𝑡𝑒𝑠 Ahora debemos pasar esos equivalentes necesarios a gramos El BaCl2 tiene un peso molecular de 208 g/mol, por lo tanto: 2 𝑒𝑞𝑢𝑖𝑣𝑎𝑙𝑒𝑛𝑡𝑒𝑠 𝑑𝑒 𝐵𝑎𝐶𝑙2 → 208 𝑔 0,031 𝑒𝑞𝑢𝑖𝑣𝑎𝑙𝑒𝑛𝑡𝑒𝑠 → 𝑥 = 3,22 𝑔 Se requieren 3,22 g de BaCl2 para 125 mL de solución. SOLUBILIDAD En las soluciones líquidas, el proceso de disolución de un soluto líquido o sólido, consiste en vencer las fuerzas de atracción de los constituyentes de él (átomos, moléculas o iones) por parte de los componentes del solvente y a la vez, reemplazar uno de los suyos, por uno del soluto. Por lo tanto, es más soluble un soluto en un solvente de características similares que en otro que no lo es. “De aquí se desprende la regla: Lo semejante disuelve a lo semejante” FACTORES QUE AFECTAN LA SOLUBILIDAD EN LAS SOLUCIONES 1. NATURALEZA DEL SOLUTO: Página 4 de 15 4 Universidad Nacional de Santiago del Estero Facultad de Ciencias Exactas y Tecnología Cátedra de Química Cuando un soluto es agregado en un solvente se da un proceso de difusión de las moléculas del soluto hacia el seno de las moléculas del soluto y del solvente, lo cual ocurre sólo y cuando entre las moléculas del soluto y del solvente se establezcan fuerzas interactivas capaces de vencer las fuerzas intermoleculares existentes en el cuerpo a dispersar. “Es por ello que los solventes polares tienden a disolver a las sustancias de polaridad semejante”, aunque este proceso puede ser interferido por la existencia de moléculas más voluminosas que las del solvente y por ende, la existencias de fuerzas intermoleculares superiores a las que podrían establecerse entre el soluto y el solvente. Por ejemplo cuando disolvemos iodo I2 (soluto no polar) en agua, H2O (disolvente polar), aunque las interacciones soluto – soluto son relativamente débiles (fuerzas de London), las interacciones disolvente – disolvente son demasiado fuertes para ser compensadas por las interacciones soluto – disolvente, por lo que la solubilidad es baja. Sin embargo, el I2 (soluto no polar) es soluble en CCl4 (disolvente no polar) ya que existen fuerzas débiles entre soluto– disolvente (fuerzas de London) que son similares a las soluto – soluto y disolvente– disolvente. De igual forma, los alcoholes (polares) son solubles en H2O (polar). Estas observaciones han dado lugar a la regla: “Los sólidos iónicos son insolubles en disolventes apolares.” En general son solubles en agua. Los sólidos covalentes no se disuelven en agua pues los enlaces covalentes son demasiado fuertes para ser reemplazados por una atracción con los dipolos del agua. 2. TEMPERATURA: Generalmente un aumento de temperatura facilita el proceso de disolución de un soluto. Lo que se explica por: 1) El calor suministrado al sistema aumenta la velocidad de difusión de las partículas del soluto en el seno del solvente. 2) El calor suministrado es absorbido por las moléculas del soluto, debilitándose las fuerzas intermoleculares y facilitándose el proceso de solvatación. 3. PRESIÓN: Tiene efecto principalmente sobre los gases siendo proporcional a la solubilidad, es decir, a mayor presión, mayor solubilidad. Escuche el escape de gas desde una bebida gaseosa al destaparla. “Los líquidos son prácticamente incompresibles así que no se ven afectadas por la variación de presión”. CLASIFICACIÓN DE LA SOLUCIONES 1. POR SU ESTADO DE AGREGACIÓN: Página 5 de 15 5 Universidad Nacional de Santiago del Estero Facultad de Ciencias Exactas y Tecnología Cátedra de Química 2. POR SU CONCENTRACIÓN: a. DISOLUCION NO-SATURADA: Es aquella donde el solvente es capaz de seguir disolviendo más soluto a una temperatura dada hasta alcanzar su grado de saturación. Ej: a 0 ºC, 100 g de agua disuelven 37,5 g NaCl, es decir, a la temperatura dada, una disolución que contengan 20g NaCl en 100 g de agua, es una solución no saturada. b. DISOLUCION