Tema 9. Mezclas de sustancias. Disoluciones - uah.es

1 _____9 Mezclas de sustancias. Tipos de La ley de Raoult y las propiedades coligativas de las Determinaci n de masas Algunos m todos de separaci n de Tipos de mezclasMezclas homog neas ( Disoluciones ).En una disoluci n, el soluto(el s lido, l quido o gas que sedisuelve) se dispersa en forma de peque as part culas en el disolvente (generalmente un l quido), dandolugar a una mezcla homog nea a nivel molecular (si se cogen muestras cada vez m s peque as, sucomposici n permanece constante hasta escalas moleculares). Mezclas heterog neas o groseras (suspensiones).Las part culas son grandes y a veces puedenobservarse incluso a simple coloidales. El tama o de part cula es intermedio entre una disoluci n y una mezcla homog part culas son relativamente grandes para que, aunque no se observen a simple vista, dispersen la son suficientemente peque as para que no se depositen con facilidad.

2 Algunas sustancias tienenmol culas tan grandes que forman necesariamente coloides (coloides moleculares)._____Tabla Comparaci n entre las Disoluciones , las dispersiones coloidales y las suspensionesLas part culas son progresivamente mayoresDisolucionesDispersiones coloidalesSuspensionesTodas las part culas son delLas part culas de al menos uno de los Las part culas de al menos uno de lostama o de los tomos, iones ocomponentes son grandes grupos de tomos,componentes pueden ser vistas con unpeque as mol culas (1 10 )de iones o de peque as mol culas (10 10000 ) microscopio de baja resoluci n (>10000 ).Homog neasHomog neas, pero en el l miteNo homog neasTransparentes; no presentanA menudo opacas; pueden ser transparentesNo transparentesefecto Tyndallpero presentan efecto TyndallEstables a la gravedadMenos estables a la gravedad; el movimientoInestables a la gravedad; las part culas seBrowniano evita deposici n de las part culasdepositanNo separables por filtraci nNo separables por filtraci nSeparables por filtraci Coloides_____Tabla Tipos de coloides y ejemplosFase dispersaFase dispersante(similar al soluto)(similar al disolv.)

3 Nombre com nEjemplosS lidoenS lidoSol s lidoAlgunas aleaciones (como acero y duraluminio),algunas gemas de colores, pl sticos pigmentadosL quidoenS lidoEmulsi n s lidaQueso, mantequilla, jaleasGasenS lidoEspuma s lidaGoma, esponja, piedra p mez, espuma de estirenoS lidoenL quidoSoles y geles*Leche de magnesio, pinturas, lodo, CacaolatL quidoenL quidoEmulsi nLeche, crema para la cara, mayonesaGasenL quidoEspumaEspuma de afeitar, espuma de cerveza, crema batidaS lidoenGasAerosol s lidoHumo, virus que se transportan por el aireL quidoenGasAerosol l quidoNiebla, nubes, espray de aerosol* Los geles son soles en los que las part culas s lidas forman una estructura semirr gida que impide que fluyan. Un flan esinicialmente un sol, cuando se mezclan los ingredientes, pero un gel despu s de mica General. Grupo B. Curso 1993/94 Efecto Tyndall. Las Mezclas coloidales pueden, si el tama o de part cula es peque o, parecer transpa-rentes como las Disoluciones verdaderas, pero pueden distinguirse f cilmente por el efecto n.

4 En la superficie de un s lido, los tomos s lo est n enlazados a otros tomos del s lido en, ypor debajo de la superficie. Como estos tomos interaccionan en todas las direcciones, muestrantendencia a interactuar con cualquier cosa que entre en contacto con la superficie. La superficie puedeadsorberiones o mol culas, mediante fuerzas que pueden ser de Van der Waals o de enlace qu misma cantidad de material tiene mucha m s capacidad adsorbente cuando est compuesto depart culas muy peque as, pues posee m s superficie. Por ello, los coloides son muy buenos n son muy buenos adsorbentes materiales muy porosos como el carb n hidr coloides hidr filos(o li filoscuando el medio no es agua) poseen una partepolar que se sit a en la parte exterior del coloide, de manera que atrae a las mol culas de agua, que de esaforma rodean al coloide. Ejemplos: prote nas, almid n, jab hidr fobos. Los coloides hidr fobos(o li fobos) no tienen una parte polar.

5 En disolventespolares, como el agua, las mol culas de coloide no est n protegidas por las del disolvente. Al chocardirectamente entre s se juntan, dando part culas mayores (disminuci n de la tensi n superficial) yproduciendo finalmente la coagulaci ndel coloide. Los coloides hidr fobos s lo pueden existir en aguaen presencia de emulsificantes, cuyas mol culas son capaces de interactuar con ambas Disoluciones_____Tabla Tipos de disolucionesSolutoDisolventeEjemplosDiso luciones gaseosasGasenGasAire (mezcla de gases)L quidoenGas(Si hay gotas presentes, es un sistema coloidal)S lidoenGas(Si hay part culas presentes, es un sistema coloidal) Disoluciones l quidasGasenL quidoGaseosa, cido clorh drico, amon aco en aguaL quidoenL quidoAlcohol en agua, gasolinaS lidoenL quidoSal en aguaDisoluciones s lidasGasenS lidoAleaci n de hidr geno en paladio (hay dudas sobre si son Disoluciones verdaderas)L quidoenS lidoBenceno en caucho (cemento de caucho)S lidoenS lidoAleaciones met licas_____Expresiones de concentraci n.

