domingo, 18 de septiembre de 2011

Unidades fisicas y quimicas para la concentracion de las disoluciones.

UNIDADES FISICAS
1.-Porcentaje peso a peso (%p/p)
Relaciona la cantidad en gramos de soluto presente en 100g de disolución.
Expresión analítica: &p/p= gramos de soluto/ gramos de disolución x 100
Ejemplo N.1:
A partir de 250g de una disolución acuosa de sulfato de cobre (CuSo4) se obtiene por evaporación un residuo de 30g de sulfato. Calcula:
a) ¿Cuántos gramos de agua se evaporaron?
b) ¿Cuál es el porcentaje por peso del soluto?
c) ¿Cuál es el porcentaje de disolvente?
Solución:
a)    Gramos disolución= gramos soluto + gramos disolvente
Gramos disolvente= gramos disolución – gramos soluto
Gramos de H2O = 250g – 30g
Gramos de H2O= 220g
b)   %p/p CuSo4 = masaCuSo4/Masa disolución x 100 = 30g/250g x100 = 12%
c)    %p/p CuSo4= masa H2O/masa disolución x 100= 220g/250gx100= 88%
Ejemplo N.2:
¿Cuantos gramos de agua se necesitan para  mezclar 60 g de nitrato de sodio (NaNO3), y obtener una  disolución al 25% en peso?
Datos: 
masa H2O = ?                      masa NaNO3= 60g
% NaNO3=  25%                %H2O= 100% - 25% = 75%
Solución:
masa H2O= (75%) 60g/25%  = 180g
o bien:
masa disolución= masa soluto + masa disolvente
Despejando masa disolvente (H2O) tenemos:
Masa H2O= masa disolución – masa soluto= 240g-60g= 180g
2.- Porcentaje peso a volumen (%p/v)
Es una manera de expresar los gramos de soluto que existen en 100 mililitros de disolución.
Expresión analítica: %p/p= gramos de soluto/mililitros de disolución x 100
Ejemplo N.1:
¿Cuál es el %p/v de NaCl en una solución que contiene 10g de soluto en 120ml de solución?
Datos:
%p/v NaCl= ?                           masa NaCl= 10g
Volumen solución =120ml
Soluciòn:
%p/v NaCl= masaNaCl/volumen disolución x 100= 10g/ 120ml x100 =8.33%
Ejemplo N.2:
Calcula la cantidad de gramos  de MgCl2 que  se requiere  para preparar 150mL de disolución  acuosa de MgCl2 al 12%(p/v)
Datos:
Masa MgCL2:?  Volumen solución= 150mL= 150g
% MgCl2= 12%
Solución:
 MgCl2: (12%) (150g/ 100%)=18g.

3.- Porcentaje volumen a volumen (%v/v)
Se emplea para expresar concentraciones de líquidos y relaciona el volumen de un soluto en un volumen de 100 mililitros de disolución.
Expresion analítica: %v/v= mililitros de soluto/ mililitros de solución x 100
Ejemplo N.1:
¿Cual es el porcentaje  que contiene  5mL de HCl en 100 mL de agua?
Datos:
%v/v HCl=?         VHCl=5mL         VH2O= 100ml
Solución:
%v/v HCl=  VHCl / V disolución X100
V disolución= V HCl + VH2O= 5mL+100mL=105mL
   %v/v HCl=5mL/105ml X100= 4.8%
Ejemplo N.2:
¿Cuántos mililitros de acido acético se necesitan para preparar 300ml de disolución al 20% (v/v)?
Datos:
V acido acético = ?  Vdisolucion= 300mL. %v/v acido acetilico= 20%
Solución:
V acido acético= (% acido acético) = (V disolución/ 100%) = (20%) (300ml/100%) =60ml
4. partes por millón (ppm)
Se utiliza cuando se tiene disoluciones muy diluidas. De manera análoga, al porcentaje en peso que representa el peso de soluto en 100 partes de disolución, las partes por millón se refieren a las partes de soluto por cada millón de partes de disolución.
De manera cuantitativa podemos plantear las siguientes consideraciones.
Expresion analítica:
ppm= miligramos de soluto/kg de disolución  o
ppm= miligramos de soluto/ L de solución

Ejemplo N.1:
Una muestra de agua de 600ml tiene 5 mg de F-. ¿Cuántos ppm ion de  fluoruro hay  en la muestra?
Datos: VH2O= 600ml = 0.6L   masa F-= 5mg    ppm=?
Solución:
ppmF-= mgF-/ L disolución = 5mg/0.6L = 8.33ppm.
 Ejemplo N.2:
Calcula  las ppm de 120 mg de Na+ contenidos en 1500 g de agua.
Datos:
Ppm Na+=?     Masa de Na+ = 120mg   masa H2O= 1500 g= 1.5kg
Solución:
ppm Na+= mg Na+/ kg disolución = 120mg/1.5kg= 80 ppm


