U-4-soluciones-16

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material didáctico para mostrar el proceso de disolución y cálculos

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Unidad 2 Enlaces Químicos Práctico Nº4 Química: Lic en Geofísica y Química Gral Lic en Biología FCEFN SOLUCIONES Las soluciones  son mezclas homogéneas formadas por dos o más sustancias químicas que no reaccionan entre sí; cuyos componentes se encuentran en cantidades que varía entre ciertos límites.

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Soluciones o Disoluciones Soluciones formadas por distinta cantidad de dos sustancias químicas. Componentes de una solución soluto  es la sustancia química que está en  menor proporción  (sin importar si es sólido, líquido o gaseoso), solvente , es la  sustancia mayoritaria de la mezcla ( que también puede estar en los tres estados de agregación ) . Unidad 3 Sol uciones Práctico Nº 6 Química: Lic en Geofísica y Química Gral Lic en Biología FCEFN 1.-Tienen  una fase homogénea , tiene las mismas propiedades físicas y químicas en todos sus puntos, por ejemplo: el aspecto, sabor, color, etc.. 2. La cantidad de soluto y la cantidad de disolvente se encuentran en proporciones que varían entre ciertos límites. Por ejemplo, 100 g de agua a 0 ºC es capaz de disolver hasta 37,5 g de NaCl, pero si mezclamos 40 g de NaCl con 100 g de agua a la temperatura señalada, quedarán 2,5 g de NaCl (soluto) sin disolver. Las soluciones que se estudiarán son las DOLUCIONES ACUOSAS: tienen como solvente el agua.

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Porque se disuelve el soluto en el solvente Puentes de hidrógeno : Fuerzas dipolo-dipolo permanente . Fuerzas dipolo permanente - dipolo inducido : Fuerzas de dispersión o de London : Fuerzas ion -dipolo permanente : Fuerzas de Van der Waals Fuertes Fuertes Fuertes Débiles Débiles Un soluto se disuelve cuando las moléculas del soluto y moléculas del solvente Unidad 2 Enlaces Químicos Práctico Nº4 Química: Lic en Geofísica y Química Gral Lic en Biología FCEFN se establecen enlaces intermoleculares entre

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H O H δ (+) δ (+) δ (--) H O H δ (+) δ (+) δ (--) H O H δ (+) δ (+) δ (--) H O H δ (+) δ (+) δ (--) H O H δ (+) δ (+) δ (--) Na + Cl — Fuerzas de atracción soluto - solvente H O H Fuerzas ion-dipolo permanente H O H δ (+) δ (+) δ (--) H O H δ (+) δ (+) δ (--) H O H δ (+) δ (+) δ (--) Na + Fuerzas de atracción soluto - solvente H O H Fuerzas ion-dipolo permanente Cl — Soluto iónico disuelto en solvente polar El anión Cl - se rodea de moléculas de agua atraídas por el polo positivo El cation Na- +se rodea de moléculas de agua atraídas por el polo negativo Los iones Na + y Cl — se mantienen solvatados (rodeados de solvente), o sea intercalados entre las moléculas del solvente polar. El soluto iónico, NaCl, es soluble en el solvente polar, H 2 O Unidad 2 Enlaces Químicos Práctico Nº4 Química: Lic en Geofísica y Química Gral Lic en Biología FCEFN

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Cuando un soluto se agrega a un solvente, el soluto difunde hacia el seno del solvente, hasta que las partículas de soluto se intercalan entre las del solvente Unidad 2 Enlaces Químicos Práctico Nº4 Química: Lic en Geofísica y Química Gral Lic en Biología FCEFN Proceso de disolución

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H O H δ (+) δ (+) δ (--) H Cl H O H δ (+) δ (+) δ (--) H O H δ (+) δ (+) δ (--) H O H δ (+) δ (+) δ (--) H O H δ (+) δ (+) δ (--) H δ (+) Cl δ (--) H δ (+) Cl δ (--) H δ (+) Cl δ (--) Fuerzas de atracción soluto - solvente H O H Fuerzas dipolo-dipolo permanente Soluto polar disuelto en solvente polar El soluto polar se intercala entre las moléculas del solvente polar porque se establecen interacciones fuertes del mismo tipo que las tiene el solvente puro: la molécula de HCl se solvatan (rodeados de solvente), El soluto polar, HCl, es soluble en el solvente polar, H2O Unidad 2 Enlaces Químicos Práctico Nº4 Química: Lic en Geofísica y Química Gral Lic en Biología FCEFN

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LOS SOLUTOS PUEDEN SER MOLECULARES POLARES NO se parten cuando se disuelven en agua IÓNICOS SI se parten cuando se disuelven en agua Unidad 2 Enlaces Químicos Práctico Nº4 Química: Lic en Geofísica y Química Gral Lic en Biología FCEFN

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No tiene dipolo C H H H H δ (+) δ (-) δ (+) δ (+) δ (+) C Cl Cl Cl Cl δ (+) δ (-) δ (-) δ (-) δ (-) No tiene dipolo C Cl Cl Cl Cl δ (+) δ (-) δ (-) δ (-) δ (-) C Cl Cl Cl Cl δ (+) δ (-) δ (-) δ (-) δ (-) C Cl Cl Cl Cl δ (+) δ (-) δ (-) δ (-) δ (-) Fuerzas de atracción soluto - solvente Fuerzas atracción electrostáticas C H H H H δ (+) δ (-) δ (+) δ (+) δ (+) C Cl Cl Cl Cl δ (+) δ (-) δ (-) δ (-) δ (-) Soluto Apolar disuelto en solvente Apolar El soluto apolar se intercala entre las moléculas del solvente apolar porque se establecen entre soluto y solvente interacciones débiles del mismo tipo que las tiene el solvente puro: El soluto CH 4 es una molécula apolar. Entre las moléculas de CH 4 no se establecen fuerzas de atracción o son muy débiles y no permanentes del tipo dipolo permanente – dipolo inducido o Fuerzas de dispersión. El soluto apolar CH 4 , es soluble en el solvente apolar, CCl 4 Unidad 2 Enlaces Químicos Práctico Nº4 Química: Lic en Geofísica y Química Gral Lic en Biología FCEFN

