1

Normalidad

La normalidad (N) de una solución se define como el númerode equivalentes-gramo (eq-g) de soluto o simplementeequivalentes (eq) de soluto en un litro de solución:

Por definición, hay 1000 miliequivalentes (meq) en 1equivalente. Debido a esto la normalidad también se puedecalcular como:

Equivalente-gramo � Para ácidos, bases, o sales

� Sustancias que participan en reacciones redox.

Definición de ácidos y bases según Arrhenius

Ácidos: Sustancias que en solución acuosaproducen iones H + + + +:

HCl, HBr, HNO3, HClO4, H2SO4, H3PO4

Bases: Sustancias que en solución acuosaproducen iones OH−−−− :

Hidróxidos de metales de los grupos IA, IIA, IIIA:LiOH Ca(OH)2 Al(OH)3NaOH Mg(OH)2KOH Ba(OH)2

Equivalente-gramo de ácidos

HCl + H2O →→→→ H + + + + + Cl − − − −

1 mol 1 mol

36.5 g 1 eq

H2SO4 + H2O 2 H + + SO4 2 −

1 mol 2 mol

98 g 2 eq

Peso equivalente-gramo (p eq-g) o peso equivalente (peq):

Es la masa de un equivalente expresada en gramos.Ejemplo:

p eq HCl = 36.5 g/eq

→→→→

p eq H2SO4 = 49.04 g/eq

Equivalente-gramo de bases

p eq NaOH = 40 g/eq

Ca(OH)2 + H2O Ca 2+ + 2 OH − − − −

1 mol 2 mol

74.0 g 2 eq

p eq Ca(OH) 2 = 37.0 g/eq

1. ¿Cuántos gramos de H3PO4 se requieren para preparar100 mL de solución 0.120 N? Asuma neutralizacióncompleta. 1 mol H3PO4 = 98.00 g. Resp. 0.392 g.

2. ¿Cuántos gramos de Ca(OH)2 se requieren para preparar250 mL de solución 0.200 N? 1 mol Ca(OH) = 74.09 g.Resp. 1.85 g.

3. Se disuelven 24.5 gramos de H2SO4 (1 mol = 98.08 g) ensuficiente agua hasta completar 500 mL de solución.Calcule la normalidad de la solución resultante. Resp.1.00 eq/L.

4. Calcule los gramos, las moles y los equivalentes-gramo desoluto en 200 mL de solución acuosa 2.10 m de Ca(OH)2(1 mol = 74.09 g). Considere que la densidad de lasolución de Ca(OH)2 es 1.10 g/mL. Resp. 29.6 g, 0.400mol, 0.800 eq.

Normalidad Equivalentes de salesEl peso equivalente de una sal se define como la masa engramos de la sal que produce 1 mol de carga positiva o 1 molde carga negativa.

Ejercicios:

1. Calcule la N de una solución 0.24 N de CaCl2.

2. Se prepara una solución disolviendo 8.24 gramos deNaHCO3 en suficiente agua para completar 250 mL desolución. Calcule la N de la solución resultante.

3. Calcule los gramos de Na2SO4 que se requieren parapreparar 500 mL de solución 0.15 N.

2

Equivalentes de sales

HCO3 − Cr2O7

2 − HPO4 2 − H2PO4

− C2O4 2 − CO3

2 −

K +

Ca 2 +

Co 3 +

Zn 2 +

Mg 2 +

Ba 2 +

Al 3 +

NH4 +

Escriba las fórmulas de los compuestos que se forman cuando se combinan los cationes de la primera columna con los aniones de la primera fila de la siguiente tabla.

Base de Cálculo

¿Cuál es la molalidad de una solución de etanol (C2H5OH) con molaridad 5.86 M con una densidad de 0.927 g/mL?

m =moles del soluto

masa del solvente (kg) M =moles del soluto

litros de solucción

Asumamos 1 litro de solución:5.86 moles etanol = 270 g etanol927 g de solución (1000 mL x 0.927 g/mL)

masa del solvente = masa de solución – masa del soluto

= 927 g – 270 g = 657 g = 0.657 kg

m =moles del soluto

masa del solvente (kg)=

5.86 moles C2H5OH

0.657 kg solvente= 8.92 m

12.3

1. Una solución contiene 410.3 gramos de H2SO4 porlitro de solución. Si la densidad de la solución es1.243 g/mL, ¿cuál es la molalidad de la solución?Resp. 5.03.

2. Calcule los gramos de soluto en 500.0 mL de unasolución de densidad 1.110 g/mL y 1.910 m deglucosa. Resp. 142.1 g.

3. La lisozima (1 mol =13900 g) es la proteína queforma la clara del huevo. Calcule los gramos deagua y de lisozima que se requieren para preparar1500 gramos de solución 0.0200 m de lisozima.Resp. 1173.7 gramos de agua y 326.3 gramos delisozima.

Base de Cálculo

1. ¿Cuántos gramos de Al2(SO4)3 se necesitan para preparar87.62 gramos de solución 0.0162 m ? Resp. 0.483 g deAl2(SO4)3.

