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Universidad Nacional de Cuyo Instituto de Ciencias Bsicas

Carrera: LICENCIATURA y PROFESORADO de GRADO UNIVERSITARIO en CIENCIAS BSICAS Ordenanzas 129/04 y 39/11 C.S. y 131/04 C. S.

QUMICA GENERAL 2012 AULA 7: SOLUCIONES INTRODUCCIN Soluciones Las soluciones o disoluciones son sistemas materiales o mezclas homogneas. A continuacin describimos los distintos tipos de soluciones, as como las unidades de concentracin que utilizaremos para resolver los problemas del trabajo de aula. Tipos de soluciones:

1) Una clasificacin posible es de acuerdo al nmero de componentes que forman la solucin. As pueden ser: soluciones binarias (2 componentes), soluciones ternarias (3 componentes), cuaternarias (4 componentes), etc.

2) Otra clasificacin es de acuerdo al estado fsico de los componentes. As las soluciones pueden estar en estado gaseoso, lquido o slido. Veremos algunos ejemplos:

*Soluciones en estado gaseoso: a- Gases en gases: cualquier mezcla de gases, ej. el aire. b- Lquidos en gases: agua en aire. c- Slidos en gases: partculas de polvo en aire. *Soluciones en estado lquido: a- Gases en lquidos: dixido de carbono en agua. b- Lquidos en lquidos: alcohol en agua c- Slidos en lquidos: sales en agua. *Soluciones en estado slido: a- Gases en slidos: hidrgeno en paladio. b- Lquidos en slidos: mercurio en cobre. c- Slidos en slidos: oro en plata.

Unidades de concentracin y sus relaciones. Nos focalizaremos en las unidades de concentracin referidas a soluciones al estado lquido, dado que son las de uso ms frecuente.

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Tambin resulta til destacar que se denomina solvente o disolvente (sv o dv) al componente de la solucin (sn) que se encuentra en mayor proporcin y que es el medio en que se disuelven los otros componentes, que se encuentran en menor proporcin y se denominan solutos (st). La concentracin de una solucin es la cantidad de soluto que hay en una cantidad dada de disolvente o de solucin (soluto + disolvente). Cualitativamente podemos clasificar a las soluciones como diluidas y concentradas. La solucin se denomina diluida cuando la cantidad de soluto es pequea respecto a la de disolvente mientras que se llama concentrada cuando la concentracin de soluto es grande. Pero estos trminos no informan con precisin la cantidad de soluto en la solucin, por lo que es necesario expresar en forma cuantitativa la concentracin de una solucin. A continuacin presentamos unidades de concentracin de uso ms frecuente. Unidades de concentracin fsicas: Porcentaje Peso en Peso (%P/P): cantidad de soluto en gramos que hay en 100 gramos de solucin. Porcentaje Peso en Volumen, (%P/V): cantidad de soluto en gramos que hay en 100 mL de solucin. Porcentaje Volumen en Volumen, (%V/V): cantidad de soluto en mL que hay en 100 mL de solucin. Unidades de concentracin qumicas: Molaridad (M): nmero de moles de soluto presentes por litro (L) de solucin. M= moles de soluto Volumen solucin (L) Normalidad (N): nmero de equivalentes-gramo de soluto por litro de solucin. N= equivalentes-gramo soluto Volumen solucin (L) Molalidad (m): nmero de moles de soluto en 1000 gramos (1 Kg) de disolvente. m= moles de soluto Kg disolvente

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Recordar que n (nmero de moles)= masa de la sustancia masa molar de la sustancia. REGLA DE DILUCIN Si disponemos de una solucin de concentracin conocida (solucin inicial o solucin 1) podemos diluirla con agua destilada para preparar una nueva solucin de una concentracin menor (solucin final o solucin 2). En el laboratorio es frecuente almacenar soluciones concentradas con el fin de ahorrar espacio y tiempo en las preparaciones de soluciones para el trabajo diario. La siguiente ecuacin se utiliza cuando deseamos preparar diluciones. V1xC1=V2xC2 C= concentracin en cualquiera de sus formas de expresin, Ej. M, N, % P/P, etc. V= Volumen V1 y V2= deben expresarse en las mismas unidades de volumen. C1 y C2= deben expresarse en las mismas unidades de concentracin. Ejercicio propuesto para el hogar: Los fluidos corporales de los organismos vivos son disoluciones. Las variaciones de sus concentraciones son indicativas de la salud de un individuo. Recientemente, usted se ha realizado los estudios correspondientes para el certificado de aptitud psico-fsico para el ingreso a la Universidad. Entre ellos, se realiz una extraccin de sangre y un anlisis bioqumico. Revise el valor hallado para la glucemia en ayunas y antelo: Qu indica el valor de la glucemia? Exprese el valor de la glucemia hallado como: %P/V: Molaridad: mMol/mL (Glucosa C6H12O6)

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Resolver: 1) Cuntos gramos de bicarbonato de sodio se deben disolver en 60 g de agua para

obtener una solucin al 25% en peso? 2) Calcular la M (Molaridad) de una solucin que se prepara disolviendo 32 g de

hidrxido de sodio slido en suficiente cantidad de agua para obtener 1 L de solucin.