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H O H δ (+) δ (+) δ (--) O=O No se establecen Fuerzas de atracción soluto - solvente No tiene dipolo H O H δ (+) δ (+) δ (--) H O H δ (+) δ (+) δ (--) H O H δ (+) δ (+) δ (--) Se mantienen los enlaces por puente de hidrógeno entre las moléculas de H 2 O Soluto Apolar disuelto en solvente polar El soluto apolar NO se intercala entre las moléculas del solvente, polar porque NO se establecen entre soluto y solvente interacciones del mismo tipo que las tiene el solvente puro: El agua es una molécula polar. Entre las moléculas de agua se establecen fuerzas por puente de hidrógeno (fuertes). Entre las moléculas de O 2 no se establecen fuerzas de atracción o son muy débiles y no permanentes. Este tipo de fuerzas pueden ser Fuerzas dipolo permanente – dipolo inducido o Fuerzas de dispersión Unidad 2 Enlaces Químicos Práctico Nº4 Química: Lic en Geofísica y Química Gral Lic en Biología FCEFN

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SOLVENTE APOLAR DISUELVE A SOLUTO APOLAR Unidad 2 Enlaces Químicos Práctico Nº4 Química: Lic en Geofísica y Química Gral Lic en Biología FCEFN REGLA DE SOLUBILIDAD: SEMEJANTE DISUELVE A SEMEJANTE SOLVENTE POLAR DISUELVE A SOLUTO POLAR O IONICO SIGNIFICA SOLVENTE APOLAR NO DISUELVE A SOLUTO POLAR SOLVENTE POLAR NO DISUELVE A SOLUTO APOLAR TAMBIÉN SIGNIFICA Porque solvente y soluto tienen polaridad semejante Porque solvente y soluto NO tienen polaridad semejante

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SOLUBILIDAD Es la máxima cantidad de gramos de soluto disueltos por cada 100g de disolvente a una determinada temperatura. Para calcularla, se utiliza la siguiente relación. Unidad 2 Enlaces Químicos Práctico Nº4 Química: Lic en Geofísica y Química Gral Lic en Biología FCEFN

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La solubilidad depende de: la temperatura: la polaridad de las moléculas de soluto y solvente - la presión cuando el soluto es un gas Unidad 2 Enlaces Químicos Práctico Nº4 Química: Lic en Geofísica y Química Gral Lic en Biología FCEFN

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Unidad 2 Enlaces Químicos Práctico Nº4 Química: Lic en Geofísica y Química Gral Lic en Biología FCEFN La solubilidad es directamente proporcional a la temperatura A mayor temperatura mayor solubilidad. Relación de la solubilidad con la temperatura Existen excepciones: - El CaCrO 4 su solubilidad en agua es inversamente proporcional a la temperatura: su solubilidad disminuye al aumentar la temperatura El NaCl la variación de temperatura no varía la solubilidad. Otro caso es el Na 2 S0 4 la solubilidad aumenta al aumentar la temperatura hasta alcanzar un máximo, a partir de allí un incremento de temperatura, disminuye la solubilidad. En el gráfico se puede ver: que el KNO 3 , KCl, NaCl aumentan su solubilidad al aumentar la temperatura Se dice que tienen solubilidad directa

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37 g por 100 mL de agua a 20ºC NaCl Unidad 2 Enlaces Químicos Práctico Nº4 Química: Lic en Geofísica y Química Gral Lic en Biología FCEFN Solución insaturada contiene 30 g de NaCl Solución saturada contiene 37 g de NaCl Quedan 3 g de NaCl sin disolver

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20,3 g por 100 mL de agua (20ºC) 13 g/100 mL (20 °C) CuSO 4 K 2 Cr 2 O 7 Unidad 2 Enlaces Químicos Práctico Nº4 Química: Lic en Geofísica y Química Gral Lic en Biología FCEFN 5 g 20,3 g >20,3 g Aumento la temperatura por 100 mL de agua 13g 2 g >13g

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Unidad 3 Sol uciones Práctico Nº 6 Química: Lic en Geofísica y Química Gral Lic en Biología FCEFN 1. Contesta y justifica si los siguientes solutos serán o no solubles en agua: a) dióxido de azufre, b) trióxido de azufre c) nitrógeno d) sulfuro de hidrógeno e) cloruro de litio

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Unidad 3 Sol uciones Práctico Nº 6 Química: Lic en Geofísica y Química Gral Lic en Biología FCEFN 2. a) Una solución que tiene poca cantidad de soluto es una solución: ………………. ……………………. b) El limite de solubilidad del azúcar (sacarosa) es de 203,9 g/100 ml (25ºC), dibuja un esquema muestre como prepararía 200 mL de solución saturada, indica en el gráfico la cantidad de soluto que debe tener la solución. Diluida La solución sea saturada por cada 100 mL de solución contiene 203,9 g de azúcar En 200 mL de solución habrá 203,9 g * 2= 407,8 g 200 mL solución saturada 407,8 g azucar

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Unidad 3 Sol uciones Práctico Nº 6 Química: Lic en Geofísica y Química Gral Lic en Biología FCEFN 3. El ácido acetilsalicilico es el principal componente de la aspirina. Su límite de solubilidad a la temperatura corporal, es: 16 g de ac acetilsalicilico, por 100 g de solución. Califica las siguientes soluciones: a) 16 g de ac. Acetilsalicilico en 100 g de solución. La solución es ………………………………. b) 1,6 g de ac. Acetilsalicílico en 200 g de solución. La solución es ………………………………. Se considera que la solución es diluida cuando el soluto representa menos del 10% del límite de solubilidad 4. El clorato de potasio tiene una solubilidad de 8 g / 100 mL de solución. Califica las siguientes soluciones: a) 16 g de clorato de potasio en 200 g de solución. La solución es ……………………. b) 1,6 g de clorato de potasio en 200 g de solución. La solución es …………………. saturada diluida saturada diluida