2. ¿Cuál es la fracción molar de C2H5OH en una soluciónacuosa que es 3.86 m en C2H5OH y 2.14 m en CH3OH?Resp. 0.0627.

DILUCIÓN

Masa sto en sln concentrada = Masa sto en la sln diluida

V1 x C1 = V2 x C2

3

DILUCIÓN1. Se diluyen 15.0 mL de solución 12.5 M de HCl hasta 1500

mL de solución. Calcule la molaridad de la soluciónresultante. Resp. 0.125 M.

2. Considerando volúmenes aditivos, calcule el volumen deagua que debe añadirse a 25.2 mL de una solución 0.534N de NaOH para hacerla 0.267 N. Resp. 25.2 mL.

3. Calcule el volumen de HNO3 al 32.21 % p/p (d = 1.195g/mL) que debe diluirse con agua para preparar 250 mLde solución 0.242 N? Resp. 9.90 mL.

4. ¿Qué volumen de solución de H2SO4 al 25.21 %p/p ydensidad 1.180 g/mL se requiere para preparar 0.254litros de solución 0.237 N? Resp. 9.92 mL.

Mezclas

Mezclas

V1 x C1 + V2 x C2 + V3 x C3 + ...... , = Vf x Cf

1. V1 + V2 + ...... = Vf

2. masa sto sln 1 + masa sto sln 2 = masa sto sln final

3. masa sln 1 + masa sol 2 +....... , = masa solución final

Ejercicios:1. Se mezclan 200 mL de solución 4.0 N de H2SO4 con 400

mL de solución 4.0 M de H2SO4. Calcule la normalidad dela solución resultante. Resp. 6.7 N.

2. Se tienen dos soluciones de Ca(OH)2 de concentración 4.0N y 4.0 M respectivamente. Calcule el volumen de cadasolución que debe tomarse para preparar 600 mL desolución 3.0 M de Ca(OH)2. Resp. 300 ml de solución 4.0 Ny 300 mL de solución 4.0 M.

3. ¿Cuántos mL de solución al 27.8 % p/p de H2SO4 (d = 1.17g/mL) se deben agregar a 434 mL de solución al 11.8 %p/p de H2SO4 (d =1.07 g mL) para que la solución resultantesea 16.8 % p/p de H2SO4? Resp. 179 mL.

FormalidadFormalidad

La formalidad, F, de una solución expresa el número de pesosfórmula-gramo (pfg) de soluto por litro de solución:

El pfg de un compuesto corresponde a la masa de su fórmulaexpresada en gramos y se calcula de manera similar al pesomolecular de un compuesto.

El número de pesos formula se calcula de manera similar alnúmero de moles.

1. Calcule el peso fórmula-gramo (pfg) del nitrato de sodio(NaNO3) y el número de pesos fórmula-gramo (No. pfg)en 21.25 gramos de NaNO3.

2. Calcule la masa de cloruro de calcio, CaCl2, que serequieren para preparar 500.0 mL de solución 0.0100 F.

3. Calcule los gramos de Na2SO4 (1 pfg = 142.04 g) que serequieren para preparar 250 mL de solución 0.100 F.

Ejemplos:

4

Propiedades coligativas de soluciones no electrolíticas

Las propiedades coligativas sonpropiedades físicas que dependenúnicamente del número de partículas delsoluto en una solución y no de lanaturaleza de las partículas de la solución.

12.6

Evaporación

Presión de vapor

1. Disminución de la presión de vapor

La presión de vapor disminuye debido a que:

1. El número de moléculas de solvente en la superficie de lasolución es menor.

2. Las fuerzas de atracción soluto-solvente impiden laevaporación del solvente.

1. Disminución de la presión de vapor

Cálculo de la disminución de la presión de vapor

Ley de Raoult:“La presión de vapor de un solvente en una solución ideal disminuye al disminuir su fracción molar”

P = Xste Po

P = presión de vapor del solvente en la soluciónXste = fracción molar del solvente en la soluciónP o = presión de vapor del solvente puro

∆P = Po – P ∆P = P o−(Xste P o) = (1−Xste)P o

∆∆∆∆P = Xsto P o

Ejercicios:

1. Una solución contiene 360.0 g de agua y 20.0 g de unsoluto no volátil y no electrolito. A 20 °C la presión devapor de la solución es de 17.25 mm Hg y la presión devapor del agua pura es de 17.50 mm Hg. Calcule la masamolar del soluto. Resp. 69.0 g/mol.

2. Calcular la presión de vapor de una solución que contiene30.40 g de alcanfor, C10H16O (1 mol = 152.23 g) y 99.82 gde etanol, C2H5OH (1 mol = 46.07 g). La presión devapor del etanol a 20 °C es de 43.90 mm Hg. Resp.40.20 mm Hg.

2. Aumento de la temperatura de ebullición¿Qué es la temperatura de ebullición de un líquido?

Es la T la cual su Pvapor se iguala con la presión a tmosférica.

