Soluciones, las formas de expresar sus concentraciones

1. SOLUCIONES

2. DEFINICIÓN: Una solución es una mezcla homogénea de composición
variable. La homogeneidad en este caso se refiere
a que no se pueden distinguir sus componentes por formar en sí un todo
integrado en una sola fase, como también a la facilidad
de medición de sus propiedades (concentración, densidad, temperatura,
etc.) y no a las características a nivel molecular donde se
evidencia una heterogeneidad sub microscópica.
Las soluciones mas comunes son las binarias.
COMPONENTES DE UNA SOLUCIÓN.
Los componentes de una solución son el soluto y el solvente.
SOLUTO: Es el componente que generalmente está en menor
cantidad o en menor proporción.
SOLVENTE: Componente que está en mayor cantidad. Cuando una
solución posee componentes miscibles en todas las proporciones,
ejemplo: alcohol en agua, se acepta que el solvente sea el
componente que está en mayor proporción respecto al otro. En caso
de estar en la misma proporción en la solución, ejemplo: 50 ml de
alcohol y 50 ml de agua, el solvente será aquel componente que desde
el punto de vista químico, sea menos activo.

3. SOLUTO SOLVENTE NATURALEZA EJEMPLOS
Gas Gas G Todas las mezclas gaseosas, aire
Gas Líquido L Amoniaco (NH3) en agua
Gas Sólido S H2 en paladio (Pd), gelatina, pasta
dientes.
Líquido Líquido L Glicerina, metanol en agua
Líquido Sólido S Hg en Cu, Hg en Zn, benceno en I2
sólido
Sólido Sólido S Aleaciones: Au en Pt, Cu en Zn
Sólido Líquido L Todas las sales solubles en agua u
otro.
TIPOS DE SOLUCIONES.
Pueden existir todas las mezclas posibles entre los tres estados de
la materia, excepto las de líquido en gas (agua al estado de vapor en
el aire), que corresponden al estado de aerosoles (coloides).
De acuerdo con el estado del soluto y el solvente que forman la
solución tenemos:

4. CONCENTRACIÓN DE UNA SOLUCIÓN,
UNIDADES DE CONCENTRACIÓN.
Se define la concentración como la cantidad
relativa de soluto disuelta en una determinada
cantidad de solución o de solvente.

5. Como las propiedades de las soluciones dependen de su
composición, es decir de la cantidad de cada componente presente, se
usan las siguientes unidades:
UNIDADES FÍSICAS:
Establecen la composición de una solución en términos de peso de soluto
que está en un determinado peso o volumen de solución o solvente:
Con frecuencia la Composición porcentual o partes por cien son formas de
expresar las concentraciones. Así mismo, podemos relacionar las
cantidades de soluto con respecto a la de solución o a la de solvente y
podremos expresar esas cantidades en términos diferentes, a saber: peso a
peso, peso a volumen o volumen a volumen.
UNIDADES QUÍMICAS: son directamente aplicables a las
interpretaciones cuantitativas de las soluciones y a las reacciones
químicas que se verifiquen entre estas. Se diferencian de las
unidades físicas debido a que en este no se tiene en consideración la
formula ni peso molecular de los componentes. Excepto cuando se
trabaja con sales hidratadas.

6. COMPOSICIONPORCENTUAL
Con frecuencia la COMPOSICION PORCENTUAL o
PARTES POR CIEN son formas de expresar las
concentraciones que usan químicos analíticos.
El porcentaje en peso se usa con frecuencia para
expresar la concentración de reactivos acuosos
comerciales.
El porcentaje en volumen es mas común para
especificar la concentración de una solución
preparada al diluir un liquido puro con otro liquido.
El porcentaje peso/volumen se emplea mas para
indicar la composición de soluciones acuosas
diluidas de reactivos sólidos.

7. OTRAS FORMAS DE EXPRESAR LAS MEDIDAS DE COMPOSICION DE
UNA SUBSTANCIA
COMPOSICION PORCENTUAL
Porcentaje en peso (p/p)
Porcentaje en volumen (v/v)
Porcentaje en peso/volumen

8. Se usa con mucha frecuencia para expresar la concentración de
reactivos acuosos comerciales.
Ejemplo: 36g de HCl disueltos en 64g de H2O pura.
36 𝑔𝑚 𝐻𝐶𝐿
100 𝑔𝑚 𝑠𝑜𝑙𝑢𝑐.
𝑥100
PORCENTAJE DE PESO:
36𝑔 𝐻𝐶𝑙
64 𝑔 𝐻2𝑂
𝑥100

9. PORCENTAJE EN PESO VOLUMEN.
Se emplea mas para indicar la composición de soluciones
acuosas diluidas de reactivos sólidos.
PORCENTAJE EN VOLUMEN:
Es muy común para especificar la concentración de una solución
preparada al diluir un liquido puro con otro liquido.
Puede convertirse a las anteriores siempre que se tenga
conocimiento de las densidades de soluto, solvente y solución
)

10. Concentraciones pequeñas
Para expresar concentraciones muy pequeñas,
trazas de una sustancia muy diluida en otra, es
común emplear las relaciones partes por millón
(ppm),
partes por "billón" (ppb) y partes por "trillón"
(ppt). El millón equivale a 106, el billón
estadounidense, o millardo, a 109 y el trillón
estadounidense a 1012.
Es de uso relativamente frecuente en la
medición de la composición de la atmósfera
terrestre. Así el aumento de dióxido de carbono
en el aire debido al calentamiento global se
suele dar en dichas unidades.