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Unidad 3 Sol uciones Práctico Nº 6 Química: Lic en Geofísica y Química Gral Lic en Biología FCEFN soluto Solubilidad g/100 mL 20ºC 40ºC 80ºC KCl 33 39 50 KNO 3 33 65 168 KClO 3 8 15 40 NaCl 37 37 38 NaNO 3 88 106 147 6. Dada la siguiente tabla Representa en el mismo gráfico las solubilidades de todas las sustancias b) Como es la proporcionalidad entre la solubilidad con la temperatura c) Cual es el compuesto más soluble y el menos soluble d) ¿La solubilidad de que compuesto no varia (o varia poco) con la temperatura? 20º 40º 60º 80º 25 g 50 g 75 g 100 g 125 g 150 g NaNO 3 KCl KNO 3 KClO 3 NaCl Rta: solubilidad directa Rta: más soluble NaNO 3 menos soluble KClO 3 Rta: NaCl

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Unidad 2 Enlaces Químicos Práctico Nº4 Química: Lic en Geofísica y Química Gral Lic en Biología FCEFN Cálculo de la concentración de las soluciones Hay distintas formas de expresar la concentración de una solución, que dependen de las unidades en que se mide: - la cantidad de soluto - la cantidad de solución o solvente Formas Físicas: Formas Químicas: Porcentaje peso – peso, se simboliza %(p/p) Significa: gramos de soluto (g sto ) en cada 100 g de solución (g Scion ) Porcentaje peso – volumen, se simboliza %(p/v) Significa: gramos de soluto (g sto ) en cada 100 mL de solución Porcentaje volumen – volumen, se simboliza %(v/v) Significa: mL de soluto (mL sto ) en cada 100 mL de solución Gramos por litro, se simboliza g/L Significa: gramos de soluto (g sto ) en cada litro de solución (g Scion ) Partes por millón, se simboliza ppm Significa: gramos de soluto (g sto ) en cada un millón de g de solución o mL de soluto en cada un millón de mL de solución Molaridad, se simboliza M Significa: número de moles de soluto ( nsto ) que hay en 1 L (1000 mL ) de solución Normalidad, se simboliza N Significa: número de equivalentes de soluto ( nºeq ) que hay en 1 L (1000 mL ) de solución Molalidad , se simboliza m Significa: número de moles de soluto ( nsto ) que hay en 1 kg (1000 g) de sovente Fracción molar, se simboliza xsto : fracción molar de soluto; xste : fracción molar del solvente

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Los constituyentes de una solución son SOLUTO y SOLVENTE, masa Scion = masa sto + masa ste volumen Scion = volumen sto + volumen ste Unidad 2 Enlaces Químicos Práctico Nº4 Química: Lic en Geofísica y Química Gral Lic en Biología FCEFN

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COMO SE PREPARA UNA SOLUCIÓN 1) Preparar la cantidad de soluto apropiada para el volumen deseado de disolución 2) Disolver todo el soluto en un poco de disolvente 3) Enrasar : diluir la mezcla con más disolvente hasta el volumen deseado de disolución 4) Homogenizar Unidad 2 Enlaces Químicos Práctico Nº4 Química: Lic en Geofísica y Química Gral Lic en Biología FCEFN

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Unidad 3 Sol uciones Práctico Nº 6 Química: Lic en Geofísica y Química Gral Lic en Biología FCEFN 6. Analice los siguientes enunciados. En función de ellos, conteste, justifique y calcule: a) El recipiente contiene agua destilada, cuya densidad d= 1 g/mL. Lea el volumen y calcule la masa del agua b) Se disuelve 10 g de CuSO 4 en el volumen de agua destilada del punto a). Conteste y calcule: Volumen de la solución: Masa de la solución: Densidad de la solución: d = 7. Completa: a) Que una solución sea 20 % m/m significa que hay ………….. g de soluto en ……… g de solución, por lo tanto la cantidad de solvente es ……………….. b) Que una solución sea 30 % m/v, significa que hay ..……. g de soluto en ………………. mL de solución, por lo tanto el volumen de solvente es ………………….

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La densidad (d) es una propiedad que se calcula con la siguiente ecuación: sus unidades más comunes son = porque 1 mL = 1 cm 3 y su valor me indica cuanto pesa cada mililitro de una sustancia Unidad 2 Enlaces Químicos Práctico Nº4 Química: Lic en Geofísica y Química Gral Lic en Biología FCEFN

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Densidad Interpretación La densidad del agua, d agua = 1 g/mL Cada mililitro de agua pesa 1 g, si tengo 10 mL de agua pesarán 10 g La densidad del Hg, d Hg = 13,6 g/mL Cada mililitro de mercurio pesa 13,6 g, los 0,5 mL que contiene el termómetro pesarán 6,8 g La densidad del Cu, d Cu = 8,96 g/cm 3 8,96 g de cobre ocuparán un volumen de 1 mL , 4,48 g de Cu ocupan 0,5 mL si tengo la densidad y la masa de una sustancia me permite calcular  el volumen Uso de la densidad: si tengo la densidad y el volumen de una sustancia me permite calcular  la masa Unidad 2 Enlaces Químicos Práctico Nº4 Química: Lic en Geofísica y Química Gral Lic en Biología FCEFN

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Unidad 3 Sol uciones Práctico Nº 6 Química: Lic en Geofísica y Química Gral Lic en Biología FCEFN Tenemos la masa del soluto y la masa del solvente. Debemos calcular la masa de la solución en gramos masa Scion = masa sto + masa ste g scion = 180 g H 2 O + 20 g de NaCl = 200 g de solución 10% Rta: 10 % p/p. 8. Se prepara una solución con 20 de cloruro de sodio y 180 g de agua. La densidad de esta solución es 1,1 g/mL. Calcula a) El porcentaje peso-peso (p/p ó m/m) b) Calcula el %p/v c) Calcula los g de soluto para preparar 500g de solución con el %p/p calculado en a) d) Que masa y volumen de solución puede preparar con 50 g de cloruro de sodio, con el % p/v calculado en b)

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Unidad 3 Sol uciones Práctico Nº 6 Química: Lic en Geofísica y Química Gral Lic en Biología FCEFN 9. Con 50 g de soluto sólido : a) ¿Que masa y volumen de solución acuosa 20 % m/m puedo preparar?. La dScion= 1,06 g/mL. b) ¿Que volumen de solución acuosa 30 % m/v puedo preparar?. La dScion= 1,1 g/mL. c) Si le agrega 100 g de agua, ¿Cuál es el %m/m y el %m/v de la solución? 10. a) Calcular los gramos de soluto sólido que hay que pesar para preparar 100 mL de una solución de composición 20g/L . b) a cuantas ppm equivale

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Unidad 3 Sol uciones Práctico Nº 6 Química: Lic en Geofísica y Química Gral Lic en Biología FCEFN 11. La cantidad de Cl— en el agua potable es de 0,02 g por litro ¿A cuántas ppm equivale?

