Disoluciones I:
mezclas, disoluciones y unidades porcentuales de concentración
Resumen de la clase anterior
Reactivo limitante
Reactivo que se consume primero en una reacción
Rendimiento de una reacción
Teórico Real
Cantidad de producto
obtenido, si reacciona todo el reactivo
limitante.
Cantidad de producto obtenido
realmente en una reacción.
Aprendizajes esperados
• Definir el concepto de mezcla y los diferentes tipos de mezclas. • Conocer las principales técnicas de separación de mezclas.
• Diferenciar soluto de disolvente.
• Conocer las unidades porcentuales de concentración.
Páginas del libro
desde la 77 a la 81.
Pregunta oficial PSU
Fuente : DEMRE - U. DE CHILE, Modelo de Prueba de Ciencias 2014.
El siguiente esquema muestra un procedimiento experimental:
Al respecto, ¿cuál de las siguientes afirmaciones es correcta? A) El matraz 2 contiene, después de un tiempo, una mezcla heterogénea. B) El matraz 2 contiene, después de un tiempo, mayoritariamente agua líquida. C) Es imposible separar el cloruro de sodio contenido en el matraz 1, porque es una mezcla homogénea. D) A medida que transcurre el tiempo, disminuye la concentración de la solución contenida en el matraz 1. E) La concentración de la solución contenida en el matraz 2, al término del experimento, es mayor a la concentración de la disolución contenida en el matraz 1.
1. Sustancias
2. Mezclas 3. Disoluciones 4. Unidades porcentuales de
concentración
1. Sustancias
Sustancias puras
No se pueden separar en sustancias más simples por medios químicos.
Compuestos Elementos
Formados por átomos de dos o más elementos unidos
químicamente en proporciones definidas.
Cobre (Cu), potasio (K), oxígeno (O2), carbono (C),
entre otros. Agua (H2O), amoniaco
(NH3), benceno (C6H6), entre otros.
Forma de materia que tiene una composición definida y propiedades
características
2. Mezclas
Mezclas
Los componentes no se distinguen. Una sola
fase.
Heterogéneas
Homogéneas
Se pueden distinguir sus componentes. Más de
una fase. Sistemas
materiales formados por
dos o más sustancias puras en
cantidades variables.
No ocurren reacciones químicas entre los componentes.
Cada uno de los componentes mantiene su identidad y propiedades químicas.
Los componentes pueden separarse por medios físicos, tales como: destilación, filtración, tamizado, etc.
Aun cuando no existen cambios químicos, algunas propiedades físicas de una mezcla, tales como el punto de fusión, pueden diferir respecto a las de sus componentes.
2. Mezclas
2.1 Tipos de mezclas
1) Suspensión
Tipo de mezcla: heterogénea
Fase dispersa: sólido en polvo o pequeñas partículas no solubles
Fase dispersante: líquido
Diámetro partículas > 1x10-4 cm
Las partículas en las suspensiones son visibles a nivel macroscópico.
Las suspensiones son filtrables.
2. Mezclas
2.1 Tipos de mezclas
2) Coloide
Diámetro partículas entre 10-7 y 10-4 cm
Efecto Tyndall → fenómeno físico de dispersión de la luz por las
partículas coloidales en un líquido o un gas.
Fase dispersa: gas, sólido o líquido. Siempre en menor proporción.
Fase dispersante: gas, sólido o líquido
2. Mezclas
2.1 Tipos de mezclas
3) Disolución
Diámetro partículas < 10-7 cm
Soluto + Disolvente = Disolución
Tipo de mezcla: homogénea
Soluto: sustancia disuelta Disolvente: sustancia que
produce la disolución.
• Se encuentra en menor proporción
• Puede ser uno o varios.
• Se encuentra en mayor proporción.
• Determina el estado de agregación de la solución.
Dependiendo del número de componentes puede ser: • Binaria • Terciaria • Cuaternaria,
etc
De acuerdo a esto, al dividir una masa dada de una sustancia en corpúsculos muy pequeños, aumenta considerablemente su área superficial, incrementando su capacidad de adsorción. Lo anterior corresponde a A) un modelo. B) una teoría. C) una descripción. D) un supuesto. E) una ley.
