2. 2
El Agua
• Es una de las sustancias más importantes y también
la más abundante de todas las sustancias
inorgánicas.
• Es la sustancia que forma el mayor porcentaje del
cuerpo.
• El agua constituye alrededor del 60% de los
hematíes, 75% del tejido muscular y el 92% del
plasma sanguíneo.
• El agua es un excelente disolvente y medio de
suspensión.
•
3. 3
Un disolvente es un líquido o un gas en el que se ha
disuelto algún otro material (líquido, sólido o gaseoso) llamado soluto.
Soluto Solvente Solución
En una suspensión el material suspendido puede
mezclarse con el líquido o medio de suspensión
durante algún tiempo pero acaba por depositarse
4. 4
• En esta fotografía se puede
observar la diferencia entre
una solución de cloruro de
sodio en agua y una
suspensión de almidón en
agua.
5. 5
Pasos para preparar una solución
Seleccionar soluto
completamente soluble
Pesar el soluto
Disolver el soluto
Aforar en balón
6. 6
Formación de suspensiones
Se forma si el soluto no es
completamente soluble En este caso, se
utiliza almidón
Se trata de disolver el soluto,
pero no se disuelve
completamente
Al aforar, se observa
dos fases
7. 7
• Fotografía de una solución
de cloruro de sodio en agua.
Se observa que es
totalmente traslúcida.
• Fotografía de una
suspensión de almidón en
agua. Se observa que es
turbia por la poca
solubilidad del almidón. Al
dejarla reposar, sedimenta
parte del almidón y se
deposita en el fondo del
recipiente.
8. 8
• La versatilidad del agua
como disolvente se debe a
sus enlaces covalentes
polares, en los que los
electrones no son
compartidos en forma
equivalente por los átomos.
• En una molécula de agua
existen tanto áreas positivas
como negativas. Esto se
indica por medio de cargas
parciales (δ+
, δ-
)
•
9. 9
• (a) Se observa la forma
tetraédrica del agua, y su
distribución de cargas
eléctricas.
• (b) Debido a la fuerte
atracción que ejerce el
núcleo del oxígeno hacia los
electrones, éste se carga
negativamente y los
hidrógenos positivamente.
10. 10
• En esta película se puede observar como rodean las moléculas
de agua a los iones de cloro y sodio.
• Los oxígenos (δ-
) rodean al sodio, y los hidrógenos positivos
(δ+
) rodean al cloro, llevándose a cabo el proceso de
disolución.
11. 11
Soluciones
Una Solución es una mezcla homogénea compuesta
de un soluto disuelto en un solvente
El solvente es el compuesto presente en mayor cantidad
El soluto y el solvente pueden existir
como moléculas o iones
Las soluciones pueden existir en cualquiera
de los tres estados de la materia
12. 12
• Las propiedades de solución y de suspensión del
agua son esenciales para la salud y la supervivencia.
• Como el agua puede disolver o suspender tal
cantidad de sustancias, es un medio ideal para las
reacciones metabólicas.
• Al encontrarse reunidos en un líquido común, los
reactantes y restantes materiales necesarios como
el ATP y las enzimas, colisionan con facilidad para
formar nuevos productos.
13. 13
• El agua disuelve también los
productos de desecho y los
elimina del cuerpo a través
de la orina.
14. 14
El agua participa en las reacciones químicas
• Durante la digestión, por
ejemplo, puede añadirse
agua a las grandes
moléculas de los elementos
nutritivos para degradarlas y
formar otras moléculas más
pequeñas.
• Este tipo de degradación se
llama hidrólisis, es
necesaria para que el cuerpo
utilice la energía de los
elementos nutritivos.
15. 15
El agua absorbe y libera calor
• En comparación con otras
sustancias, el agua requiere
una gran cantidad de calor
para elevar su temperatura y
una gran pérdida de calor
para reducirla.
• La existencia de una gran
cantidad de agua reduce los
efectos de los cambios de
temperatura y ayuda a
mantener la homeostasis de
la temperatura corporal.
16. 16
El agua controla la
temperatura del cuerpo
• El agua requiere una gran cantidad de calor para
cambiar de líquido a gas.
• Cuando el agua se evapora de la piel capta grandes
cantidades de calor y proporciona un excelente
mecanismo de enfriamiento.
• El agua tiene un calor de vaporización alto.
• Forma una parte importante del moco y de otros
líquidos lubricantes, en los que las proteínas se
disuelven para hacer que sean más viscosos (más
densos).
17. 17
El agua como lubricante
• La lubricación es
especialmente necesaria en
el tórax y en el abdomen,
donde los órganos internos
rozan y se deslizan unos
sobre otros.