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FISICAS QUÍMICAS Expresiones más frecuentes de la concentración de la solución Unidad 2 Enlaces Químicos Práctico Nº4 Química: Lic en Geofísica y Química Gral Lic en Biología FCEFN

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2. ¿Cuántos mL de disolución son necesarios para que ésta tenga un 4,6% p/p, si contiene 9,1 g de soluto? (densidad de    solución= d Scion = 1,192 g/mL). Se nos pide un volumen de solución partiendo de % p/p. Buscamos la fórmula en cuadro, tratando de memorizarla: REEMPLAZO DESPEJO RESUELVO = 197,83 g de solución Unidad 2 Enlaces Químicos Práctico Nº4 Química: Lic en Geofísica y Química Gral Lic en Biología FCEFN

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, reemplazo los datos Los mL pasa al numerador V = 166 mL de solución Unidad 2 Enlaces Químicos Práctico Nº4 Química: Lic en Geofísica y Química Gral Lic en Biología FCEFN

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Porcentaje volumen/volumen (% v/v) : corresponde a la cantidad de mL (mililitros) de soluto en 100 mL de disolución. Es útil cuando se realiza una disolución líquido-líquido 3.- Si 10 mL de alcohol se disuelven en agua para hacer 200 mL de disolución, ¿cuál es su %v/v? 5% v/v Porcentaje peso/volumen ( % p/v) : corresponde a la cantidad de g (gramos) de soluto en 100 mL de solución. Es útil cuando se realiza una disolución sólido-líquido. Unidad 2 Enlaces Químicos Práctico Nº4 Química: Lic en Geofísica y Química Gral Lic en Biología FCEFN

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4.- Para esterilizar el laboratorio se usan soluciones de alcohol en agua al 70%v/v. A) ¿Cuántos mL de alcohol debo disolver para obtener 500 mL de solución?. B) Calcule cuantos mL de agua debe usar para prepararla A) Se pide volumen de una solución cuya concentración esta expresada en % v/v, reemplazo despejo resuelvo = 350 mL de alcohol Unidad 2 Enlaces Químicos Práctico Nº4 Química: Lic en Geofísica y Química Gral Lic en Biología FCEFN

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 B)    Ahora, solo nos falta calcular los mililitros de solvente (agua). mL Scion = mLsto + mL ste  mL ste = mL Scion — mLsto mLste = 500 mL — 350 mL = 150 mL de agua Unidad 2 Enlaces Químicos Práctico Nº4 Química: Lic en Geofísica y Química Gral Lic en Biología FCEFN

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5.- Las soluciones alcohólicas de hidróxido de potasio (sólido), se usan en la producción de jabones, titulaciones analíticas, y limpieza de material de laboratorio, A) ¿cuantos g de KOH debe pesar para preparar un cuarto de litro de solución alcohólica, 5,6% p/v?. B) ¿Qué volumen de alcohol debe usar? A) El soluto es KOH, y el solvente es el alcohol. Escribimos la ecuación %p/v, y analizo la resolución del problema: Un cuarto de litro es = 250 m reemplazo despejo resuelvo = 14 g de KOH Unidad 2 Enlaces Químicos Práctico Nº4 Química: Lic en Geofísica y Química Gral Lic en Biología FCEFN

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B) Ahora, solo nos falta calcular los mililitros de solvente (alcohol). En el caso de solutos sólidos: mL del solvente = mL de solución En este problema, mL ste = 250 mL Unidad 2 Enlaces Químicos Práctico Nº4 Química: Lic en Geofísica y Química Gral Lic en Biología FCEFN

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Molaridad o Concentración Molar (M) : La molaridad se define como la cantidad de moles de soluto contenida en 1 Litro de disolución. Esta es, probablemente, la escala de mayor uso en química Para calcular el número de moles de soluto n sto , lo definimos: n sto  =   PMg = peso molecular expresado en gramos Unidad 2 Enlaces Químicos Práctico Nº4 Química: Lic en Geofísica y Química Gral Lic en Biología FCEFN

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Un mol es una unidad que mide cantidad de materia, de similar manera como una docena mide 12 unidades, o un trío hace referencia a tres objetos. Según Avogadro, un mol correspondía a: 1 mol = 6,022 x 10 23  partículas 1mol de aluminio = 6,022 x 10 23  de átomos de Al 1mol de CO 2 = 6,022 x 10 23  de moléculas de CO 2 1mol de Na + = 6,022 x 10 23  de cationes Na + Unidad 2 Enlaces Químicos Práctico Nº4 Química: Lic en Geofísica y Química Gral Lic en Biología FCEFN

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4.- Calcular la molaridad de una disolución de 2,12 g de KBr en 458 mL de disolución. (Pesos Atómicos: K = 39,10, Br = 79,90). n KBr   = = 0,0178 moles de KBr = 0,458 L La unidad mol/L se simboliza con la letra M de se lee molar = 3,89*10 -2 = 3,89*10 -2 M a)   Calcular el número de moles de KBr presentes: (Peso Molecular del KBr = 119,00) b)  Convertir los mL de disolución en litros: Reemplazo, resuelvo Unidad 2 Enlaces Químicos Práctico Nº4 Química: Lic en Geofísica y Química Gral Lic en Biología FCEFN

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5.- Determinar el número de moles de soluto presentes en 455 mL de una disolución de HCL 3,75 M. (Pesos Atómicos: Cl = 35,45, H = 1,008). a)   = 0,455 L b)   n sto de HCl = M *L Scion n sto = (3,75 M) (0,455 L) = (3,75 ) (0,455 L) = 1,71 moles Datos que necesito para calcular Despejo reemplazo, resuelvo Unidad 2 Enlaces Químicos Práctico Nº4 Química: Lic en Geofísica y Química Gral Lic en Biología FCEFN