3) Cuntos miliequivalentes (mEq) de cido sulfrico hay en 100 mL de solucin de concentracin 0,25 N?

4) Calcular el volumen de solucin de cido clorhdrico de densidad 1,17 g/mL y concentracin 35 % p/p que contiene 20 g de soluto.

5) Se requiere preparar 500 mL de una solucin de nitrato de potasio al 20 % p/v. Qu masa de sal se debe pesar?

6) Cuntos gramos de agua debern emplearse para obtener una solucin al 40 % en peso (40 % p/p) a partir de 180 g de nitrato de plata? Calcule la fraccin molar de los componentes de dicha solucin.

7) Cul es la concentracin porcentual en peso (% p/p) de una solucin que contiene 24 g de sulfato de potasio y sodio disueltos en 100 g de agua?

8) Se evaporan 50 g de una solucin acuosa de cloruro de sodio hasta completa sequedad. Se registra el peso de la sal anhidra siendo de 20 g. Cul es el porcentaje en peso de sal en dicha solucin?

9) Se hacen reaccionar 243 g de sulfuro de zinc con cido clorhdrico de densidad 1,17 g/mL y concentracin 28 % p/p.

a. Calcule el volumen de cido necesario para que reaccione totalmente con la sal.

b. Calcule el volumen de gas desprendido en CNPT. c. Calcule el volumen de gas desprendido en CNPT y la masa en gramos de la

sal binaria que se obtiene como producto si el rendimiento de la reaccin es del 70 %.

10) En la antigedad, el permanganato de potasio se utilizaba como un efectivo germicida. Calcular la masa de permanganato de potasio necesaria para preparar 300 mL de una solucin de concentracin 0,38 M.

11) Calcular la masa de soluto que debe aadirse a 250 g de agua para preparar una solucin de nitrato de potasio 0,2 molal (m).

12) Se desea preparar una solucin de cloruro de potasio de concentracin 0,7 % p/v. Si en el laboratorio slo dispone de 8 g de cloruro de potasio, qu volumen de esta solucin podr preparar?

13) Calcular la masa de sulfuro de hidrgeno disuelto en 70 mL de una solucin de cido sulfhdrico de densidad 1,10 g/mL y concentracin 30 % p/p.

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14) El cido sulfrico se clasifica como un cido fuerte y diprtico. En la etiqueta de la botella comercial del cido se especifican la densidad y concentracin de la solucin. a. Si la solucin de cido sulfrico que utiliz en el laboratorio de reacciones

qumicas tiene una densidad 1,8 g/mL y concentracin de 98 % p/p, calcule la M de la misma.

b. Qu volumen de la solucin de cido sulfrico (d=1,8 g/mL y C=98 % p/p,) se necesitar para preparar 500 mL de una solucin de concentracin 0,5 M.

15) A partir de una solucin de carbonato de litio y sodio 0,15 M calcular: a. cuntos moles de soluto hay en 250 mL de la misma? b. cuntos gramos de soluto hay en 650 mL de la misma? c. cuntos moles de cationes hay en 750 mL de la misma?

16) Cuntos gramos de cido sulfrico puro hay en un litro de solucin al 70 % p/p y densidad 1,95 g/mL?

17) Se dispone de una solucin de cido ntrico que tiene una concentracin de 1,5 M y densidad 1,049 g/mL. Cul es la molalidad de dicha solucin?

18) Qu volumen solucin 0,4 N de hidrxido de sodio contiene 20 mEq de soluto? 19) Qu peso de sulfato de aluminio se necesita para preparar una solucin que tenga

una concentracin de 2,5 m si dispone de 3 Kg. de disolvente? 20) Una solucin de ortofosfato de sodio cuya densidad es 1,2 g/mL contiene 60 g de

soluto por litro. Cul es su concentracin expresada como % p/p? Calcule la fraccin molar de los componentes de la solucin.