Pregunta
A Comprensión
Los coloides tienen una gran capacidad adsorbente, lo que puede explicarse mediante el siguiente cuadro:
Habilidad de Pensamiento Científico: Explicación de la importancia de teorías y modelos para comprender la realidad, considerando su carácter sistémico, sintético y holístico, y dar respuesta a diversos fenómenos o situaciones problemas.
2.2 Técnicas de separación de mezclas
Destilación
Evaporación
2. Mezclas
Los componentes de una mezcla pueden separarse mediante diversas técnicas que dependerán del estado de la mezcla y de los componentes. Separación mediante
evaporaciones y condensaciones sucesivas, aprovechando los
diferentes puntos de ebullición.
Separación mediante
evaporación cuando solo un componente es de interés. Se
puede hacer por calentamiento o
presión reducida.
2.2 Técnicas de separación de mezclas
Decantación: método mecánico de separación de mezclas heterogéneas, que pueden estar formadas por un líquido y un sólido, o por dos líquidos. Se basa en la diferencia de densidad de los componentes.
Filtración: corresponde al proceso de separación de sólidos en suspensión en un líquido mediante un medio poroso, que retiene los sólidos y permite el paso del líquido.
Decantación
Filtración
Tamizado: método físico para separar partículas de diferentes tamaños al hacerlas pasar por un tamiz (colador). Es un método utilizado generalmente en mezclas de sólidos heterogéneos. Tamizado
2. Mezclas
Ejercitación
E Reconocimiento
Respecto a los siguientes métodos de separación de mezclas, ¿cuál(es) se lleva(n) a cabo a partir de las diferencias en los puntos de ebullición de las sustancias que conforman la mezcla? I) Destilación II) Decantación III) Evaporación A) Solo I D) Solo I y II B) Solo II E) Solo I y III C) Solo III
Separación por
métodos químicos
Materia
Compuestos
Sustancias puras Mezclas
Elementos
Separación por
métodos físicos
Homogéneas Heterogéneas
Cuadro resumen
3. Disoluciones
Corresponde a una mezcla homogénea, donde no existe reacción química entre el soluto y el disolvente. Estos coexisten en una misma fase y no pueden separarse por todos los métodos físicos. Por ejemplo, la decantación o la centrifugación no permiten su separación.
El agua es el disolvente de la mayoría de las disoluciones (que reciben el nombre de
disoluciones acuosas), por lo que se conoce como disolvente universal.
3. Disoluciones
3.1 Tipos de disoluciones
Soluto Disolvente Estado disolución Ejemplo
Gas Gas Gas Aire
Gas Líquido Líquido Bebida gaseosa
Gas Sólido Sólido H2 en paladio
Líquido Líquido Líquido Etanol en agua
Sólido Líquido Líquido NaCl en agua
Sólido Sólido Sólido Aleaciones metálicas
Existen distintos tipos de disoluciones dependiendo el estado de agregación de sus componentes.
3. Disoluciones
3.2 Conductividad eléctrica
Electrolitos → sustancias (solutos) que conducen la electricidad en
disolución acuosa.
1) Fuertes: disociación completa.
NaCl, NaOH, H2SO4,..
2) Débiles: disociación parcial.
H2S, CH3COOH, H2CO3,..
No electrolitos → sustancias (solutos) que NO conducen la
electricidad en disolución acuosa. Ejemplos: C6H12O6, C12H22O11
Iones
Conducen la corriente eléctrica
Producen
Cantidad
Movilidad
Conductividad de la disolución
3. Disoluciones
3.2 Conductividad eléctrica
Conductividad de algunas muestras típicas.
Conductividad a 25°C
Agua pura 0,05 μS/cm
Agua potable 50 - 100 μS/cm
Solución de suelo
0,5 – 2,5 mS/cm
Agua de mar 53,0 mS/cm
5% NaOH 223,0 mS/cm
Disoluciones
No electrolíticas
Electrolíticas
No conducen la electricidad
Los solutos son compuestos covalentes
No se disocian, solo se dispersan.