• En el aparato
gastrointestinal el agua del
moco humedece los
alimentos y garantiza una
progresión suave de los
mismos.
18. 18
El agua como lubricante
• También es necesaria en las
articulaciones, donde los
huesos, los ligamentos y los
tendones rozan unos con
otros.
19. 19
Composición de las soluciones
Solución
Saturada
Contiene tanto soluto
disuelto como es capaz
de contener a cierta
temperatura
Sobresaturada
Contiene una mayor cantidad
de soluto del que puede ser
disuelto a una temperatura
determinada.
No-saturada
Contiene una menor cantidad
de soluto del que podría ser
disuelto a una temperatura
determinada
21. 21
Expresiones Relativas
• Soluciones Diluidas
– Contiene una cantidad
relativamente pequeña de
soluto.
– Ejemplo, un refresco de
limonada “ralo” contiene
poca cantidad de jugo de
limón en relación a la
cantidad de solvente; que
es el agua.
• Soluciones Concentradas
– Contiene una cantidad
relativamente grande de
soluto.
– Ejemplo, un fresco “fuerte”
es concentrado. Contiene
una mayor cantidad de jugo
limón disuelta.
22. 22
Porcentaje en masa
• Una manera de describir la composición de una
solución es el porcentaje en masa, que expresa la
masa de soluto presente en una masa determinada
de solución.
masa soluto
% (masa/masa) = x 100%
masa soluto + masa solución
23. 23
– Se prepara una solución mezclando 1.00 g de etanol, con 100.0 g de agua.
Calcule el % en masa del etanol en esta solución.
–
–
–
–
–
–
–
–
– Calcule la cantidad en gramos de azúcar que se deben disolver en 825 g de
agua para preparar una solución al 20.0%.
–
• Resuelva este problema siguiendo el ejemplo anterior
Respuesta:
–
–
–
–
–
2
1.00g etanol
% (m/m) = x 100% = 0.990% etanol
100.0g H O + 1.00g etanol
masa de solución
24. 24
– Calcule el porcentaje de cloruro de sodio si se disuelven
19.0 g de esta sal en suficiente cantidad de agua para hacer
175 g de solución.
–
–
–
–
– Calcule el porcentaje de cloruro de sodio si se disuelven
8.50 g de esta sal en suficiente cantidad de agua para hacer
95.0 g de solución.
• Resuelva este problema siguiendo el ejemplo anterior
Respuesta:
•
•
19.0g sal
% (m/m) = x 100% = 10.9% NaCl
175g solución
25. 25
– Calcule el número de gramos de agua que deben agregarse
a 10.0 g de NaNO3 para preparar una solución acuosa al
2.00%.
–
–
–
–
– Calcule el número de gramos de agua que deben agregarse
a 10.0 g de NaNO3 para preparar una solución acuosa al
2.00%.
• Resuelva este problema siguiendo el ejemplo anterior
Respuesta:
3
3
98.0g agua
10.0g NaNO x 490 g agua
2.00g NaNO
=
26. 26
– Calcule el número de gramos de soluto que deben
disolverse en 350 g de agua para preparar una solución de
sulfato de potasio al 15.0%.
–
–
–
–
– Calcule el número de gramos de soluto que deben
disolverse en 15.0 g de agua para preparar una solución de
cloruro de potasio al 10.0%.
• Resuelva este problema siguiendo el ejemplo anterior
Respuesta:
•
–
2
2
15.0g Soluto
350g H O x 61.7 g soluto
85.0g H O
=
27. 27
– Calcule el número de gramos de soluto que deben
disolverse en 350 g de agua para preparar una solución de
sulfato de potasio al 15.0%.
–
–
–
–
– Calcule el número de gramos de soluto que deben
disolverse en 15.0 g de agua para preparar una solución de
cloruro de potasio al 10.0%.
• Resuelva este problema siguiendo el ejemplo anterior
Respuesta:
•
–
2
2
15.0g Soluto
350g H O x 61.7 g soluto
85.0g H O
=
28. 28
• Es importante observar que el volumen de la
solución no puede considerarse aditivo (excepto en
soluciones muy diluidas), es decir que no es
correcto sumar el volumen del soluto más el
volumen del solvente.
• El siguiente experimento demuestra lo anterior:
•
•
• Esto ocurre porque se da una contracción del
volumen de la solución por formación de puentes de
hidrógeno.
50mL de agua + 50mL de alcohol etílico 100mL de solución≠
29. 29
– Calcule el % en volumen de una solución de alcohol
isopropílico preparada mezclando 25.0 mL de alcohol con
suficiente agua para dar un volumen total de 125 mL de
solución.