21) Qu volumen de cido bromhdrico 0,1 M se necesita para que reaccione totalmente con 2,5 g de hidrxido de bario de pureza 90%?

22) Calcular la fraccin molar de cada componente de una solucin que contiene 50g agua y 25 g de metanol (CH3OH).

23) Calcular la Normalidad (N) y la M de una solucin de hidrxido ferroso que contiene 50 g de soluto en 250 mL de solucin. Adems, calcular qu volumen se debe tomar de dicha solucin para preparar otra solucin de hidrxido ferroso pero de concentracin 0,3 M.

24) Indique la masa de hidrxido de litio necesaria para preparar 1500 g de una solucin 3 m?

25) Calcular los moles de soluto que hay en 500 mL de una solucin de cido ortofosfrico 1, 5 N.

26) En una reaccin de titulacin entre cido actico (CH3COOH) e hidrxido de sodio se utilizaron 70 mL de cido y 1,7 g de hidrxido.

a- Averige para qu sirven las reacciones de titulacin. b- Luego calcule la concentracin molar del cido.

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27) Para el revelado de fotografas se utiliza una solucin de nitrato de plata 0,15 M.

Para preparar 50 mL de la misma, se coloca la masa necesaria de nitrato de plata en un matraz de 50 mL y se adiciona agua hasta el enrase. Qu cantidad de nitrato de plata se debe pesar para preparar dicha solucin?

28) Una solucin acuosa de nitrato de plata al 10 % p/p tiene una densidad de 1,1 g/mL. Expresar la concentracin de la solucin en % p/v y en Molaridad.

29) Para el anlisis qumico del contenido de alcohol del vino se emplea una solucin de dicromato de potasio 0,2 M. Cuntos gramos de soluto puro se necesitan para preparar 1 L de la solucin de dicromato de potasio?

30) Una solucin de cido sulfrico contiene 820,6 g de H2SO4 por litro de solucin y su densidad es 1,243 g/ml. Luego se mezclan 30 ml de esta solucin con 25 ml de una solucin 20% P/V de NaCl. Calcular la molaridad de la solucin en exceso.

31) Determine el volumen de gas cloro medidos a 25 C y a 699 mmHg de presin que se obtienen al tratar 80 gramos de dixido de manganeso con 500 mL de cido clorhdrico 9,75 molar. Considerar que adems del cloro gaseoso se obtiene cloruro de manganeso (II) y agua.

32) Cul es el volumen de una solucin de cido clorhdrico de densidad 1,19 g/mL y concentracin 38 % p/p que se debe medir para preparar 4,5 L de una solucin del mismo cido pero de concentracin 0,2 N ?

33) Se prepara una solucin acuosa de carbonato de sodio disolviendo 87 g del mismo con un poco de agua en un matraz de un litro. Luego de agitar para la disolucin, se aade agua hasta el aforo y se mezcla suavemente para homogeneizar. La densidad de la solucin resultante es 1,08 g/mL. Calcular la M y la m de dicha solucin.

34) Calcular la concentracin porcentual p/p de una solucin de cido perclrico 5 M y densidad 1,1 g/mL.

35) Calcular el volumen de una solucin de HCl de densidad 1,17 g/mL y concentracin 35 % en peso necesario para que reaccione totalmente con 150 g de sulfato ferroso de pureza 80%.

36) Se desea preparar 200 mL de una solucin de sulfato de potasio 0,7 M. Qu masa de sal hidratada debe pesar para preparar dicha solucin si en el laboratorio dispone de sulfato de potasio pentahidratado?

37) Si se mezclan 20 mL de cloruro frrico 0,25 M con 40 mL de hidrxido de sodio 0,45 M. Escriba la ecuacin qumica e indique:

a- Cul es el reactivo en exceso? b- Qu masa de hidrxido frrico precipita?

38) Se disponen disueltos 35,5 g de sulfato de sodio en 500 mL de solucin. Indique la concentracin de la solucin en M, N y mEq/mL.

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39) Un qumico disuelve 0,188 g de dicromato de potasio en un matraz aforado de 1000 mL y lo diluye con agua hasta el enrase. Se transfiere una muestra de 4 mL de esta solucin a un segundo matraz aforado a 500 mL y se diluye con agua. Determine: a) La molaridad de la solucin final de dicromato de potasio. b) Si se toman 75 mL de la solucin final obtenida en el punto a) y se lo hace

reaccionar con suficiente cido ntrico concentrado, indique cul es la masa en gramos de la sal producto obtenida.

40) Se dispone de una solucin compuesta por 50 mL de propanol y 150 mL de agua destilada. Expresar la concentracin de la solucin como %V/V.