1. PPTCES044CB33-A16V1 Clase Disoluciones II: unidades químicas de concentración y dilución

2. Resumen de la clase anterior MATERIA Sustancias puras Mezclas Elementos Compuestos HomogéneasHeterogéneas SuspensiónColoideDisolución Ø > 10 –4 cm 10 –7 cm < Ø < 10 –4 cm Ø < 10 –7 cm

3. Aprendizajes esperados Conocer las unidades químicas de concentración. Identificar diluciones. Páginas del libro desde la 81 a la 88.

4. Pregunta oficial PSU La siguiente figura presenta tres soluciones de una misma sal que están en una relación de volumen de 4:2:1, respectivamente: En relación a sus concentraciones, se puede afirmar correctamente que las tres soluciones presentan A) igual concentración molar. B) la solución 1 es de mayor concentración molar que las soluciones 2 y 3. C) la solución 3 es de menor concentración molar que las soluciones 1 y 2. D) la solución 1 es de menor concentración molar que las soluciones 2 y 3. E) la solución 3 es de mayor concentración molar que las soluciones 1 y 2. Fuente : DEMRE - U. DE CHILE, Modelo de Prueba de Ciencias 2015

5. 1. Unidades químicas de concentración 2. Otras unidades de concentración 3. Dilución

6. 1. Unidades químicas de concentración Molaridad (M) Las concentraciones se pueden expresar por medio de unidades químicas, que se diferencian de las unidades físicas en que están referidas a los mol del soluto (y en ocasiones del disolvente). Entre las unidades químicas más utilizadas tenemos: Molalidad (m)Fracción molar (X) Para trabajar con estas unidades se debe tener en cuenta lo siguiente: 1 L = 1000 mL 1 L = 1000 cc o cm 3 1 kg = 1000 g 1 g = 1000 mg

7. 1. Unidades químicas de concentración 1.1 Molaridad (M) M = X mol de soluto en 1000 mL de disolución Una disolución de la concentración deseada se prepara fácilmente, utilizando matraces volumétricos calibrados con precisión. Ventaja El volumen de la mayoría de las disoluciones depende en parte de la temperatura (dilatación térmica). Desventaja 1) Masar NaCl 1 mol = 58,4 g 2) Poner los 58,4 g en un matraz de aforo 3) Agregar agua destilada hasta la marca de 1 litro

8. Ejemplo: Calcular la molaridad (M) de una disolución que se preparó masando 71,0 g de sulfato sódico (Na 2 SO 4 ) y añadiendo suficiente agua hasta aforar un volumen de 500 mL. MM Na 2 SO 4 = 142 g/mol O podemos utilizar la fórmula 1.1 Molaridad (M) 1. Unidades químicas de concentración

9. Pregunta HPC Ejercicio 5 “guía del alumno” Habilidad de Pensamiento Científico: Procesamiento e interpretación de datos y formulación de explicaciones, apoyándose en los conceptos y modelos teóricos. La masa de 1 mol de sustancia se denomina masa molar. Este valor permite establecer relaciones entre los gramos y los mol de una sustancia. La siguiente tabla muestra información sobre 2 disoluciones: Considerando que la concentración molar o molaridad es la cantidad de mol de soluto disuelto en 1 litro de disolución, ¿cuál de las siguientes afirmaciones es correcta con respecto a las disoluciones? A) La 1 tiene mayor número de mol de soluto y mayor molaridad que la disolución 2. B) La 2 tiene menor número de mol de soluto y mayor molaridad que la disolución 1. C) La 1 tiene menor número de mol de soluto y menor molaridad que la disolución 2. D) La 2 tiene igual número de mol de soluto que la disolución 1 y su molaridad es menor. E) La 1 tiene igual número de mol de soluto que la disolución 2 y su molaridad es menor. B ASE

10. 1. Unidades químicas de concentración 1.2 Molalidad (m) m = X mol de soluto en 1000 gramos de disolvente La molalidad no está en función del volumen, por lo que es independiente de la temperatura y la presión. Ventaja Para relacionarla con la molaridad se requiere conocer la densidad de la disolución. Desventaja 1 mol por kg de agua: 1 molal Marca de 1 L en el matraz Balanza 180 g 1 mol de glucosa 1 kg de agua (1 L) 1 kg

11. Ejemplo: Se agregan 73,0 gramos de ácido clorhídrico (HCl) a 200 gramos de agua, ¿cuál es la molalidad de la disolución? MM HCl = 36,5 g/mol O podemos utilizar la fórmula 1. Unidades químicas de concentración 1.2 Molalidad (m)

12. Ejercitación Ejercicio 2 “guía del alumno” B Aplicación La masa molar del metano (CH 4 ) es 16 g/mol. ¿Cuál será la molalidad (m) de una disolución acuosa de concentración 32% m/m de CH 4 ?

