UNIDAD 3
CIENCIAS NATURALES QUIMICA. LAS SOLUCIONES
¿Una transformación química puede ser una solución?
Las soluciones son fundamentales en nuestra vida pues forman parte de muchos materiales que tiene aplicación en medicina, en la industria, en la agricultura, en el estudio del ambiente físico. Para que muchas reacciones se lleven a cabo es necesario que las sustancias se encuentren en solución
ACTIVIDAD 1.
Dadas las siguientes mezclas identifique aquellas que son soluciones. Justifique.
Mezclas
Solución
Mezcla heterogénea
Aire
Aceite agua y arena
Vino
Pizza
Aleación de cobre y estaño
¿Que se deberá tener en cuenta para identificar una solución?
Primero que todo la mezcla debe ser homogénea en toda su extensión. Entonces el aire, el vino y la aleación de cobre y estaño cumplen esta condición. Las otras son mezclas heterogéneas.
¿Qué condiciones se requieren para que una sustancia se disuelva en otra?
Se requiere como mínimo de un soluto y de un solvente. Estos dos deben interactuar de tal manera que el soluto se distribuya uniformemente entre las partículas del solvente.
ACTIVIDAD 2
En la siguiente figura se representa el proceso de disolución de sal en agua.
1. Explique cómo y por qué ocurre este proceso
2. ¿Por qué el aceite no se disuelve en el agua?
Lectura de Apoyo
Estas interacciones son de tipo físico es decir son interacciones que no cambian la composición química del soluto ni del solvente; son interacciones de tipo electrostático. Para que se produzca la solución es condición necesaria que las fuerzas de atracción entre las partículas del soluto y del solvente sean superiores a las fuerzas que mantiene unidas a las partículas que constituyen tanto al soluto, como al solvente.
Un soluto polar se disuelve fácilmente en un solvente polar, dado que, las partículas del soluto pueden interactuar con las moléculas del solvente, situación que no ocurre entre las moléculas de un soluto no polar y un solvente polar, porque no se genera tal atracción, como el caso del aceite y del agua.
Lo semejante disuelve a lo semejante¿Por qué el aceite no se disuelve en el agua? Las moléculas del aceite están fuertemente atraídas por fuerzas intermoleculares que le dan su viscosidad; en el agua también existen fuerzas de atracción entre las moléculas; sin embargo, cuando estas dos sustancias tienen contacto físico, no se disuelven porque no se genera una fuerza de atracción entre las moléculas del aceite y del agua y por tanto no se logran vencer las atracciones intermoleculares en ambas sustancias:
Situaciones de aplicación conceptual
1. El agua es una sustancia compuesta formada por moléculas polares y por tanto cualquier sustancia que se disuelva totalmente en ella es considerada polar; dados los siguientes materiales clasifíquelos en dos grupos según la tabla:
Materiales
Polar
No polar
Alcohol
Aceite
Sal de cocina
Champú
Crema de manos
Sustancia química
Solvente
No polar
Solvente
polar
No 1
insoluble
soluble
No 2
soluble
insoluble
No 3
insoluble
soluble
No 4
insoluble
soluble
Las preguntas del 2 al 4 se resuelven con la siguiente información. Un grupo de estudiantes realizó en el laboratorio diferentes pruebas de solubilidad a 4 sustancias químicas; los datos se registran en la siguiente tabla
2. Según los datos que se registran en la tabla se puede afirmar que:
a. 1 y 3 son polares:
b. 1 y 2 son no polares.
c. 3 y 4 son no polares.
d. 2 y 3 son polares.
3. Se produce una solución entre:
a. 1 y 3
b. 1 y 2
c. 3 y 2
d. 4 y 2
4. Se produce una mezcla heterogénea entre:
a. 1 y 2
b. 1 y 3
c. 3 y 4
d. 1 y 4
ACTIVIDAD 3. En la siguiente tabla se presentan diversos tipos de soluciones. Escriba en la columna correspondiente al menos dos ejemplos de cada una:
Estado físico de la solución
Estado físico del solvente
Estado físico del soluto
Ejemplos
gas
Gas.
Gas.
Liquido
Liquido.
Gas.
solido
Solido.
Gas
liquido
Liquido.