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6. - Determinar la masa (g) de soluto requerida para formar 275 mL de una disolución de KClO 4  0,5151 M.(Pesos Atómicos: K = 39,10, O = 16,00, Cl = 35,45). a)  Convertir los mL de disolución en litros: V= 275 *10-3 L = 0,275 L b)  Despejo n KClO4 = (0,5151 M) (0,275 L) = 0,142 moles c)  Calcular el peso molecular del KClO 4 : K: 1 x 39,10 = 39,10  Cl: 1 x 35,45 = 35,45  O: 4 x 16,00 = 64,00 Peso Molecular del KClO 4 = 138,55 n sto  = despejamos g sto = n sto * PM g = 0,142 moles *138,55 g/ mol = 19,7 g Datos que necesito para calcular Unidad 2 Enlaces Químicos Práctico Nº4 Química: Lic en Geofísica y Química Gral Lic en Biología FCEFN

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● Molalidad o Concentración molal (m) : La molalidad tiende a causar confusión por el nombre tan similar con la molaridad. La molalidad mide la cantidad de moles de soluto contenido en 1 Kg de solvente. Comparemos para identificar similitudes y diferencias, y así evitar confusiones. Unidad 2 Enlaces Químicos Práctico Nº4 Química: Lic en Geofísica y Química Gral Lic en Biología FCEFN

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7.- ¿Cuál es la molalidad de una disolución de 3,2g de CH 3 OH (metanol) en 200g de agua? Peso Molecular del soluto(metanol) = 12 + (4 x 1) + 16 = 32 n soluto  = = 0,1 moles m = = 0,5 m Unidad 2 Enlaces Químicos Práctico Nº4 Química: Lic en Geofísica y Química Gral Lic en Biología FCEFN

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10.- Calcular la masa de soluto necesaria para preparar 100 mL de una solución de Na 2 SO 4 , 0,5 m. La d Scion = 1,09 g/mL. a)  El soluto es Na 2 SO 4 . la concentración en m, escribo la expresión reemplazo Datos que necesito para calcular No tengo todos los datos pero los puedo calcular PMg- Na2SO4 = 23*2 + 32*1 + 16*4 = 142 g/mol g Scion = 100 mL * 1,09 g/mL = 109 g Scion La pregunta del problema esta num y denominador Unidad 2 Enlaces Químicos Práctico Nº4 Química: Lic en Geofísica y Química Gral Lic en Biología FCEFN

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Despejo 0,5 * 142 * 10 -3 *(109g — g Na2SO4 ) = g Na2SO4 resuelvo 0,071 * (109g — g Na2SO4 ) = g Na2SO4 aplicamos distributiva 7,739 — 0,071 g Na2SO4 = g Na2SO4 7,739 = g Na2SO4 + 0,071 g Na2SO4 = 1,071 g Na2SO4 Agrupamos los términos que tienen g Na2SO4 g Na2SO4 = = 7,22 g de Na 2 SO 4 Unidad 2 Enlaces Químicos Práctico Nº4 Química: Lic en Geofísica y Química Gral Lic en Biología FCEFN

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8. -Calcular el valor de la concentración expresado como molalidad y fracción molar de una solución preparada con 84 g de fosfato de potasio y 268 mL de agua destilada. Unidad 2 Enlaces Químicos Práctico Nº4 Química: Lic en Geofísica y Química Gral Lic en Biología FCEFN

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Gramos por litro (g/L) : corresponde a la cantidad de g (gramos) de soluto en 1 L de disolución. 9-Una solución acuosa de ácido nítrico contiene 150gr/L de ácido y densidad 1,12 g/mL. Calcule su concentración en: a) %p/p b) %p/v c) Molaridad d) Molalidad e) Fracción Molar La concentración de la solución es 150 g HNO 3 1 L = 1000mL de Scion a) g Scion = 1,12 g/mL * 1000mL= 1120 g de solución no tengo los gramos de solución, pero lo calculo con la densidad Reemplazamos en la fórmula Unidad 2 Enlaces Químicos Práctico Nº4 Química: Lic en Geofísica y Química Gral Lic en Biología FCEFN

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b) c) Reemplazo en la fórmula calculo los moles de soluto El PM g-HNO3 = 1 + 14 + 16 *3= 63 g/mol Unidad 2 Enlaces Químicos Práctico Nº4 Química: Lic en Geofísica y Química Gral Lic en Biología FCEFN

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d) g Scion = 1120 g = 1,12 kg debemos averiguar los kg ste = kg Scion — kg sto = uso la masa de solución calculada en el punto a) kg ste = 1,12 kg — 0,15 kg = 0,97 kg de ste Unidad 2 Enlaces Químicos Práctico Nº4 Química: Lic en Geofísica y Química Gral Lic en Biología FCEFN

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e) Soluto = ácido nítrico , HNO 3 Solvente = agua , H 2 O Unidad 2 Enlaces Químicos Práctico Nº4 Química: Lic en Geofísica y Química Gral Lic en Biología FCEFN

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Normalidad o Concentración normal (N) : La normalidad mide el número de equivalentes (moles por carga) de soluto por cada litro de solución. reemplazando Puedo usar cualquiera de las dos de acuerdo a los datos que tenga Unidad 2 Enlaces Químicos Práctico Nº4 Química: Lic en Geofísica y Química Gral Lic en Biología FCEFN

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K depende del tipo de soluto Ácido : K= Nº de cationes hidrógenos ionizados, H 2 CO 3 → 2 H + + CO (K = 2) H 3 PO 4 → 3 H + + PO 4 3- (K = 3) Hidróxidos : K= Nº de oxhidrilos ionizados Sales : K = Nº total de cargas de el/los cationes liberados: Na(OH) → OH - +Na+ (K = 1) Al(OH) 3 → 3 OH- + Al 3+ (K= 3) FeSO 4 → Fe 2+ + SO 4 2- (K = 2) Fe 2 (SO 4 ) 3 → 2 Fe 3+ + 3 SO 4 2- (K=6) Unidad 2 Enlaces Químicos Práctico Nº4 Química: Lic en Geofísica y Química Gral Lic en Biología FCEFN

