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B1FQ U05.2.1 Disoluciones - Contenido educativo

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Subido el 1 de noviembre de 2022 por Raúl C.

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¡Hola a todos! 00:00:00
Soy Raúl Corraliza, profesor de física y química de primero de bachillerato en el 00:00:17
IES Arquitecto Pedro Gumiel de Alcalá de Henares, y os doy la bienvenida a esta serie 00:00:22
de videoclases de la unidad 5 dedicada a los gases y las disoluciones. 00:00:27
En la videoclase de hoy estudiaremos las disoluciones. 00:00:35
En esta videoclase vamos a estudiar las disoluciones. 00:00:47
Como vemos aquí, una disolución es una mezcla homogénea de sustancias puras, y de entre 00:00:50
esas sustancias va a haber una a la que denominemos disolvente y otra u otras a las que denominaremos 00:00:56
solutos. 00:01:01
Hay distintos criterios para decidir cuál es el disolvente, cuál es el soluto o los 00:01:02
solutos, todos ellos más o menos arbitrarios. 00:01:07
Uno de ellos sería denominar disolvente a aquel componente que tenga el mismo estado 00:01:10
de agregación de la disolución. 00:01:15
Supongamos que estamos mezclando una sustancia con carácter líquido y una sustancia con 00:01:17
carácter sólido y que la disolución tuviera carácter líquido. 00:01:22
En ese caso vamos a denominar disolvente al líquido que hemos utilizado, puesto que la 00:01:25
disolución va a tener también carácter líquido. 00:01:29
En el caso en el que todas las sustancias que estamos mezclando tuvieran el mismo estado 00:01:32
de agregación, por ejemplo, que estuviéramos mezclando distintos líquidos, en ese caso 00:01:36
podemos denominar disolvente a aquel componente que intervenga en mayor proporción en masa. 00:01:40
De tal manera que si estamos mezclando 500 gramos de un líquido y 100 gramos de otro 00:01:45
denominaremos disolvente a aquella sustancia que esté en mayor proporción en masa, aquella 00:01:50
de los 500 gramos, en lugar de la de los 10 a la que denominaremos soluto. 00:01:54
O bien, otra posibilidad es denominar disolvente a aquella sustancia que sea más frecuentemente 00:01:58
utilizado como tal, y aquí un ejemplo típico sería el agua. 00:02:04
Al agua se le llama el disolvente universal no sólo porque aparezca en una gran cantidad 00:02:08
de disoluciones en la naturaleza, sino porque desde el punto de vista habitual el agua es 00:02:13
el disolvente que se utiliza más habitualmente. 00:02:18
De tal manera que si tuviéramos una mezcla de agua y otras cosas y produjéramos una 00:02:20
mezcla homogénea, una disolución, existe una tendencia natural a decir que el disolvente 00:02:25
es el agua, pese a que no fuera a la sustancia que interviniera en mayor proporción en masa, 00:02:29
sencillamente porque es la sustancia más utilizada como disolvente. 00:02:35
El proceso de disolución se estudia con más detalle en la química de segundo de bachillerato 00:02:41
donde hay una unidad didáctica entera dedicada a las disoluciones. 00:02:46
No obstante, ahora podemos dar unas pinceladas para entender cómo funciona. 00:02:50
Como vemos aquí, el proceso de disolución se produce cuando los componentes del soluto 00:02:53
se disgregan, se separan y se entremezcan con los componentes del disolvente, habitualmente 00:02:58
debido a la acción de los componentes del disolvente, es el disolvente quien disuelve 00:03:04
el soluto. 00:03:08
Como ejemplo podemos pensar en la disolución en un vaso de agua de cloro de sodio, de sal 00:03:10
común, y podemos pensar en echar una cucharada de sal dentro de un vaso de agua. 00:03:15
Sólo por poner en contacto el disolvente y el soluto no se produce la disolución, 00:03:20
lo más común es que observemos cómo la sal se deposita al fondo y no tenemos una 00:03:26
mezcla homogénea, no tenemos mezcla, tenemos separado por un lado el líquido y por otro 00:03:29
lado el soluto, el sólido. 00:03:33
Podemos pensar en que podemos hacer varias cosas para facilitar la disolución y una 00:03:35
de ellas sería introducir una cucharilla y agitar tanto el agua como el soluto, como 00:03:40
el cloro de sodio que tenemos depositado al fondo. 00:03:45
En ese caso lo que podemos ver es cómo poco a poco el cloro de sodio se disgrega, pierde 00:03:48