–
–
–
– Calcule el % en volumen de una solución de alcohol etílico
preparada mezclando 10.5 mL de alcohol con suficiente
agua para dar un volumen total de 50.0 mL de solución.
• Resuelva este problema siguiendo el ejemplo anterior
Respuesta:
•
–
–
25.0 mL alcohol
% (p/p) = x 100%
125 mL solución
30. 30
– Un vino contiene 12.0% de alcohol por volumen. Calcular el
número de mL de alcohol en 225 mL de vino.
–
–
–
– Un vino contiene 12.0% de alcohol por volumen. Calcular el
número de mL de alcohol en 225 mL de vino.
• Resuelva este problema siguiendo el ejemplo anterior
Respuesta:
–
12.0 mL alcohol
225 mL vino x = 27.0 mL alcohol
100 mL vino
31. 31
Porcentaje masa-Volumen
• Este método expresa la concentración como gramos
de soluto por 100 mL de solución.
• Con este sistema, una solución de glucosa al 10.0%
(m/v) se prepara disolviendo 10.0 g de glucosa en
agua, diluyendo a 100 mL, y mezclando.
masa soluto
% (m/v) = x 100%
volumen solución
32. 32
– Calcule el % (m/v) de una solución que se prepara
disolviendo 22.0 g de metanol (CH3OH) en etanol (C2H5OH)
para dar 100 mL de solución.|
–
–
–
– Calcule el % (m/v) de una solución que se prepara
disolviendo 4.20 g de NaCl en agua para dar 12.5 mL de
solución.
• Resuelva este problema siguiendo el ejemplo anterior
Respuesta:
22mL metanol
% (m/v) = x 100% = 22.0 % (m/v)
100mL solución
33. 33
Partes por millón (ppm)
• Son las partes de masa de soluto por un millón de partes de
masa de solución.
• Esta concentración se utiliza para soluciones muy diluidas
como en el análisis de agua o preparaciones biológicas.
• En estas soluciones muy diluidas, su densidad es muy cercana
a la del agua y se supone que la densidad de la solución es de
1.00 g/mL.
• Por lo anterior, se puede hacer la simplificación de mg
soluto/Litro de solución.
1
masa de soluto mg de soluto
ppm = x =
masa de solución Litro de s
1 00
olu
0,000
ción
34. 34
– Una muestra de agua contiene 3.5 mg de iones fluoruro (F-1
)
en 825 mL de solución. Calcule las partes por millón del ion
fluoruro en la muestra.
–
–
–
–
– Una muestra de agua contiene 0.0075 mg de plomo (Pb+2
) en
500 mL de solución. Calcule las ppm de plomo en esta
muestra.
• Resuelva este problema siguiendo el ejemplo anterior
Respuesta:
–
-
3.5 mg F
= 4.2 ppm
1 Lt soln.
825 mL soln. x
1000 mL soln.
35. 35
– Calcule los mg de fluoruro (F-1
) que hay en una muestra de
1.25 L de solución que tiene 4.0 ppm de ion fluoruro.
–
–
–
– Calcule los mg de hierro (Fe+2
) que hay en una muestra de
0.75 L de solución que tiene 2.5 ppm de ion hierro.
• Resuelva este problema siguiendo el ejemplo anterior
Respuesta:
•
–
-1
-14.0 mg F
1.25 L soln. x = 5.0 mg F
1.0 L sol.
36. 36
Molaridad
• La molaridad o concentración molar (se abrevia M)
es la cantidad de moles de soluto por litro delitro de
solución.solución.
•
•
– Calcule la molaridad de una solución preparada disolviendo
1.50 g de Nitrato de sodio (NaNO3) en 125 mL de solución.
–
moles de soluto
M = molaridad =
litro de solución
3 3
3
1.50 g NaNO 1.00 mol NaNO1000 mL soln.
M = x x 0.119 M
125 mL soln. 1 L soln. 101.103 g NaNO
=
37. 37
– Calcule la molaridad de una solución preparada disolviendo
0.524 g de carbonato de sodio (Na2CO3) en 250 mL de
solución.
• Resuelva este problema siguiendo el ejemplo anterior
Respuesta:
•
– Calcule cuantos gramos de hidróxido de potasio se
necesitan para preparar 625 mL de solución de KOH 0.350
M.
0.350 mol KOH 56.106 g KOH
625 mL soln. x x = 12.3 g KOH
1000 mL soln. 1 mol KOH
38. 38
– Calcule cuantos gramos de bromuro de potasio se
necesitan para preparar 500 mL de solución de KBr 0.125 M.
• Resuelva este problema siguiendo el ejemplo anterior
Respuesta:
– Calcule el volumen de una solución 0.525 M que se puede
preparar con 11.5 g de carbonato de potasio (K2CO3).