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13.- Una solución se prepara disolviendo 10,5 g de cloruro de calcio en 250 g de agua. Calcule la normalidad, N.La d Scion = 1,11 g/cm 3 g sto = 10,5 g CaCl 2 CaCl 2 → Ca 2+ + 2 Cl - (K = 2) La masa de la solución es m Scion = m sto + m ste m Scion = 10,5 g + 250 g = 260,5 g de Scion mL Scion = 234,68 mL = 0,235 L PM g-CaCl2 = 40 + 2* 35,5 = 111 g/mol Unidad 2 Enlaces Químicos Práctico Nº4 Química: Lic en Geofísica y Química Gral Lic en Biología FCEFN

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14.- La solubilidad del sulfato de magnesio en agua es de 35,5 g por 100 mL de agua. Calcular la N de una solución saturada de MgSO 4 . d Scion = 1,17 g/mL El problema no da el volumen. Tomo por comodidad 100 mL porque sé que tiene 35,5 g MgSO 4 . Estos son los datos que necesito para el cálculo g sto = 35,5 g K: es una sal hago su ionización MgSO 4 → Mg 2+ + SO K = 2 PMg MgSO4 = 24 g + 32 + 4*16 = 120 g/mol L Scion La masa de la solución es m Scion = m sto + m ste M Scion = 35,5 g + 100 g = 135,5 g de Scion mL Scion = 115,81 mL = 0,116 L Unidad 2 Enlaces Químicos Práctico Nº4 Química: Lic en Geofísica y Química Gral Lic en Biología FCEFN

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reemplazo simplifico las unidades y resuelvo = 5,10 Rta: 5,10 N Unidad 2 Enlaces Químicos Práctico Nº4 Química: Lic en Geofísica y Química Gral Lic en Biología FCEFN

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Fracción molar : indica la fracción de moles de soluto y solvente. La suma de fracciones es igual a uno Unidad 2 Enlaces Químicos Práctico Nº4 Química: Lic en Geofísica y Química Gral Lic en Biología FCEFN

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Soluto = benceno , Solvente = tolueno 10. - Se prepara una disolución mezclando 72,4 mL de tolueno (C 7 H 8 ) δ =0,867 g/mL con 34,5 mL de benceno (C 6 H 6 ) δ =0,879 g/mL ). Calcule la fracción molar de ambos compuestos. Cuanto suman? Debo averiguar la masa de cada uno de los componentes de la solución, para ello uso la densidad de cada uno m = d* V m benceno = 0,879 g/mL* 34,5 mL = 30,32 g m tolueno = 0,867 g/mL* 72,4 mL = 62,77 g Unidad 2 Enlaces Químicos Práctico Nº4 Química: Lic en Geofísica y Química Gral Lic en Biología FCEFN

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La suma x sto + x ste = 1 Unidad 2 Enlaces Químicos Práctico Nº4 Química: Lic en Geofísica y Química Gral Lic en Biología FCEFN

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Equivalencias entre unidades de concentración Esto es M Unidad 2 Enlaces Químicos Práctico Nº4 Química: Lic en Geofísica y Química Gral Lic en Biología FCEFN

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Equivalencias entre unidades de concentración 11.- ¿Cuál será la molaridad de una disolución de NaI (PM g = 150 g/mol; d = 1,67 g/mL) si se sabe que tiene una concentración de 6,2% v/v? Que la solución sea 6,2 v/v, significa que hay 6,2 mL de soluto (NaI) en 100 mL de solución 0,100 L de solución Calculo la masa, uso la d g NaI = 1,67g/mL* 6,2 mL= 10,354 g Calculo el Nº moles NaI Unidad 2 Enlaces Químicos Práctico Nº4 Química: Lic en Geofísica y Química Gral Lic en Biología FCEFN

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Equivalencias entre unidades de concentración 11.- ¿Cuál será la molaridad de una disolución de NaI (PM g = 150 g/mol; d = 1,67 g/mL) si se sabe que tiene una concentración de 6,2% v/v? Que la solución sea 6,2 v/v, significa que hay 6,2 mL de soluto (NaI) en 100 mL de solución Unidad 2 Enlaces Químicos Práctico Nº4 Química: Lic en Geofísica y Química Gral Lic en Biología FCEFN

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Que la solución sea 5% p/p, significa que hay 5 g de soluto (Na 2 SO 4 ) en 100 mL de solución 0,100 L de solución Calculo el Nº moles Na 2 SO 4 11.- cual será la M de una solución 5% p/p de sulfato de sodio, y tiene densidad 1,15 g/mL. Para calcular el PM los peso atómicos son: PA (Na): 23, PA(S): 32, PA(O): 16 El PM g del Na 2 SO 4 = 23*2+32*1+16*4= 142 g/mol Unidad 2 Enlaces Químicos Práctico Nº4 Química: Lic en Geofísica y Química Gral Lic en Biología FCEFN

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Esto es M Se parece a la inversa de la determinación pero el volumen esta en L Unidad 2 Enlaces Químicos Práctico Nº4 Química: Lic en Geofísica y Química Gral Lic en Biología FCEFN

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Esto es M

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Esto es M Unidad 2 Enlaces Químicos Práctico Nº4 Química: Lic en Geofísica y Química Gral Lic en Biología FCEFN

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Preparación de soluciones por Dilución Los principales ácidos se venden en soluciones 37 % 63 % 98 % Unidad 2 Enlaces Químicos Práctico Nº4 Química: Lic en Geofísica y Química Gral Lic en Biología FCEFN

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En el laboratorio se podrán preparar soluciones MÁS DILUIDAS de estos ácidos porque se debe partir de estas soluciones concentradas Ácido clorhídrico Ácido sulfúrico Ácido nítrico 37%, d= 1,175 g/mL 98%, d= 1,84 g/mL 63%, d= 1,368 g/mL Nunca se podrá preparar soluciones HCl de concentración mayor 37% Agregando disolvente: agua Nunca se podrá preparar soluciones H 2 SO 4 con concentración mayor 98% Nunca se podrá preparar soluciones de HNO 3 con concentración mayor 63% Unidad 2 Enlaces Químicos Práctico Nº4 Química: Lic en Geofísica y Química Gral Lic en Biología FCEFN