SATURADA: En estas disoluciones hay un equilibrio entre soluto y solvente, ya que el solvente no es capaz de disolver más soluto. Ej.: una disolución acuosa saturada de NaCl es aquella que contiene 37,5 g disueltos en 100 g de agua a 0 ºC. c. DISOLUCION SOBRE SATURADA: Representan un tipo de disolución inestable, ya que presenta disuelto más soluto que el permitido para la temperatura dada. Para preparar este tipo de disoluciones se agrega soluto en exceso, a elevada temperatura y luego se enfría el sistema lentamente. Estas soluciones son inestables, ya que al añadir un cristal muy pequeño del soluto, el exceso precipita; de igual manera sucede con un cambio brusco de temperatura Problemas para resolver: 1) Calcula el % v/v de una solución que tiene un volumen de 1400 ml y 980 ml de agua (solvente). Rta: 30% v/v. 2) Que masa de AgOH se necesitara para preparar 3 litros de una solución 0,4 M en este soluto. Rta: 148.8 grs. 3) Que densidad tendrá una solución de 1500 centímetros cúbicos y 1,9 kgs. Rta: 1.267 grs./ml. 4) Cuál será el volumen de una solución que tiene 20 gramos de soluto y una concentración de 6% m/v. Rta: 333.33 ml. 5) Que masa de solvente se necesitará para hacer 260 grs. de una solución al 4% m/m Página 6 de 15 6 Universidad Nacional de Santiago del Estero Facultad de Ciencias Exactas y Tecnología Cátedra de Química Rta: 249.6 grs. 6) Calcula la Normalidad de: HNO2 (2M) – KOH (0.4M) – H2SO3 (3M) – Al(OH)3 (1M) – Na3PO4(0.6M) – NaCl (2M). Rta: 2N – 0.4N – 6N – 3M – 1.8N – 2N. 7) Que volumen de solución ocuparan 3 equivalentes de soluto de una solución 4N. Rta: 0.75 litros. 8) Que m (molalidad) tendrá una solución que se preparó colocando 20 gramos de NaOH en 2200 ml de agua. Rta: 0.227 molal. 9) Como prepararía 2 litros de una solución 0.4 M a partir de otra que es 4 M. Rta: Tomamos 200 ml de la más concentrada y la diluimos hasta llegar a 2 litros de volumen. 10) Que molaridad tendrá una solución que fue preparada añadiendo 46 grs. de Ca(OH)2 al 79 % de pureza a cierta cantidad de agua obteniendo un volumen final de 4200 ml. Rta: 0.117M. 11) se disuelven 5 grs. de Nitrato de calcio en agua hasta completar un volumen de 250 ml. Calcular la molaridad de la solución resultante. 12)- ¿Qué masa de carbonato de sodio se necesita para preparar 250 mL de solución 0,5 N? 13)- ¿Qué volumen de solución de ácido clorhídrico al 36 % P/P (= 1,18 g/mL), se necesita para preparar 500 cm3 de solución 0,5 M? 14)- ¿Qué volumen de solución de ácido clorhídrico al 36 % P/P (= 1,18 g/mL), se necesita para preparar 2 L de solución 1,5.10-3 M?. PROPIEDADES COLIGATIVAS Las propiedades coligativas son aquellas que están muy relacionadas con el cambio de ciertas propiedades físicas en los solventes cuando le agregamos a estos una cantidad determinada de un soluto no volátil. Específicamente las propiedades que varían son: Punto de ebullición (aumento ebulloscópico), Punto de congelación (descenso crioscópico), descenso de la presión del vapor y la aparición de la presión osmótica. Estas cuatro propiedades no variarían o no aparecerían si no se agregara el soluto a un solvente puro. Obviamente las moléculas del soluto interaccionan o interfieren en el normal movimiento de las moléculas del solvente afectando seriamente a estas propiedades mencionadas. Página 7 de 15 7 Universidad Nacional de Santiago del Estero Facultad de Ciencias Exactas y Tecnología Cátedra de Química Estos cambios se pueden cuantificar a través de fórmulas. En el caso de las variaciones de los puntos de ebullición y de fusión la fórmula siguiente es la más utilizada. ∆T = K.m (Kb en el caso del ascenso ebulloscópico y Kc en el caso del descenso crioscópico). La K tiene como unidad al °C/m o sea grado centígrado dividido la molalidad. De esta manera se cancelan m con