Liquido.
solido
Solido.
Liquido.
liquido
Liquido.
Solido.
solido
Solido.
Solido.
¿Qué tanto se puede disolver un soluto en un solvente?
Cada solvente tiene la capacidad de disolver una cierta cantidad del soluto y a esa capacidad máxima se le llama solubilidad, por ejemplo 100 g. de agua pueden disolver hasta 36,5 g. de sal a una temperatura de 25ºC.
Una solución salina que contenga menos de 36,5 g. de sal en 100 g. de agua es una solución insaturada; la que contiene 36,5 g. de sal es solución saturada. Y si contiene más de 36,5 g. se le considera sobresaturada. Es importante aclarar que para producir esta última se debe calentar para aumentar la solubilidad de la sal en el agua. También se utilizan los términos concentrado y diluido para indicar de forma cualitativa la cantidad de soluto y de solvente presentes en una solución. Lo anterior es relativo dependiendo de quién se compara con quién.
Para efectos cuantitativos interesa precisar las cantidades de soluto y de solvente que hay en una solución. Se utiliza el término concentración para definir la relación entre el soluto y el solvente.
Situaciones de aplicación conceptual
Los numerales del 5 al 11 se contestan con la siguiente información, en cada caso señale la respuesta correcta y justifique.
En un vaso A hay 100ml de una solución que contiene 5 g. de azúcar, se toman 15 ml y se agrega agua hasta 100 ml en otro vaso B, y de esta solución se toman 15 ml en otro vaso C y se llevan a 100ml.
5 .La solución B comparada con la solución A es:
a. Concentrada
b. Diluida
c. Sobresaturada.
d. Saturada.
6. La solución B comparada con la solución C es:
a. Concentrada
b. Diluida
c. Sobresaturada.
d. Saturada
7. La solución B contiene:
a. Más de 5 g. de azúcar
b. 5 g. de azúcar
c. Menos de 5 g. de azúcar.
d. No sé
8. Si se toman 20 ml de la solución B y se depositan en un erlenmeyer, entonces la solución con relación a la A es:
a. Concentrada
b. Diluida
c. Sobresaturada.
d. Saturada
9. En la situación anterior la masa del soluto es:
a. Igual que en la solución B
b. Menor que en la solución B
c. Mayor que en la solución B
d. Igual que en la solución A.
10. En la situación anterior la solución del erlenmeyer en relación con la solución C es:
a. Concentrada
b. Diluida
c. Sobresaturada.
d. Saturada
11. Al comparar la solución B con la solución del erlenmeyer:
a. Cambia la relación entre los gramos de azúcar y los ml de agua.
b. No cambia la relación entre los gramos de azúcar y los ml de agua.
c. Cambia la concentración de las soluciones.
d. No sé.
¿El soluto es tan importante como el solvente en una solución?
Para muchos trabajos de laboratorio se hace necesario cuantificar la cantidad del soluto y el solvente presentes en una solución. Para tal efecto se usa el término concentración
La concentración de una solución es la cantidad de soluto que se encuentra disuelto en una cierta cantidad de solvente; es decir, la relación entre el soluto y el solvente determina la concentración de la solución. Como vemos, la concentración es directamente proporcional a la cantidad de soluto e inversamente proporcional a la cantidad de solvente.
Cuantitativamente la concentración se expresa según las unidades de masa del soluto y las unidades de volumen del solvente o volumen de la solución.
ACTIVIDAD 4.
Una estudiante de química prepara en el laboratorio 5 soluciones y realiza una gráfica que relaciona el número de moles de soluto que hay en cierto volumen de la solución. La gráfica es la siguiente:
12 .De acuerdo con la gráfica se puede afirmar que en 2 y 4 litros el número de moles de soluto disuelto en la solución es:
a. 2 y 4 moles
b. 2 y 3 moles
c. 1 y 3 moles
d. 1 y 2 moles
13. En 2 litros la concentración de la solución es:
a. 1 molar
b. 0,5 molar
c. 2 molar
d. 3 molar
14. La solución que tiene 3 litros es:
a. Más concentrada que la solución de 1 litro.
b. Menos concentrada que la solución de 4 litros.
c. Más diluida que la solución de 5 litros.
d. De igual concentración que la solución de 4 litros.
