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