1. A la presión de 1 atmósfera, un solvente puro tiene una determinada T eb. Sin embargo, para que una solución de dicho solvente iguale la presión de vapor del solvente puro se requiere una mayor T.

2. La adición de un soluto a un solvente, hace que la temperatura de fusión (T f) de la solución sea menor que la del solvente puro.

5

Para las soluciones diluidas de solutos no volátiles y noelectrolitos, el aumento de la temperatura de ebullición delsolvente (∆Teb) es directamente proporcional a laconcentración molal (m) del soluto (ley de Raoult):

∆∆∆∆Teb = Keb m

∆∆∆∆Teb= Teb sln −−−−Teb ste puro

Ejercicio:

1. El punto de ebullición normal del CCl4 puro es76.80 °C y su constante ebulliscópica molal es5.05 °C/m. Calcular el punto de ebullición de unasolución que contiene 1.00 g de I2 y 25.38 g deCCl4. Resp. 77.6 °C.

2. El punto de ebullición de una solución constituidapor 5.0 g de un soluto (no volátil y no electrolito) y100.0 g de benceno es 80.78 °C. El punto deebullición del benceno es 80.10 ºC. Calcular lamasa molar del soluto. Resp. 185.2 g/mol.

3. Disminución del punto de congelación

1. Al disminuir la T de un líquido, sus moléculas tienden aacercarse más entre sí (las F de atracción entre susmoléculas aumentan), por lo cual puede ocasionar elcambio del estado líquido al estado sólido.

2. Las moléculas del solvente en una solución están másseparadas entre sí que cuando el solvente es puro,debido a que las moléculas de soluto se interponen entreellas. Esto hace que las fuerzas de atracción entre ellasdisminuyan, por lo cual la T de congelación de la soluciónes menor que la del solvente puro

El descenso del punto de congelación (∆Tf) de una soluciónde un soluto no volátil y no electrolito es directamenteproporcional a la molalidad (m) del soluto de dicha solución:

∆∆∆∆Tf = Kf m

∆Tf = Descenso del punto de congelación de la solución, se expresaen grados Celsius: ∆T f = T f ste puro − T f ste en la solución

Kf = Constante molal del descenso del punto de congelación oconstante crioscópica, es característica de cada solvente.

m = Molalidad de la solución.

Ejercicio:En un litro de solución acuosa hay 4.0 moles de etilenglicol.La densidad de la solución es 1.15 g/mL. Calcule el punto decongelación de la solución y la T de ebullición de lasolución. Resp. −8.2 °C y 102.3 °C.

¿Cuál es el punto de congelación de una solución que contiene 478 g de etilenglicol (anticongelante) en 3202 g de agua? La masa molar del etilenglicol es 62.01 g.

∆Tf = Kf m

m =moles del soluto

masa del solvente (kg)= 2.41 m=

3.202 kg solvente

478 g x 1 mol62.01 g

Kf agua = 1.86 0C/m

∆Tf = Kf m = 1.86 0C/m x 2.41 m = 4.48 0C

∆Tf = T f – Tf0

Tf = T f – ∆Tf0 = 0.00 0C – 4.48 0C = -4.48 0C

12.6

4. Presión osmótica ( ππππ)

12.6

Ósmosis es el paso selectivo de las moléculas del solvente a través de una membrana porosa de una solución diluida a una con mayor concentración.

Una membrana semipermeable permite el paso de las moléculas del solvente, pero se bloquea el paso de las moléculas del soluto.

Presión osmótica ( ππππ) es la presión requerida para detener la ósmosis.

dilutemore

concentrated

6

HighP

LowP

Presión osmótica (pi)

π = MRT

M es la molaridad de la solución

R es la constante universal de los gases ideales

T es la temperatura (en K) 12.6

Propiedades coligativas de solucionesno electrolíticas

Las propiedades coligativas son propiedades que dependen sólo del número de partículas del soluto en la solución y no de la naturaleza de las partículas del soluto.

12.6

Disminución de presión de vapor

P1 = X1 P 10

Elevación del punto de ebullición

∆Tb = Kb m

Disminución del punto decongelación

∆Tf = Kf m

Presión osmótica (pi) π = MRT

Propiedades coligativas de soluciones electrolíticas

12.7

0.1 m solución NaCl 0.1 m Na+ iones & 0.1 m Cl- iones

Las propiedades coligativas son propiedades que dependen sólo del número de partículas del soluto en la solución y no de la naturaleza de las partículas del soluto.

0.1 m solución NaCl 0.2 m iones en solución

Factor van’t Hoff (i) = número real de partículas en solución después de di sociación

número de unidades de fórmula inicialmente disuelta s en solución

no electrolitosNaCl

CaCl2

i debe ser

12

3

Elevación del punto de ebullición ∆Tb = i Kb m

Disminución del punto de congelación ∆Tf = i Kf m

Presión osmótica ( ππππ) π = iMRT

Propiedades coligativas de soluciones electrolítica s

12.7

La Química en acción:Desalinización