m y queda °C cuando calculamos al ∆T. Se debe aclarar que el valor de los K depende del solvente usado en cuestión. En la mayoría de los problemas de propiedades coligativas se usa como solvente al agua (solvente universal). La Kb es 0.52 °C/m y para Kc es 1.86 °C/m. De manera que en los problemas nos pueden preguntar cualquiera de las tres partes de la fórmula: K, m o ∆T. Generalmente nos preguntan ∆T. Pero con simples despejes matemáticos se puede averiguar lo que nos pregunten. Descenso de la presión de vapor: La presión de vapor de un solvente con un soluto no volátil (solución), es menor que la presión del mismo solvente en estado puro. Este suceso también se puede cuantificar gracias a la ley de Rault. Sostiene que la presión de un solvente en una solución a determinada temperatura es igual a la presión de vapor del mismo solvente puro multiplicada por la fracción molar de este solvente en la solución a la misma temperatura. P1 = P1° . X1 Recordemos que la fracción molar de un componente en una solución no tiene unidad. Las presiones, en cambio se pueden medir en muchas unidades, como atmósferas, milímetros de Mercurio (mmHg), etc. lo importante es que ambas presiones estén en la misma unidad. De esta forma se cancelaran sin problemas. Página 8 de 15 8 Universidad Nacional de Santiago del Estero Facultad de Ciencias Exactas y Tecnología Cátedra de Química Presión Osmótica: La ósmosis es un fenómeno que se origina cuando dos soluciones de distinta concentración se ponen en contacto a través de una membrana semipermeable. De manera que solo pueden pasar ciertas moléculas. En este caso las de agua. Hasta que ambas soluciones tengan la misma concentración. Si queremos impedir este pasaje tendríamos que aplicar una presión sobre la solución más concentrada para impedir que las moléculas de agua penetren en esta. Esta presión es la presión osmótica. También la podemos calcular por fórmula. ∏ = M.R.T ∏ es la presión osmótica, M es la molaridad de la solución, R es la constante universal de los gases, cuyo valor es de ( 0,082 atm.litro/°K.mol). y T es la temperatura absoluta o sea en grados Kelvin (°K). Con estas unidades es fácil darse cuenta que la presión osmótica la obtendremos enatmósferas. También la R la podemos hallar con el valor de (8.314 J/K.mol). Todas las formulas expuestas están basadas en solutos no iónicos. Cuando tenemos solutos iónicos la situación varía. Los solutos iónicos se disocian en iones. Es decir, de una partícula se generan 2 o más al disociarse. Teniendo en cuenta que las propiedades coligativas dependen del número de partículas de soluto, un soluto iónico generara varias partículas y se incrementará el efecto coligativo de manera proporcional. Las fórmulas en estos casos son las mismas nada másque agregamos el factor i. Por ejemplo: En el caso del cloruro de sodio (ClNa). Una sal que se disocia en agua. Aparecerán dos iones a partir de una molécula. ClNa → Cl– + Na+ El valor de i es 2 por aparecer dos iones. De manera que si quisiéramos averiguar el aumento ebulloscópico en una solución. La fórmula ∆T = Kb . m será ∆T = Kb . m . i O sea que el efecto de la variación de la temperatura será multiplicado por dos. El doble. Con respecto a la misma cantidad de un soluto que no es iónico. Este mismo factor i se usa en todas las demás fórmulas ya expuestas. Los solutos iónicos son, todas la sales, los ácidos fuertes y las bases fuertes como los hidróxidos de calcio, sodio, magnesio, litio, etc. otros como la glucosa, urea etc. son no iónicos. Página 9 de 15 9 Universidad Nacional de Santiago del Estero Facultad de Ciencias Exactas y Tecnología Cátedra de Química EJERCICIOS: 1) Calcular el aumento de temperatura de 800 grs. de agua después de añadirle 36 gramos de glucosa. Peso molecular de la glucosa (180 grs.) RESOLUCION Aplicamos la fórmula de variación de temperatura. ∆T = Kb . m Primero debemos calcular la molalidad (m). Tenemos que transformar los gramos de glucosa en moles. Usamos la siguiente conversión: 36 grs. 1mol / 180 grs. = 0.2 moles de glucosa. Después calculamos la molalidad. Como molalidad es la cantidad de moles de soluto que hay en 1000 gramos de solvente. Y nosotros sabemos que hay 0.2 moles de soluto en 800 grs. de solvente. El cálculo es sencillo. 