15. Si se mezcla la solución de 1 litro con la solución de 5 litros se obtiene una solución:
a. De mayor concentración que la de 1 litro
b. De menor concentración que la de 1 litro
c. De igual concentración que la de 1 litro
d. De mayor concentración que la de 5 litros
ACTIVIDAD 5. ¿En qué se diferencian las soluciones?
De acuerdo con la información de la columna de la derecha, escriba, en el espacio en blanco, el valor correspondiente a la concentración de la solución.
Molaridad_________
Número de moles de soluto sobre el número de litros de la solución. Se agregan 2 moles de sal y se completa con agua hasta un litro.
Normalidad________
Número de equivalentes –gramo de soluto sobre el número de litros de la solución. Se agregan 3 equivalentes- gramo de hidróxido de sodio y se completa con agua hasta 1 litro
Fracción Molar sal______
Número de moles del soluto sobre el número total de moles de la solución. Se disuelven 2 moles de sal en 15 moles de agua
Porcentaje en peso.______
Masa en gramos del soluto que hay en 100 gramos de la solución.
Se disuelven 10 g. de cloruro de sodio en 90 de agua
Porcentaje peso a volumen_______
Numero de gramos de soluto que hay en 100 ml. de solución. Ejemplo. Se disuelven 5g. de Azúcar y se completa con agua hasta 100ml.
Porcentaje volumen a volumen _______
Volumen del soluto en 100 mililitros de la solución. Una botella de vino de 750ml. Que contiene 14.0ml. de alcohol
Situaciones de aplicación conceptual
16. Se disuelven 0,5 moles de NaOH en agua y se completa hasta 500 ml. La molaridad de la solución es:
a. 0,5 molar
b. 1,0 molar
c. 0,25 molar
d. 0,10 molar
17. Si se toman 100 ml de la solución anterior y se completa con agua hasta 1000 ml, la solución resultante es:
a. 0,05 N
b. 0,10 N
c. 0,025 N
d. 0,010 N
18. Una solución 0,5 molar H2SO4 es:
a. 0,5 N
b. 1,0 N
c. 0,25 N
d. 0,10 N
19. El agua de una piscina tiene una concentración de 0,05% peso a volumen de cloro. Si se toman 50 ml de esta agua:
a. Su concentración es de 0,05% peso a volumen de cloro.
b. Su concentración es mayor de 0,05%.peso a volumen de cloro.
c. Su concentración es menor de 0,05%.peso a volumen de cloro.
d. No sé.
20. En la situación anterior
a. La masa de cloro es menor que la de la piscina
b. La masa del cloro es mayor que la de la piscina
c. La masa del cloro es igual que la de la piscina
d. La masa del cloro no cambia.
21. El vinagre de fruta casero tiene un porcentaje de acido acético del 5% volumen a volumen. Esto significa que:
a. En 100 g. de vinagre hay 5 ml. de ácido acético.
b. En 100 ml de vinagre hay 5 g. de ácido acético.
c. En 100 ml de vinagre hay 5 ml. de ácido acético.
d. En 100 g. de vinagre hay 5 g. de ácido acético.
22. La botella de vino FRONTERA tiene en su etiqueta la información: 13,5% V/V de alcohol etílico y densidad igual a 1,4 gramos / mililitro. Esto significa que:
a. En 100 ml. de vino frontera hay 13,5 ml. de etanol
b. En 100 gramos de vino frontera hay 13,5 ml. de etanol.
c. En 100 ml. de vino frontera hay 13,5 gramos de etanol
d. En 100 gramos de vino frontera hay 13,5 gramos de etanol.
23. El vinagre casero es una mezcla de ácido acético y agua. Una señora compra en el supermercado una botella de vinagre cuya etiqueta dice 5M. Al agregar vinagre a una ensalada se le va la mano en 10 ml. más de lo que ella quería agregar. Al producirse este hecho
a. La concentración del vinagre en la ensalada aumenta
b. La concentración del vinagre en la ensalada disminuye
c. La concentración del vinagre en la ensalada no cambia
d. La relación: No de moles de acido acético/No de litros de vinagre cambia.
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