UNIDADES QUIMICAS

1.-Solucion molar (M)
Se expresa por la literal M y relaciona los moles de soluto por el volumen de la solución expresada en litros.
Expresion analítica:
Molaridad=moles de soluto/L de disolución
Por tanto:
M=n/V
Donde:
n= numero de moles de soluto
V= volumen de disolución
M= concentración molar de la disolución
Ejemplo N.1:
¿ cual es la molaridad de una  disolución de 2 moles de KOH en 2.5 litros  de disolución?
Datos:
M=?     n= 2 moles KOH   V= 2.5L
Solución:
M=n/V= 2 moles KOH/ 2.5L = 0.80 moles KOH/L=0.80M
Ejemplo N.2:
¿Cuál es la molaridad de 250g de H2S04 en 2500Ml de disolución?
Datos:
M=?  n= (250g) (1mol H2SO4/98g) = 2.6 moles H2SO4
V=2500ml= 2.5L
Solucion:
M=n/V= 2.6 moles H2SO4/ 2.5L=1.02 moles H2SO4/L= 1.02M
Ejemplo N.3:
¿Cuantos gramos de NaOH se necesitan para preparar 1500 Ml de disolución o.50M?
Datos:
Masa  NaOH=?         V= 1500mL=1.5L
M=0.50 mol NaCl/L
 Solución:
A partir de M n/V despeja a n= MV;  ahora  sustituye sus valores:
n= (0.5molNaOH/L)  (1.5L)=0.75 mol NaOH
convierte los moles  a gramos con la  conversión correspondiente:

masa NaOH=30g

2. Solución molal (m)
Es una concentración de las disoluciones que relaciona los moles de soluto por los kilogramos de disolvente. Este tipo de concentración es utilizada en la determinación de algunas propiedades coligativas de las disoluciones (aumento en el punto de ebullición y disminución o abatimiento en el punto de congelación).
Expresión analítica: m= n/kg disolvente
Donde:   
n=moles de soluto
kg disolvente= kilogramos de disolvente
m=concentración molal de la disolución
Ejemplo N.1:
Calcula la molalidad de una disolución que tiene 0.5 moles de NaCl en 0.2 kg de agua.
Datos:
m=?                  n=0.5 mol NaCl            kg disolvente =0.2kg  H2O
Solución:
m= n/  kg disolvente =  0.5 mol NaCl/0.2kg H2O = 2.5mol NaCl/ 0.2kgH2O=2.5m                     
Ejemplo N.2:
Calcula la molalidad de una disolución que contiene 12g de Mg(OH)2 en 500 mL de H2O.
Datos:
m=?
n= (12g Mg(OH)2) (  1mol Mg(OH)2/ 58g Mg(OH)2)= 0.2 mol Mg (OH)2
 kg disolvente=(500ml) (  1g/  1ml  )=0.5 Kg H2O 
Solución:                                  
m=  N/ kg disolvente=0.2 mol Mg(OH)2/0.5 kg H2O= 0.4 mol Mg (OH)2/ kg disolvente= 0.4m
Ejemplo N.3:
Calcula los gramos de NaOH que se requiere para preparar una disolución 0.80 m en 1200mL de agua.
Datos:                               
 masa NaOH=?        m= 0.80 mol NaOH/ kg H2O
kg H2O= (1 200 mL) (1g/1mL )  ( 1kg/1000g  )=1.2kg
Solución:
A partir de m= n/kg  , despejas n =(m) (kg); sustituyendo en la formula resulta:
  n=( 0.80 mol NaOH/ kg  H2O ) = ( 1.2 kg H2O) = 0.96 mol NaOH
  Convierte los moles a gramos:
   masa NaOH=(0.96 mol NaOH) ( 40 g NaOH/1 mol NaOH )=38.4 g NaOH 
                                              