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1.- Se tiene una solución de ácido nítrico al 32% en peso y densidad 1,365 g/mL. Si se toma una muestra de 450 mL de la solución de ácido nítrico y le agrego 350 mL de agua, calcular la molaridad de la nueva solución 450 mL HNO 3 350 mL H 2 O Solución concentrada, 32% Solución diluida, ????? 450 mL HNO 3 + 350 mL H 2 O 800 mL de solución diluida La cantidad de soluto no ha cambiado, porque sólo agrego agua para diliur 450 mL HNO 3 solución cocentrada Ecuación de dilucion: relaciona la concentración y volumen de la solución concentrada con la diluida V c * M c = V d * M d V d = V c + V H2O Unidad 2 Enlaces Químicos Práctico Nº4 Química: Lic en Geofísica y Química Gral Lic en Biología FCEFN

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Datos: Solución concentrada, Concentración, 32% Volumen, V c : 450 mL Solución diluida, Concentración, M d =? Volumen, V d :450 mL+ 350 mL = 800 mL Debo calcular la M c V c * M c = V d * M d Despejo Unidad 2 Enlaces Químicos Práctico Nº4 Química: Lic en Geofísica y Química Gral Lic en Biología FCEFN

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2.- Cuantos mililitros se deben sacar de una botella que contiene ácido nítrico al 43% en peso y densidad 1,253 g/cm 3 para preparar medio litro de una solución cuya concentración de ácido nítrico sea de 175 mEq/L. Datos: Solución concentrada, Concentración, 43% Volumen, V c : ? mL Solución diluida , Concentración, N d = 175 mEq/L Volumen, V d := 500 mL Debo calcular la M c Debo calcular la M d N d = 175 mEq/L = 0,175 Eq/L = 0,175N V c * M c = V d * M d Despejo M c = 8,55 mol/L Unidad 2 Enlaces Químicos Práctico Nº4 Química: Lic en Geofísica y Química Gral Lic en Biología FCEFN

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3.- Resuelva a) Cuantos mililitros de solución de clorato de magnesio al 20% en peso y cuya densidad es 1,234 g/mL, debe usar para preparar medio litro de solución 0,85N ……….. b) A partir de un de 25 cm 3 de ácido sulfúrico concentrado al 75% en peso y densidad 1,57 g/mL, calcule cuantos litros de solución 0,5M se pueden preparar, usándolos totalmente . Unidad 2 Enlaces Químicos Práctico Nº4 Química: Lic en Geofísica y Química Gral Lic en Biología FCEFN

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Datos: Solución concentrada, Concentración, 20% Volumen, V c : ? mL Solución diluida , Concentración, N d = 0,85 Eq/L Volumen, V d := 500 mL Debo calcular la M c Debo calcular la M d V c * M c = V d * M d Despejo M c = 1,29 mol/L Mg(ClO 3 ) 2 PM = 24+ 2(35,5+16*3) = 191 g/mol Unidad 2 Enlaces Químicos Práctico Nº4 Química: Lic en Geofísica y Química Gral Lic en Biología FCEFN

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Datos: Solución concentrada, Concentración, 75% Volumen, V c : 25 mL = 0,025 L Solución diluida , Concentración, M d = 0,5 mol/L Volumen, V d := ? L Debo calcular la M c V c * M c = V d * M d Despejo M c = 12,01 mol/L H 2 SO 4 PM = 2*1+ 32+16*4 = 98 g/mol Unidad 2 Enlaces Químicos Práctico Nº4 Química: Lic en Geofísica y Química Gral Lic en Biología FCEFN

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4.- Para preparar una solución diluida es recomendable realizar sucesivas diluciones de la solución más concentrada. Por eso se preparó a solución transfiriendo 0,661 gramos de dicromato de potasio a un matraz aforado de 300 mL y se le adiciona agua hasta el enrase. Luego se transfiere 2 mL a un matraz de 500 mL y se diluyó hasta el enrase: a) Cual es la concentración final de la solución b) Que masa de la sal hay en la solución final Datos: Solución concentrada, Concentración, 0,661g en 300 mL Volumen, V c : 2 mL = 0,002 L Solución diluida , Concentración, M d = ? mol/L Volumen, V d := 500 mL Debo calcular la M c K 2 Cr 2 O 7 PM = 2*39+ 2*55+16*7 = 300g/mol Unidad 2 Enlaces Químicos Práctico Nº4 Química: Lic en Geofísica y Química Gral Lic en Biología FCEFN

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V c * M c = V d * M d Despejo a) b) Despejo g sto = M * PM g * L Scion g sto = 2,94*10 -3 M * 300g/mol * 0,5 L = 4,404*10 -3 g= 0,0044 g Unidad 2 Enlaces Químicos Práctico Nº4 Química: Lic en Geofísica y Química Gral Lic en Biología FCEFN

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Solución concentrada, Concentración, 50% Volumen, V c =?m L Solución diluida , Concentración, N d = 0,6 N Volumen, V d := 350 mL Debo calcular la M c 5.- se prepara una solución de ácido sulfúrico a partir de: Acido sulfúrico comercial  = 1,104 gr/ml y 56% m/m H 2 SO 4 PM = 2*1+ 32+16*4 = 98 g/mol a.-Que volumen, en mL, de solución de ácido comercial se deberá usar para preparar 350 cm 3 de disolución sulfúrica 0,6N. b.- Cuantos cm 3 de agua se deben agregar. M c = 5,63 M Debo calcular la M d Unidad 2 Enlaces Químicos Práctico Nº4 Química: Lic en Geofísica y Química Gral Lic en Biología FCEFN

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V c * M c = V d * M d Despejo a) b) V d = V c + V H2O V H2O = V d — V c V H2O = 350 mL —18,65 mL= 331,35 mL Unidad 2 Enlaces Químicos Práctico Nº4 Química: Lic en Geofísica y Química Gral Lic en Biología FCEFN