la integridad física, se va a ir mezclando los componentes con las moléculas de agua 00:03:53
hasta que obtengamos la disolución, un líquido homogéneo, transparente, que va a ser nuestra 00:03:59
disolución de cloro de sodio. 00:04:04
Desde el punto de vista microscópico lo que está pasando es que las moléculas de agua 00:04:07
que son moléculas polares van a interaccionar con los cationes y los aniones que forman 00:04:10
el sólido iónico, de tal manera que las moléculas de agua van a presentar el polo 00:04:15
positivo a los aniones y los van a separar de la red, mientras que otras moléculas de 00:04:20
agua van a presentar el polo negativo a los cationes y los van a separar de la red, de 00:04:25
tal manera que tendremos cationes y aniones por separado rodeados de moléculas de agua 00:04:30
completamente entremezclados. 00:04:36
Para facilitar el proceso de disolución hemos dicho que vamos a introducir una cucharilla 00:04:39
y vamos a agitar el líquido y con el líquido el soluto. 00:04:43
Este es el segundo de los puntos que tenemos aquí cuando hablamos de cómo aumentar la 00:04:47
velocidad del proceso de disolución. 00:04:51
Nosotros producimos un proceso mecánico para agitar, como podemos ver aquí, tanto el soluto 00:04:53
como el disolvente. 00:04:58
No es la única posibilidad. 00:05:00
Otra posibilidad sería aumentar la temperatura del disolvente, por ejemplo, y nuestra experiencia 00:05:02
cotidiana nos dice que a la hora de disolver cosas siempre es más fácil cuando el disolvente, 00:05:06
podemos pensar en el agua, tiene mayor temperatura cuando es fría, es más fácil disolver sal 00:05:12
o cualquier otro soluto sólido en agua caliente que en agua fría. 00:05:18
También tiene que ver con la velocidad del proceso de disolución el tamaño del soluto 00:05:22
y me refiero a la disgregación de un soluto sólido. 00:05:27
Si tenemos que pensar, no en sal, pero podemos pensar en azúcar, ¿qué será mejor si disolver 00:05:31
un terrón de azúcar o azúcar en polvo? 00:05:37
Nuestra experiencia nos dice que si un terrón de azúcar se disuelve con más dificultad 00:05:39
tenemos que agitar más o necesitamos un líquido más caliente frente a la disolución de azúcar 00:05:42
en polvo y esto es lo que dice la disgregación del soluto. 00:05:49
Si tenemos un soluto sólido en polvo es más fácil que interaccionen las moléculas del 00:05:52
disolvente con los componentes del soluto, mientras que si tenemos un único bloque del 00:05:56
soluto sólido la interacción es únicamente por las capas exteriores y el proceso va a 00:06:02
ser mucho más lento, va a ser mucho más difícil. 00:06:06
Otro concepto en relación con las disoluciones es el concepto de solubilidad y saturación 00:06:10
que una vez más se estudiará con mucho más cuidado en la química de segundo de bachillerato. 00:06:15
La idea es la siguiente, si nosotros tenemos un vaso de agua, introducimos una cucharada 00:06:20
de sal y agitamos, llegará un momento en el que la sal se disolverá en el agua. 00:06:25
Si introducimos otra cucharada de sal y volvemos a agitar, la sal que hemos añadido, la sal 00:06:30
extra también se disolverá y podemos repetir este proceso en repetidas ocasiones, pero 00:06:35
llegará un momento en el que conforme vayamos añadiendo sal a ese único vaso de agua veremos 00:06:40
que cada vez tarda más en disolverse, cada vez le cuesta más y llegará un momento en 00:06:44
el que añadamos una cucharada de sal en la que no toda la sal se pueda disolver. 00:06:48
En ese caso lo que habremos conseguido es una disolución, si eliminamos el soluto sólido 00:06:55
extra que hemos conseguido disolver, una disolución en la que haya disuelta la máxima 00:07:01
cantidad de sal posible que puede albergar. 00:07:06
Se llama solubilidad a la concentración, a la máxima concentración que vamos a poder 00:07:10
conseguir de un soluto dentro de un disolvente. 00:07:14
Como podéis ver la solubilidad es espesa en unidades de concentración y va a depender 00:07:18
fundamentalmente, aparte de la naturaleza del disolvente y del soluto, de la temperatura. 00:07:23
Una vez más, solubilidad y saturación se estudiarán con más cuidado en la química 00:07:28
de segundo de bachillerato. 00:07:32
Hace un momento decía que la solubilidad es una concentración. 00:07:36
La concentración es una magnitud que caracteriza las disoluciones y que expresa la razón entre 00:07:40