3.-Solucion Normal (N)
Es una concentración de las disoluciones utilizada en los procesos de neutralización y titulación entre las sustancias acidas y básicas. Este tipo de concentración relaciona los equivalentes gramo del soluto por los litros de solución.
Expresión analítica: N=E/V
Donde:
E= Eq-g soluto
V= litros de solucion
N= concentración normal
Ejemplo N.1:
Los equivalentes- gramo  de cada sustancia son:
1. Al 3+;            Eq-g Al 3+ =  27/3  = 9 g                 1 Eq-g Al 3+=9g
 2. S2- ;              Eq-g S2-= 32/2 =16 g             1 Eq-g S2-=16g
Àcidos
3. HCl;            Eq-g HCl= 35.5g/1   =36.5g     1Eq-g HCl= 36.5g
4. H2SO4;     Eq-g H2SO4=  98g/2 =49 g  1 Eq-g H2SO4= 49 g
Bases:                                              
5. NaOH;   Eq-g NaOH = 40g/1  =40 g       1 Eq-g NaOH =40 g
6. Al (OH)3:   Eq-g Al(OH)3= 78g/3  =26 g  1Eq-g Al (OH)3=26g
Sales:
7. K2SO4;      Eq-g K2SO4= 174 g/2 =87g
 K2 1+(SO4)2-
 ___________                       1 Eq-g K2SO4=87 g
2+    2-
___________
     0
8. Al2 (SO4)3;        Eq-g Al2 (SO4)3=  342g/6    =57 g 
Al2 3+ (SO4)2-3
_____________                           1Eq-g Al2 (SO4)3=57g
6+    -6 
_____________   
   0
Ejemplo N.2:
100g NaOH    ---------- Eq-g
 Relacionando estequiometricamente   estas unidades observaras que:
                           
(100 g NaOH (1 Eq-g NaOH/  40g NaOH )=2.5 Eq-g  NaOH                        
Ejemplo N.3:
1.8 Eq-g H2SO4 -------------gramos
Aplicando  el mismo  procedimiento  analítico tendrás:
(1.8Eq-g H2SO4) (49g H2SO4/ 1 Eq-g H2SO4 )=88.2gH2SO4                               
Ejemplo N.4:
¿Cual es la normalidad de una  disolución de HCl que contiene  0.35  eq- en  600 mL  de dicha disolución?  
Datos: 
N=?        E= 0.35 Eq- g HCl        V= 600mL= 0.60 L
N=E/V= 0.35 Eq- g HCl/0.6L= 0.58 Eq- g HCl /L= 0.58N
Ejemplo N.5:
Calcula  normalidad que habrá  en 1200 mL  de disolución, la  cual  contiene  50g de  H2SO4 
Datos:
N=?        E= (50gH2SO4)(1Eq-g H2SO4/ 49g H2SO4) = 1.02 1Eq-g H2SO4
V= 8 1200mL) 1.2L
Solución: 
N=E/V= 1.02 Eq-g H2SO4/1.2L=0.85 Eq-GH2SO4/L=0.85N

Ejemplo N.6:
¿Cuántos gramos  de soluto habrá en  800mL  de disolución 0.75 NdeH3BO3?
Datos:
Masa de H3BO3=?    V=800mL=0.8L         N=0.75 Eq-g H3BO3/L
Solución:
A partir de N= E/V, despeja E y tendrás E=NV; sustituyendo valores:
E=(0.75 Eq.gH3BO3/L)(0.8L)=0.60 Eq-g H3BO3
Realizando  la conversión:
Eq-g-----------gramos
Obtienes:
Masa de H3BO3=(0.60 Eq-g H3BO3)(20.6gH3BO3/ 1Eq-gH3BO3)=12.36g

4. Fracción molar (X)
Es una forma de expresar la concentración de las disoluciones relacionando los moles de soluto por los moles de la disolución. La fracción molar es adimensional.
Expresión analítica:
X= moles de soluto/ moles de soluto+moles de disolvente =moles de soluto/moles de disolución
Por lo tanto:
XA= nA/nAsoluto+ nB disolvente= nA/Nt Donde: n= num. De moles X= fracción molar

Ejemplo:
Una  disolución  contiene  20g de NaOH y 100g   de H2O. Calcula  la fracción  molar  de NaOH  y H2O.
Datos:
Masa NaOH= 20g                        masa H2O=100g
NaOH=(20g) (1mol/40g) =0.5mol                   nH2O= (100g)(1mol/18g)= 5.5. mol
N disolución= nNaOH + nH2O                            n disolución= 0.5 mol + 5.55mol
N disolución= 6.05 mol
 Solución:
XNaOH= nNaOH/ n disolución =  0.5 mol / 6.05 mol= 0.083
X H2O= nH2O /n disolución = 5.55mol/ 6.05 mol = 0.917
Observa que:
XNaOH+ X H2O= 1 ----- 0.083+ 0.917=1----------1=1
Por lo tanto, la suma  de las  fracciones   molares  es igual  a 1.

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