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6.- a) Como prepararía una solución 0,35 M de sulfato de sodio desde su sal sólida, si se pesó una cierta cantidad de soluto y se transfirió a un matraz aforado de 300 mL y se le adiciona agua hasta el enrase. b) Que volumen de solución de sulfato de sodio al 56% en masa y densidad 1,38 g/mL usaría para preparar los 600 mL necesarios de la solución 0,35 M. c) Si se transfiere 2 mL de solución inicial a un matraz de 500 mL y se diluyó hasta el enrase: I) Cual es la concentración final de la solución II) Que masa de la sal hay en la solución final a) g sto = 0,35 M * 142g/mol * 0,3 L = 14,91 g Na 2 SO 4 PM = 2*23+ 32+16*4 = 142 g/mol Unidad 2 Enlaces Químicos Práctico Nº4 Química: Lic en Geofísica y Química Gral Lic en Biología FCEFN

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b) b) Que volumen de solución de sulfato de sodio al 56% en masa y densidad 1,38 g/mL usaría para preparar los 600 mL necesarios de la solución 0,35 M. Datos: Solución concentrada, Concentración, 56% Volumen, V c : ? mL Solución diluida , Concentración, M d = 0,35 M Volumen, V d := 600 mL Debo calcular la M c V c * M c = V d * M d Despejo Unidad 2 Enlaces Químicos Práctico Nº4 Química: Lic en Geofísica y Química Gral Lic en Biología FCEFN

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c) c) Si se transfiere 2 mL de solución inicial a un matraz de 500 mL y se diluyó hasta el enrase: I) Cual es la concentración final de la solución II) Que masa de la sal hay en la solución final Solución concentrada, Concentración, 0,35 M Volumen, V c : 2 mL = 0,002 L Solución diluida , Concentración, M d = ? mol/L Volumen, V d := 500 mL V c * M c = V d * M d Despejo Despejo g sto = M * PM g * L Scion g sto = 1,4*10 -3 M * 142g/mol * 0,5 L = 0,0994 g I) II) Unidad 2 Enlaces Químicos Práctico Nº4 Química: Lic en Geofísica y Química Gral Lic en Biología FCEFN

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02/10/2016 Ing. María Rosa Belbruno Unidad 2 Enlace Químico Práctico Nº 4 Química General: Lic. en Biología FCEFN UNSJ Práctico Nº 4 Química: Lic en Geofísica Enlace por puente de hidrógeno Se forma entre moléculas polares con hidrógeno unido covalentemente a un átomo pequeño muy electronegativo, como flúor, oxígeno o nitrógeno Se forma debido a la polarización de las moléculas, los e tienden a concentrarse cerca del átomo más electronegativo, dejando a los hidrógenos con deficiencia de e. Tienen una tercera parte de la fuerza de los enlaces covalentes

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02/10/2016 Ing. María Rosa Belbruno Unidad 2 Enlaces Químicos Práctico Nº4 Química: Lic en Geofísica y Química Gral Lic en Biología FCEFN O-H F-H F H δ + δ - F H δ + δ - F H δ + δ - Puente de hidrógeno

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02/10/2016 Ing. María Rosa Belbruno AGUA Agua con otras moléculas Proteínas y ácidos nucleicos Dador Aceptor Otros ejemplos de enlace por puente de hidrógeno Unidad 2 Enlace Químico Práctico Nº 4 Química General: Lic. en Biología FCEFN UNSJ Práctico Nº 4 Química: Lic en Geofísica

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02/10/2016 Ing. María Rosa Belbruno Unidad 2 Enlace Químico Práctico Nº 4 Química General: Lic. en Biología FCEFN UNSJ Práctico Nº 4 Química: Lic en Geofísica Fuerzas dipolo-dipolo (permanentes) Se deben a la atracción de la carga positiva: + del átomo de una molécula con respecto a la carga - del átomo de la otra molécula. Las fuerzas dipolo - dipolo, sólo son efectivas a distancias muy cortas.

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02/10/2016 Ing. María Rosa Belbruno Unidad 2 Enlace Químico Práctico Nº 4 Química General: Lic. en Biología FCEFN UNSJ Práctico Nº 4 Química: Lic en Geofísica Fuerzas dipolo permanente-dipolo inducido. Las moléculas polarizadas próximas a moléculas no polares o átomos neutros pueden provocar en éstos un desplazamiento de la carga electrónica transformándolos en dipolos inducidos (no permanentes). Entre las moléculas con dipolo permanente y las de dipolo inducido aparecerá una fuerza de atracción más débil que en el caso anterior. Esta fuerza desaparecerá en cuanto la molécula polarizada se desplace a otro lugar.

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02/10/2016 Ing. María Rosa Belbruno Unidad 2 Enlace Químico Práctico Nº 4 Química General: Lic. en Biología FCEFN UNSJ Práctico Nº 4 Química: Lic en Geofísica Fuerzas de dispersión o de London Se presentan en moléculas apolares en fase condensada, pero son muy débiles y, por tanto actúan especialmente en bajas temperaturas. En los gases nobles y O 2 y CH 4 estas fuerzas son las responsables de su licuefacción. Estas fuerzas tienen su origen en la posibilidad de las nubes electrónicas de las moléculas de formar dipolos inducidos no permanentes. L a nube electrónica es móvil, por fracciones de segundo se distorsionan y dan lugar a pequeños dipolos que son atraídos o repelidos por los pequeños dipolos de las moléculas vecinas.

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02/10/2016 Ing. María Rosa Belbruno Unidad 2 Enlace Químico Práctico Nº 4 Química General: Lic. en Biología FCEFN UNSJ Práctico Nº 4 Química: Lic en Geofísica Fuerzas Ion - dipolo Los iones de una sustancia pueden interactuar con los polos de las moléculas covalentes polares. Así, el polo negativo de una molécula atrae al Ion positivo y el polo positivo interactúa con el Ion negativo: las partes de cada molécula se unen por fuerzas de atracción de cargas opuestas. Cl 1- Na 1+ Cl 1- Cl 1- Cl 1- Cl 1- Na 1+ Na 1+ Na 1+ Na 1+ H δ + H δ + O δ - H δ + H δ + O δ -

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