1000 grs. 0.2 mol / 800 grs. = 0.25 m ∆T = 0.52°C/m . 0.25 m = 0,13 °C. Entonces si sabemos que el agua pura hierve a 100°C. En este caso alcanzará su punto de ebullición a los 100.13°C. 2) Calcular el aumento del punto de ebullición y el descenso del punto de congelación de una solución que está formada con 640 grs. de agua y 45 grs. de Urea. PM = 60. RESOLUCION En este caso usamos la misma fórmula, pero ambas constantes ya que nos preguntan por ambos puntos. Primero debemos calcular la molalidad. Los moles se calculan dividiendo la masa de 45 gramos por el peso molecular. Como antes. 45/60 nos dan 0.75 moles de soluto. 1000 grs. 0.75mol / 640 grs.= 1.17 m ∆T = 0.52°c/m . 1.17m = 0.61°C. El punto de ebullición de esta solución será de 100.61°C Para el descenso crioscópico hacemos el mismo procedimiento. ∆T = 1.86°C/m . 1.17m = 2.18 °C. Página 10 de 15 10 Universidad Nacional de Santiago del Estero Facultad de Ciencias Exactas y Tecnología Cátedra de Química El punto de congelación del agua pura es de 0°C a una atmósfera de presión. (Presión normal). Por lo tanto si restamos a esta cantidad el valor del ∆T como corresponde tendremos como punto de congelación T = -2.18 °C. Qué cantidad de soluto se le habrá agregado a 2 litros de agua pura si experimentó después una disminución en el punto de congelación de 3,2°C?. Debemos ante todo calcular su m. ∆T = Kc . m Si despejamos de aquí la molalidad nos queda: m = ∆T/Kc m = 3.2°C/1.86°C/m = 1.72 m. Esto significa que en 1000 grs. de agua hay 1.72 moles de soluto. Como cada litro de agua corresponde a 1000 grs. de agua. Si tenemos 2 litros serán 2000 grs. de agua. Por lo tanto. 2000 grs. 1.72 mol / 1000 grs. = 2.44 moles de soluto. 3) A cuánto ascenderá el punto de ebullición de una solución que tiene 400 grs. de agua y 28 grs. de urea. RESOLUCION Podemos usar la fórmula: Δ T = (0,52°C/m x 28 grs x 1000) / (180grs/mol x 400 grs) Δ T = 0,202°C La temperatura final de ebullición para esta solución es de 100.202°C. 4) A que temperatura congelará el agua de un radiador de automóvil si se le agregan 1 litro de dietilenglicol a 2 litros de agua?. Densidad = 1.118 grs./ml. PM = 106 RESOLUCION Tenemos que calcular la molalidad: La masa del anticongelante añadido es de: Masa = 1.118 grs./ml x 1000ml = 1118 grs. Pasado a moles nos da: 1118 grs./106 grs./mol = 10.547 moles. Página 11 de 15 11 Universidad Nacional de Santiago del Estero Facultad de Ciencias Exactas y Tecnología Cátedra de Química Molalidad (m) = (1000 grs x 10,547 moles) / (2000 grs) m = 5,273 m ∆T = 1.86°C/m x 5.273 m = 9.81°C El agua del radiador congelará a – 9.81°C ( 9.81°C bajo 0). Disminución de la presión de vapor: 5) ¿Cuál será la presión de vapor de una solución de 32 gramos de NaOH y 640 gramos de agua a 25°C?. La presión de vapor de agua en estado puro es 23.776 mmHg. RESOLUCION Sabemos que la ley de Raoult establece que: P1 = P1° . X1 Tenemos el valor de la presión de vapor del agua en estado puro. Pero debemos calcular el valor de la fracción molar del solvente (agua). La fracción molar de un componente es el número de moles de este dividido el número de moles total. Calculamos entonces el número de moles del soluto y del agua. n H2O = 640 grs./18grs./mol n H20 = 35.55 moles. n NaOH = 32 grs./40grs./mol n NaOH = 0.8 moles. Fracción molar H20 (X H2O) = ( 35,55 moles