11. PARTES POR MILLÓN Y PARTES POR
BILLÓN
Ppm (p/p) ppb (p/p)
Ppm (p/v) ppb (p/v)
Ppm (v/v) ppb (v/v)
Un método para deducir las unidades de ppm en la
relación m/m es el siguiente:
1 ppm=

12. De igual forma se procede para deducir las
unidades de esta expresión en la relación m/v
pero utilizando las unidades g de soluto/ 1000000
ml de solución (g/ml como se usa para expresar
densidad). En ambos casos la estrategia es hacer
desaparecer la cifra numérica millonaria del
denominador.
Utilizando esta misma estrategia dimensional se
pueden deducir las unidades correspondientes a
ppb y ppt
Ejemplo: se mezclan 20g de etanol (0.801 g/c.c) con 90g de agua
(0.998 g/c.c). La densidad de la solución resultante a 25º c
es de 0.963 g/c.c expresa la concentración de las solución en todas
las unidades físicas posibles.

13. UNIDADES QUÍMICAS
1. FRACCIÓN MOLAR: puede expresarse en términos del soluto o del
solvente.
a)
b)
No el número de componentes que tenga una solución cualquiera, la suma de sus
fracciones molares siempre será igual a la unidad.

14. molalidad (m): se refiere a un número de moles de soluto
contenido en un determinado número de kilogramos de
solvente.
Por definición:
Una solución 1 molal es aquella que contiene un
mol de soluto en un kilogramo de solvente.

15. 3. MOLARIDAD (M): número de moles de soluto
contenido de un determinado número de litros de
solución.
SOLUCIÓN MOLAR: La que contiene un mol de soluto en un litro
de solución.

16. 4. FORMALIDAD (F): número de pesos formula gramos de soluto (iguales
al número de moles, si se considera siempre la formula molecular)
presentes por litros de solución.
Molaridad y formalidad son muy parecidas en su definición, pero muy diferentes en
el concepto que expresan.
La solución formal proporciona información útil y definida respecto a como se
preparo inicialmente una solución, pero no implica lo que ocurre al soluto particular
despues que se disuelve.

17. 5. NORMALIDAD (N): número de equivalente en
gramos de soluto contenido en un determinado
número de litros de solución.

18. PESO EQUIVALENTE DE UN ÁCIDO INORGANICO: es
igual al PM del ácido entre el número de H+ que participan
en la reacción.
Si los ácidos participan en una
reacción cediendo solamente una
carga positiva (H+), sus PE sería igual
a su PM.
EN LOS ÁCIDOS ORGÁNICOS se divide el peso
molecular por el numero de grupos carboxilos
(-COOH) : Acetico:CH3COOH/1, Oxalico:H2C2O4/2,
Tartarico:COOH-CHOH-CHOH- COOH/2.

19. PESO EQUIVALENTE DE UNA
BASE: es igual al PM de la base entre el número
de OH- que participen en la reacción.
Ejemplos:
NaOH + HCl ---- NaCl + H2O
Al (OH)3 + 3HCl ----- AlCl3 + 3H2O
Al (OH)3 + HCl ----- Al (OH)2 Cl + H2O
Los pesos equivalentes de NaOH en 1 y Al (OH)3
en 2 y 3 son respectivamente: 40g, 26g y 78g.

20. PESO EQUIVALENTE DE UNA SAL: es igual al
PM de la sal entre el número de oxidación total del
metal. La carga total se obtiene multiplicando el
número de oxidación del metal por su subíndice: KCl/1,
NaCl/1, AlCl3/3, CaSO4/2, K2SO4/2,
K2HPO4(por el K+)/2, K2HPO4(por elH+)/1, K2HPO4(por
el PO4)/3.
PESO EQUIVALENTE DE LOS IONES: es igual al al
peso atomico o molecular por su carga positiva o
negativa (valencia del ion): K+/1, Ca+2/2, Fe+3/3, HSO4
-
/1, HPO4
=/2.
PESO EQUIVALENTE DE UN OXIDANTE O UN
REDUCTOR: es igual al PM del agente oxidante o
reductor entre el número de electrones ganados o
perdidos.

21. DILUCIÓN DE SOLUCIONES.
Debido a que las soluciones reactivos en la
industria son altamente concentrados, para
utilizarlos con una concentración mas baja se
requiere diluirlas agregándoles un disolvente.
Este proceso de preparar soluciones a partir de
otras mas concentradas añadiéndoles disolventes,
se llama DILUCIÓN.
Debe tenerse muy en cuenta que el soluto disuelto
permanece constante en su cantidad (moles de
soluto, eq.g sto, pfg de sto).

22. VxM= #moles de soluto
VxN= #equiv. G de Soluto
VxF= pfg de soluto.
Puesto que M, N y F representan una concentración
(c), en general podemos decir que: v x c = cantidad de
soluto disuelto.
Como se expreso la cantidad de soluto permanece
constante, luego entonces una solución que contiene
un soluto1 al agregarle solvente, disminuye en su
concentración siendo el soluto2 bajo estas condiciones
igual al soluto1.
Cantidad de soluto1 = cantidad de soluto2
V1 C1 = V2 x C2