una magnitud que cuantifica el soluto frente a una magnitud que cuantifica en ocasiones 00:07:46
el disolvente y casi siempre, y siempre en los casos que nosotros estudiamos, la propia 00:07:52
disolución. 00:07:56
Dependiendo de cuáles sean estas magnitudes que cuantifiquen el soluto y la disolución 00:07:58
tendremos distintas medidas de la concentración. 00:08:01
Nosotros en la física química de primero de bachillerato utilizaremos estas cuatro 00:08:05
que tenemos aquí, porcentaje masa-masa, porcentaje volumen-volumen, molaridad y fracción molar. 00:08:08
Como podemos ver el símbolo que representa la concentración de un soluto en una disolución 00:08:15
es estos corchetes que tenemos aquí y cuando escribo con todas las letras la palabra soluto 00:08:21
es porque en estas fórmulas estoy hablando de un soluto en términos generales. 00:08:26
Cuando nosotros tengamos un soluto concreto lo que tendremos entre corchetes será la 00:08:30
fórmula química del soluto. 00:08:34
Si por ejemplo pensamos en el ejemplo que habíamos puesto anteriormente, disolvemos 00:08:37
una cucharada de cloruro de sodio en agua, cuando expresemos la concentración del cloruro 00:08:40
de sodio, la concentración de la disolución de cloruro de sodio, lo que tendremos entre 00:08:46
corchetes aquí será la fórmula química del cloruro de sodio y tendremos entre corchetes 00:08:50
NaCl. 00:08:55
En el caso de porcentaje masa-masa lo que vamos a hacer es expresar la razón entre 00:08:56
la masa del soluto, en mi ejemplo cloruro de sodio, y la masa de la disolución que 00:09:02
sería en mi ejemplo la suma de la masa del agua y del cloruro de sodio. 00:09:06
Como vemos aquí, masa de disolución es igual a la masa del soluto más la masa del disolvente. 00:09:10
Ambas masas por supuesto expresadas en las mismas unidades. 00:09:16
Si lo tengo en gramos, en gramos, si lo tengo en kilogramos, en kilogramos. 00:09:19
Por supuesto y como es habitual siempre que quiera expresar esa razón en forma de porcentaje 00:09:23
tendremos que multiplicar por 100. 00:09:27
Así que concentración de soluto expresada en porcentaje masa-masa será masa de soluto 00:09:29
entre masa de disolución en las mismas unidades multiplicado por 100. 00:09:34
El símbolo para las unidades cuando yo exprese la concentración en porcentaje masa-masa 00:09:39
será por supuesto el símbolo del porcentaje y para que quede claro que lo que estoy haciendo 00:09:44
es comparar masas entre sí, a continuación y entre paréntesis pondré masa-masa. 00:09:49
El significado del porcentaje masa-masa es bien sencillo. 00:09:55
Si nosotros tenemos una concentración de cloruro de sodio, pongamos 1% masa-masa, eso 00:09:58
quiere decir que en cada 100 gramos de disolución tendremos contenidos 1 gramo de soluto y evidentemente 00:10:03
los 99 gramos restantes serán del disolvente. 00:10:10
Si pensamos en cloruro de sodio en agua, 99 gramos de agua, 1 gramo de cloruro de sodio. 00:10:13
En el caso del porcentaje volumen-volumen la definición es similar pero en lugar de 00:10:18
utilizar las masas para cuantificar el soluto y la disolución utilizaremos volúmenes, 00:10:23
nuevamente volúmenes en las mismas unidades. 00:10:28
Y así el porcentaje volumen-volumen se calculará dividiendo el volumen del soluto entre el 00:10:31
volumen de la disolución en las mismas unidades, pueden ser litros, pueden ser metros cúbicos 00:10:36
y por supuesto para que sea un porcentaje multiplicado por 100. 00:10:41
Si pensamos que la disolución está formada por un único soluto y un disolvente, el volumen 00:10:44
de la disolución será la suma del volumen del soluto y del disolvente. 00:10:49
Igual que antes el símbolo para expresar la concentración será poner entre corchetes 00:10:53
la fórmula química del que pensamos que sea el soluto y en cuanto a las unidades serán 00:10:59
por supuesto el símbolo del porcentaje y para que quede claro que estamos comparando 00:11:03
volúmenes entre paréntesis pondremos v barra v. 00:11:07
El porcentaje masa-masa va a ser habitual cuando lo que tengamos sea por ejemplo un 00:11:12
soluto sólido y el disolvente líquido que sea agua o bien cuando tengamos un soluto 00:11:17
líquido y un disolvente líquido que, insisto, típicamente va a ser agua. 00:11:22