H2O) / ( 35,55 moles + 0,8 moles) (X H2O) = 0.978 Ahora finalmente calculamos el valor de la presión de vapor de la solución: P1 = P1° . X1 P1 = 23.776 mmHg x 0.978 P1 = 23.253 mmHg. Disminuyó en comparación con el valor inicial de 23.776 mmHg. Página 12 de 15 12 Universidad Nacional de Santiago del Estero Facultad de Ciencias Exactas y Tecnología Cátedra de Química 6) Calcular la presión de vapor a 20°C de 2 litros de una solución que contiene glucosa en una concentración de 0.407M y cuya densidad es de 1.026 grs./ml. P vapor H 2O a 20°C = 17.546 mmHg RESOLUCION Aquí debemos calcular la fracción molar del agua: Para esto debemos conocer la cantidad de moles (n) de ambos componentes, glucosa y agua. El n de la glucosa que es el soluto en esta solución es igual a: n glucosa = M . V n glucosa = 0.407M . 2Lts = 0.814 moles para calcular el n de agua sacaremos la masa total de la solución y la masa en grs. de glucosa. Masa de glucosa = 0.814 moles x 180 grs./mol. Masa de glucosa = 146.52 grs. La masa de la solución la calculamos con la densidad: Densidad = masa / volumen Masa de solución = Densidad x volumen = 1.026 grs./ml x 2000 ml. Masa de solución = 2052 gramos. Po lo tanto la masa del solvente será: Masa solvente (agua) = Masa solución – masa de soluto Masa solvente = 2052 grs. – 146.52 grs. = 1905.48 grs. El número de moles de agua será: n (H2O) = 1905.48grs./ 18 grs./mol n (H2O) = 105.86 moles. La fracción molar (X) del agua: X H2O = (105,86 moles) / ( 105,86 moles + 0,814 moles) X H2O = 0,992 P 1 = P 1° x X 1 Página 13 de 15 13 Universidad Nacional de Santiago del Estero Facultad de Ciencias Exactas y Tecnología Cátedra de Química P1 = 17.546 mmHg x 0.992 = 17.412 mmHg. 7) ¿Cuál será la presión de vapor de agua si se colocan cantidades iguales de agua y de dietilenglicol (densidad = 1.118 grs./ml). PM = 106. RESOLUCION Como los volúmenes son iguales en este caso no será un factor que afecte al resultado. Debemos hallar una expresión para que calculemos la fracción molar. El n de un compuesto es igual a su masa / PM. A su vez la masa es igual a la densidad x V. Entonces: X H2O = (dxV/PM H2O) / [(dxV/PM) + (dxV/PM)] Los volúmenes se cancelan, quedando la expresión así: X H2O = (d/PM H2O) / [(d/PM) + (d/PM)] X H2O = (1/18) / [( 1/18 ) + ( 1,118/106 )] X H2O = 0.833 Presión Osmótica: 8) Averiguar la presión osmótica a 23 °C de una solución que contiene 200 grs. de glucosa en un volumen de 1400 ml de solución. RESOLUCION Como vimos en teoría, la presión osmótica está dada por la formula: ∏ = M.R.T Tendremos que calcular M (molaridad) en este caso, y luego haremos el cálculo sin dificultad. Los 200 grs. de glucosa pasados a moles nos dan: n Glucosa = 200 grs./180 grs. = 1.111 moles. La M será = (1,111 moles ) / ( 1,4 lts ) M = 0.794 La temperatura la pasamos a escala kelvin y finalmente calculamos la presión osmótica. Página 14 de 15 14 Universidad Nacional de Santiago del Estero Facultad de Ciencias Exactas y Tecnología Cátedra de Química ∏ = 0.794M x 0,082 atm.lt/°K.mol x 296°K ∏ = 19.272 atm. Para finalizar haremos un ejemplo con un soluto no volátil y iónico. 9) Calcular el punto de congelación y de ebullición de una solución que tiene 35 g de cloruro de magnesio (MgCl2) en 150 g de agua. Esta sal es un electrolito fuerte y como tal se disocia: MgCl2 → Mg++ + 2 Cl– El resultado es de 3 iones, por lo tanto el factor i = 3. La fórmula que podemos usar es: ΔT = ( Kxg x 1000) x i / (PM sto x G) ΔT = ( 1,86°C / m x 35 grs x 1000 ) x 3 / ( 95,3 grs/mol x 150 grs ) ∆T = 13.66°C. El punto de congelamiento será de 13.66°C bajo 0. De la misma manera sacamos el punto de ebullición solamente que cambiamos el valor de K. ∆T = 3.82°C. el punto de ebullición será de 3.82°C. Página 15 de 15 15
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