–
1 mol sal 1000 mL soln.
11.5 g sal x x = 159 mL soln. sal
18.206 g sal 0.525 mol sal
39. 39
– Calcule el volumen de una solución 0.132 M que se puede
preparar con 1.75 g de sulfuro de sodio (Na2S).
• Resuelva este problema siguiendo el ejemplo anterior
Respuesta:
•
40. 40
Normalidad
• La concentración normal o normalidad (N), se define
como el número de equivalentes de soluto por litro
de solución:
•
•
•
– El peso equivalente de un ácido se define como la masa en
gramos que producirá 1 mol de iones H+
en una reacción.
– El peso equivalente de una base es la cantidad en gramos
que proporcionará 1 mol de iones OH-
.
–
equivalentes de soluto
N =
Litros de solución
o a menudo se establece la forma más simple como
equiv
N =
L
41. 41
• Por ejemplo, considere una reacción de H2SO4 en la cual
ambos iones H+
son remplazados como
•
•
• En esta reacción 1 mol de H2SO4 (98 g) contienen 2 moles de
iones H+
y por lo tanto la cantidad necesaria para producir un
mol de H+
será 98 g/ 2 = 49 g.
–
• Resumiendo, se puede decir que el peso equivalente de un
ácido o una base es igual a:
ácido o base - +
peso fórmula en gramos
p-eq =
# de iones OH ó H transferidos
2 4 2 4 22 2H SO NaOH Na SO H O+ → +
42. 42
• Calcular el peso equivalente de cada uno de los siguientes
compuestos:
– H2SO4 en una reacción en la cual solamente es remplazado un ion
H+
.
–
–
– Ca(OH)2 en donde ambos iones OH-
son remplazados.
–
–
–
– HCl
peso fórmula en gramos 98 g
p-eq = = = 98 g
1 1
peso fórmula en gramos 36.45 g
p-eq = = = 36.45 g
1 1
peso fórmula en gramos 74 g
p-eq = = = 37 g
2 2
43. 43
– El peso equivalente de una sal se calcula dividiendo el peso
fórmula por la carga positiva total (o negativa, puesto que
debe ser la misma).
• Calcular el peso equivalente de cada una de las siguientes sales:
•
•
– AlCl3
–
–
– CaSO4
–
–
– Al2(SO4)3
–
peso fórmula en gramos 135.5 g
p-eq = = = 44.5 g
3 3
peso fórmula en gramos 342 g
p-eq = = = 57.0 g
6 6
peso fórmula en gramos 136 g
p-eq = = = 68.0 g
2 2
44. 44
• Calcular la normalidad de una solución de H3PO4 que
contiene 2.50 g de ácido en 135 mL de solución en
reacciones que se remplazan los tres hidrógenos.
•
•
• Calcular la normalidad de una solución de NaOH que
contiene 3.75 g de hidróxido en 125 mL de solución.
• Resuelva este problema siguiendo el ejemplo anterior
Respuesta:
•
3 4 3 4 3 4
3 4
2.50 g H PO 1 eq H PO 0.566 eq H PO
x = = 0.566 N
0.135 L 32.7 g H PO L soln.
45. 45
• Calcular el número de gramos de H2SO4 necesarios para
preparar 225 mL de solución 0.150 N en reacciones en que se
remplazan ambos hidrógenos.
•
•
• Calcular el número de gramos de H3PO4 necesarios para
preparar 125 mL de solución 0.200 N en reacciones en que se
remplazan los tres hidrógenos.
• Resuelva este problema siguiendo el ejemplo anterior
Respuesta:
•
–
–
2 4 2 4
2 4
2 4
0.150 eq H SO 49.0 g H SO1 L soln
225 mL soln x x x 1.65 g H SO
1000 mL soln 1 L soln 1 eq H SO
=
46. 46
Molalidad
• La concentración molal, se abrevia como m y se
define como el número de moles de soluto por
kilogramo de solvente. Se expresa como:
•
•
• Calcular la concentración molal de una solución que
contiene 18 g de NaOH en 100 mL de agua.
– Puesto que la densidad del agua es 1 g/mL, 100 mL de agua
= 100 g de agua.
•
moles de soluto
concentración molal = =
kilogramo de solvente
m
2
2 2 2
1000 g H O18 g NaOH 1 mol NaOH mol NaOH
x x = 4.5 = 4.5
100 g H O 40 g NaOH 1 Kg H O Kg H O
m
47. 47
• Calcular la concentración molal de una solución que
contiene 175 g de alcohol etílico (C2H6O) en 450 g de
agua.
• Resuelva este problema siguiendo el ejemplo anterior
Respuesta:
–