Mientras que utilizaremos el porcentaje volumen-volumen cuando tanto el soluto como el disolvente 00:11:27
sean gases. 00:11:32
Y un ejemplo típico que nosotros utilizaremos será resolviendo cierto tipo de problemas 00:11:33
el dato que nos den de el aire, que es una mezcla de gases, está formado en un 80% por 00:11:39
oxígeno, dioxígeno o 2. 00:11:46
En ese caso ese 80% está expresado en volumen y nosotros lo que supondremos es que por cada 00:11:48
100 litros de disolución, por cada 100 litros de aire, 80 litros se corresponderán a dioxígeno 00:11:54
en las condiciones termodinámicas en las cuales se nos de ese dato. 00:12:00
Otra forma de expresar la concentración y que va a ser para nosotros la más habitual 00:12:05
es molaridad. 00:12:09
En este caso lo que vamos a hacer es relacionar la cantidad de soluto expresada en moles, 00:12:11
por supuesto, frente al volumen de la disolución por definición de molaridad expresado en 00:12:17
litros de la forma que las unidades de la concentración expresado en molaridad va a 00:12:22
ser mol partido por litro. 00:12:27
Esta forma de expresar la concentración en la molaridad es tan habitual y estas unidades 00:12:31
mol partido por litro son tan habituales que en un momento dado utilizaremos un alias 00:12:36
y en lugar de escribir mol partido por litro escribiremos la letra mayúscula M que se 00:12:42
lee molar y que es el alias que representará a mol partido por litro, mol de soluto partido 00:12:47
por litro de disolución. 00:12:54
La última forma que nosotros utilizaremos para expresar la concentración es lo que 00:12:57
se denomina fracción molar y estaremos interesados en la fracción molar de soluto. 00:13:01
El símbolo para la fracción molar ya no es entre corchetes el símbolo químico del 00:13:07
soluto. 00:13:11
Fracción molar es una magnitud que tiene un símbolo estándar específico que es la 00:13:12
letra G del alfabeto griego. 00:13:17
Se parece muchísimo a una X mayúscula pero el trazo que va de derecha a izquierda de 00:13:18
arriba abajo es recto y este otro es curvado. 00:13:23
En un momento dado se puede representar como una X mayúscula pero su símbolo correcto 00:13:26
es este. 00:13:30
La letra G del alfabeto griego y lo que expresa es la razón entre la cantidad de soluto en 00:13:31
moles y la cantidad de la disolución también evidentemente expresada en moles. 00:13:37
Si pensamos que la disolución está formada por un único soluto y un disolvente la cantidad 00:13:42
de sustancia de la disolución será la suma de la cantidad de soluto y la cantidad de 00:13:47
disolvente. 00:13:51
En este caso la fracción molar es por definición expresada en tanto por uno se debe no multiplicar 00:13:52
por cien y lo que tenemos es entonces cuatro formas distintas de expresar la concentración. 00:13:59
Porcentaje masa a masa, porcentaje volumen en volumen y molaridad todas ellas se representan 00:14:06
de la misma manera expresando entre corchetes el símbolo químico o la fórmula química 00:14:12
del soluto. 00:14:18
Sabremos cuál de las tres es por las unidades tanto por ciento y entre paréntesis masa 00:14:19
a masa, tanto por ciento y entre paréntesis v partido por v o bien mol partido por litro 00:14:25
alternativamente molar y por último fracción molar de soluto que se va a representar con 00:14:30
esta letra g, en el subíndice pondremos la fórmula química del soluto si así lo deseamos 00:14:35
y que no tiene unidades es adimensional. 00:14:41
Con esto que hemos visto hasta este momento ya podremos resolver los ejercicios propuestos 00:14:45
del 4 al 8. 00:14:49
En el aula virtual de la asignatura tenéis disponibles otros recursos, ejercicios y cuestionarios. 00:14:54
Asimismo tenéis más información en las fuentes bibliográficas y en la web. 00:15:00
No dudéis en traer vuestras dudas e inquietudes a clase o al foro de dudas en el aula virtual. 00:15:04
Un saludo y hasta pronto. 00:15:10
Idioma/s:
es
Autor/es:
Raúl Corraliza Nieto
Subido por:
Raúl C.
Licencia:
Reconocimiento - No comercial - Sin obra derivada
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128
Fecha:
1 de noviembre de 2022 - 9:29
Visibilidad:
Público
Centro:
IES ARQUITECTO PEDRO GUMIEL
Duración:
15′ 38″
Relación de aspecto:
1.78:1
Resolución:
1024x576 píxeles
Tamaño:
26.03 MBytes

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