6 La tabla recoge las formas m s comunes de expresar unaconcentraci n, es decir, la cantidad de soluto que hay en una cantidad dada de disoluci n (o disolvente).Las cuatro formas primeras se basan nicamente en magnitudes f sicas (masa o volumen) y la fracci n _____Tabla Formas de expresar la composici n de las disolucionesDisolvente UnidadSolutoo disoluci nEcuaci n*m s com nPorcentaje en peso**MasaMasa de disoluci n%p= 100 (mS/m)Sin unidadesPorcentaje en volumenVolumenVolumen de disoluci n%V= 100 (VS/V)Sin unidadesPorcentaje en peso/volumen**MasaVolumen de disoluci nConcentraci n m sicaMasaVolumen de disoluci nc= mS/Vg/lConcentraci n molar o molaridadCantidad de sustancia Volumen de disoluci ncM= nS/Vmol/l = MConcentraci n normal o normalidad N m. de equivalentes Volumen de disoluci ncN= eqS/Veq/l = NConcentraci n molal o molalidadCantidad de sustancia Masa de disolventecm= nS/mDmol/kg = mFracci n molarCantidad de sustancia Cantidad de sustancia totalXS= nS/nSin unidades*eqS= equivalentes de soluto, nS= cantidad de sustancia de soluto, mS= masa de soluto, VS= volumen de soluto, mD= masade disolvente, n= cantidad de sustancia de disoluci n,m= masa de disoluci n,V= volumen de disoluci n.

7 **Estrictamente hablando, es un porcentaje en masa, aunque el largo uso ha hecho de porcentaje en peso el t rmino normal.**No es en realidad un porcentaje ya que se divide una masa por un volumen. En de Farmacia. Universidad de Alcal 89molar, en magnitudes qu micas (cantidad de sustancia-n mero de moles). La molaridady la normalidadson las formas m s habituales en experimentaci n ya que relacionan la cantidad qu mica de soluto con elvolumen de disoluci n. La molalidadpresenta la ventaja de que no depende de la La solubilidad es la m xima cantidad de un material que se disolver en una cantidad dadade disolvente, a una temperatura dada, para producir una disoluci n estable. Una disoluci n es saturadacuando se ha disuelto, de forma estable, la m xima cantidad de soluto en el disolvente. La concentraci ndel soluto en la disoluci n es entonces igual a la solubilidad del soluto. Una disoluci n es no saturadacuando la cantidad de soluto es menor que la m xima, y sobresaturadacuando es del proceso de disoluci n.

8 El proceso de disoluci n es tanto m s f cil cuanto mayor sea:1) el desprendimiento de calor y 2) el aumento en el desorden. Este segundo factor es a menudofavorable a la solubilidad, lo que hace que muchos procesos de disoluci n sean favorables a n cuandoson endot rmicos, o que los gases (donde las fuerzas intermoleculares son poco importantes) se mezclenentre s en cualquier proporci n. Considerando el primer factor (figura ), la solubilidad se favorececuando las atracciones soluto disolvente son mejores que las soluto soluto y disolvente disolvente.+Disolvente + soluto+Disolvente + soluto expandidosDisoluci n Hdisoluci nFigura Diagrama que representa los cambios calor ficosen una secuencia te rica de un proceso de disoluci n. El proceso mostrado es exot rmico, aunque en muchos casos la disoluci n es un proceso endot rmico. Las part culas del disolvente y del soluto se alejan hasta la distancia media que tendr n en la disoluci n.

9 Para ello deben vencer las atracciones soluto soluto y disolvente disolvente. Soluto y disolvente se mezclan, con lo que se establecen interacciones soluto disolvente, que estabilizan la disoluci de las sustancias moleculares. Cuando disolvemos I2(soluto no polar) en H2O (disolventepolar), aunque las interacciones soluto soluto son relativamente d biles (fuerzas de London), lasinteracciones disolvente disolvente son demasiado fuertes para ser compensadas por las interaccionessoluto disolvente, por lo que la solubilidad es baja. Sin embargo, el I2(soluto no polar) es soluble enCCl4(disolvente no polar) ya que existen fuerzas d biles entre soluto disolvente (fuerzas de London)que son similares a las soluto soluto y disolvente disolvente. De igual forma, los alcoholes (polares) sonsolubles en H2O (polar). Estas observaciones han dado lugar a la regla semejante disuelve a de los s lidos no s lidos i nicos son insolubles en disolventes no solubilidad en disolventes polares como el agua es muy variable (ver ).

10 Los s lidos covalentes nose disuelven en agua pues los enlaces covalentes que mantienen la red unida son demasiado fuertes paraser reemplazados por una atracci n con los dipolos del agua. Lo mismo puede afirmarse de los s lidosmet licos. En las consideraciones realizadas, hemos supuesto que no hay reacci n del soluto con eldisolvente. El sodio se disuelve en agua porque reacciona con sta produciendo NaOH que es , presi n y solubilidad. El principio de Le Ch telier predice que un aumento de latemperatura favorece la solubilidad si el proceso es endot rmico pero la dificulta si es exot Disoluciones de s lido o l quido en l quido son endot rmicas (ver por ejemplo tabla ), por loque a menudo la solubilidad aumenta con la temperatura tal como puede observarse en la figura Entalp as de disoluci n de algunas sustancias en agua, en kJ mol l 1 SustanciaHF(g)HCl(g)HBr(g)HI(g)NH3(g)KNO 3(s) KBr(s)KI(s)NaCl(s) Hd 61,5 74,8 85,181,7 30,534,919,920,33,9_____En una disoluci n de gas en l quido, el aumento de la presi n parcial favorece la disoluci n, tal como fueobservado en 1803 por W.