13. 1. Unidades químicas de concentración 1.3 Fracción molar (X) Expresa la cantidad de mol de cada componente en relación a la totalidad de los mol de disolución. Corresponde a una unidad adimensional. X soluto + X disolvente = 1 Apropiada para el cálculo de presiones parciales de los gases y para trabajar con presiones de vapor de las disoluciones. Ventaja No se utiliza para expresar la concentración de las disoluciones para valoraciones o para análisis gravimétricos. Desventaja

14. Ejemplo: Una disolución esta formada por 324 g de agua (H 2 O) y 120 g de ácido acético (CH 3 COOH). Calcular la fracción molar de cada uno. MM H 2 O = 18 g/molMM CH 3 COOH = 60 g/mol Calculando los mol de ambos compuestos: X soluto (ác. acético) + X disolvente (agua) = 0,9 + 0,1 = 1 1. Unidades químicas de concentración 1.3 Fracción molar (X)

15. Ejercitación Ejercicio 10 “guía del alumno” A Aplicación ¿Cuál será la fracción molar del metanol (MM CH 3 OH = 32 g/mol) en una disolución compuesta por 32% m/m de metanol, 23% m/m de etanol (MM CH 3 CH 2 OH = 46 g/mol) y 45% m/m de agua MM H 2 O = 18 g/mol)? A)0,25 D) 0,62 B) 0,33 E) 0,94 C) 0,40

16. 2. Otras unidades de concentración Para expresar concentraciones muy pequeñas, trazas de una sustancia muy diluida en otra, es común utilizar otras unidades de concentración, tales como: ppm: partes por millón ppt: partes por trillónppb: partes por billón Permiten trabajar con disoluciones muy diluidas. Ventajas Soluto y disolución deben usar la misma unidad de medición. Desventajas En el caso de disoluciones acuosas, una parte por millón (1 ppm) equivale a un miligramo (mg) de soluto por litro (L) de disolución.

17. Ejemplo: ¿Cuál es la concentración en ppm de una disolución de 500 gramos que contiene 0,018 gramos de manganeso (Mn)? 1 g  1000 mg 0,018 g  X mg 18 mg 2. Otras unidades de concentración

18. 3. Dilución Es el procedimiento que se sigue para preparar una disolución menos concentrada a partir de una más concentrada. Al efectuar un proceso de dilución, agregando más disolvente a una cantidad dada de la disolución concentrada, su concentración cambia (disminuye) sin que cambie el número de mol de soluto. Mol de soluto antes de la dilución = Mol de soluto después de la dilución Para una disolución de concentración y volumen conocido. C i x V i = n C i x V i = C f x V f Donde: C i : concentración inicial (M) V i : volumen inicial (mL o L) C f : concentración final (M) V f : volumen final (mL o L)

19. Ejemplo: Preparar 1L de una disolución de permanganato de potasio (KMnO 4 ) 0,40 M a partir de una disolución de KMnO 4 1,00 M. Tenemos: C i : 1,00 M V i : ? C f : 0,40 M V f : 1L C i x V i = C f x V f 1,00 M x V i = 0,40 M x 1L V i = 0,4 L = 400 mL Tomar 400 mL de disolución de KMnO 4 1000 mL Aforar con agua, completando 1000 mL de disolución Por tanto, la dilución se realiza de la siguiente forma: 3. Dilución

20. Ejercitación Ejercicio 22 “guía del alumno” D Aplicación Considerando volúmenes aditivos, ¿qué cantidad de agua se debe agregar a 50 mL de una disolución al 20% m/v de hidróxido de sodio (NaOH), cuya masa molar es de 40 g/mol, para obtener una disolución de concentración 0,2 M? A)12,5 mL D) 1200,0 mL B) 120,0 mL E) 1250,0 mL C) 125,0 mL

21. Pregunta oficial PSU La siguiente figura presenta tres soluciones de una misma sal que están en una relación de volumen de 4:2:1, respectivamente: En relación a sus concentraciones, se puede afirmar correctamente que las tres soluciones presentan A) igual concentración molar. B) la solución 1 es de mayor concentración molar que las soluciones 2 y 3. C) la solución 3 es de menor concentración molar que las soluciones 1 y 2. D) la solución 1 es de menor concentración molar que las soluciones 2 y 3. E) la solución 3 es de mayor concentración molar que las soluciones 1 y 2. Fuente : DEMRE - U. DE CHILE, Modelo de Prueba de Ciencias 2015 A Comprensión

22. Tabla de corrección ÍtemAlternativaUnidad temáticaHabilidad 1 C Disoluciones químicas Aplicación 2 B Disoluciones químicas Aplicación 3 B Disoluciones químicas Aplicación 4 C Disoluciones químicas Comprensión 5 B Disoluciones químicas ASE 6 B Disoluciones químicas Aplicación 7 C Disoluciones químicas Aplicación 8 B Disoluciones químicas Aplicación 9 B Disoluciones químicas Aplicación 10 A Disoluciones químicas Aplicación 11 E Disoluciones químicas Aplicación 12 E Disoluciones químicas Aplicación

23. Tabla de corrección ÍtemAlternativaUnidad temáticaHabilidad 13 C Disoluciones químicas Aplicación 14 E Disoluciones químicas Aplicación 15 E Disoluciones químicas Comprensión 16 B Disoluciones químicas Aplicación 17 A Disoluciones químicas Aplicación 18 D Disoluciones químicas ASE 19 C Disoluciones químicas ASE 20 B Disoluciones químicas ASE 21 D Disoluciones químicas Aplicación 22 D Disoluciones químicas Aplicación 23 D Disoluciones químicas Aplicación 24 B Disoluciones químicas Aplicación 25 B Disoluciones químicas Aplicación

24. Síntesis de la clase Unidades químicas Concentración Unidades porcentuales % masa/masa % masa/volumen % volumen/volumenFracción molar Molalidad Molaridad Mol C i x V i = C f x V f Dilución

25. Prepara tu próxima clase En la próxima sesión, estudiaremos Disoluciones III: solubilidad y propiedades coligativas

27. Propiedad Intelectual Cpech RDA: 186414 ESTE MATERIAL SE ENCUENTRA PROTEGIDO POR EL REGISTRO DE PROPIEDAD INTELECTUAL. Equipo Editorial Área Ciencias: Química