Conducen la electricidad
En general, los solutos son compuestos iónicos
Disociación de sus iones constituyentes.
Una disolución acuosa de sal común (NaCl) puede considerarse como una disolución de tipo I) iónico. II) binario. III) molecular. Es (son) correcta(s) A) solo I. D) solo I y II. B) solo II. E) solo II y III. C) solo III.
Ejercitación
D Comprensión
4. Unidades porcentuales de concentración
Expresan la concentración mediante el porcentaje de soluto en la
disolución, utilizando unidades físicas.
Se utilizan tres tipos de unidades porcentuales:
1. Porcentaje masa/masa o peso/peso (% m/m o % p/p)
2. Porcentaje masa/volumen o peso/volumen (% m/v o % p/v)
3. Porcentaje volumen/volumen (% v/v)
4. Unidades porcentuales de concentración
4.1 Porcentaje masa/masa (% m/m)
X g de soluto en 100 g de disolución
¿Cuál es el % m/m de una disolución formada por 30,0 gramos de soluto y 170 gramos de disolvente?
x gramos de soluto 100 gramos de disolución
30,0 gramos de soluto 200 gramos de disolución
X = 15% m/m
masa (g) de soluto% m/m = × 100
masa (g) disolución
Ejercitación
D Aplicación
¿Cuántos gramos de azúcar están contenidos en 400 mL de una disolución acuosa (densidad: 1,50 g/mL) al 8% m/m de azúcar?
A) 27 g D) 48 g
B) 32 g E) 50 g
C) 42 g
4. Unidades porcentuales de concentración
4.2 Porcentaje masa/volumen (% m/v)
X g de soluto en 100 mL de disolución
¿Cuántos gramos de soluto se necesita para preparar 300 mL de disolución de yoduro potásico (KI) al 15% m/v?
masa (g) de soluto% m/v = × 100
volumen (mL) disolución
15 gramos de soluto 100 mL de disolución
X gramos de soluto 300 mL de disolución
X = 45 gramos
Ejercitación
B Aplicación
La masa molar de la glucosa (C6H12O6) es 180 g/mol. ¿Cuántos mol de glucosa están contenidos en 6 litros de una disolución al 3% m/v?
A) 0,1 mol D) 6,0 mol
B) 1,0 mol E) 10,0 mol
C) 3,0 mol
4. Unidades porcentuales de concentración
4.3 Porcentaje volumen/volumen (% v/v)
X mL de soluto en 100 mL de disolución
volumen (mL) de soluto% v/v = × 100
volumen (mL) disolución
Un jarabe para la tos contiene 4,2% v/v de su ingrediente activo, ¿cuántos mL de ingrediente activo se consumen en una dosis de 20 mL de jarabe?
Ejercitación
D Aplicación
El porcentaje volumen-volumen (% v/v) de una disolución acuosa (densidad: 1,0 g/mL) al 3,2% m/m de etanol (densidad: 0,8 g/mL) es
A) 0,4% v/v D) 4,0% v/v
B) 3,2% v/v E) 4,5% v/v
C) 3,8% v/v
Pregunta oficial PSU
Fuente : DEMRE - U. DE CHILE, Modelo de Prueba de Ciencias 2014.
El siguiente esquema muestra un procedimiento experimental:
Al respecto, ¿cuál de las siguientes afirmaciones es correcta? A) El matraz 2 contiene, después de un tiempo, una mezcla heterogénea. B) El matraz 2 contiene, después de un tiempo, mayoritariamente agua líquida. C) Es imposible separar el cloruro de sodio contenido en el matraz 1, porque es una mezcla homogénea. D) A medida que transcurre el tiempo, disminuye la concentración de la solución contenida en el matraz 1. E) La concentración de la solución contenida en el matraz 2, al término del experimento, es mayor a la concentración de la disolución contenida en el matraz 1.
B Comprensión