ley combinada

Ley Combinada 

"El volumen ocupado por una masa gaseosa, es inversamente proporcional a las presiones y directamente proporcional a las temperaturas absolutas que soportan"

Observa la siguiente imagen a través de la cual se comprueba el enunciado de la presente ley:

De acuerdo con el enunciado, se puede establecer la siguiente expresión matemática:

V1 . P1 = V2 . P2

                                                                         T1            T2

En donde:

  V= Volumen

  P= Presión

  T= Temperatura

Observa en los siguientes ejemplos la aplicación de dicha expresión:

Una masa gaseosa ocupa u volumen de 2,5 litros a 12 °C y 2 atm de presión. ¿Cuál es el volumen del gas si la temperatura aumenta a 38°C y la presión se incrementa hasta 2,5 atm?

 identificar los datos que brinda el enunciado.

V1= 2,5 L

T1= 12 °C

P1= 2 atm

T2= 38 °C

P2= 2,5 atm

V2= ?

 

Despejar V2 de la expresión V1 . P1 = V2 . P2 , quedando así:

                                                            T1            T2

V2= V1 . P1 . T2

                                                                                  T1 . P2

·Transformar las unidades de temperatura (°C) a Kelvin.

                        T1: K= °C + 273                                     T2: K= °C + 273

                        K= 12 + 273= 285 K                              K= 38 + 273= 311 K

· Sustituir los datos en la expresión y efectuar los calculos matemáticos.

V2= 2,5 L . 2 atm . 311 K

                                                                                                    285 K . 2,5 atm

            Se cancelan las unidades de presión y temperatura (atm y K), se obtiene el resultado.

V2= 2,18 L

fraccion molar

Fraccion molar 

Fracción molar (Xi): se define como la relación entre las moles de un componente y las moles totales presentes en la solución.

Xsto + Xste = 1

ejercicio 

una solución contiene 36% en masa de HCl 

a) calcule la fracción molar de HCl

b) calcule la molalidad del HCl en la disolución 

solucion

vamos a fijar una cantidad de 100g de disolución para hacer el problema 

en esos 100g de disolución habrá 36g de HCl y 64g de agua. ahora solo tenemos que convertir a moles ambas cantidades.

a) Hacemos el cálculo de la fracción molar:

Hacemos el cálculo de la molalidad. Ésta se define como el cociente entre los moles de soluto y la masa de disolvente, expresada en kilogramos:

moralidad

Molaridad

En química, la concentración molar (también llamada molaridad), es una medida de la concentración de un soluto en una disolución, o de alguna especie molecular, iónica, o atómica que se encuentra en un volumen dado expresado en moles por litro. Al ser el volumen dependiente de la temperatura, el problema se resuelve normalmente introduciendo coeficientes o factores de corrección de la temperatura, o utilizando medidas de concentración independiente de la temperatura tales como la molalidad

La concentración molar o molaridad representada por la letra M, se define como la cantidad de soluto por unidad de volumen de disolución, o por unidad de volumen disponible de las especies:²

Aquí, n es la cantidad de soluto en moles, m es la masa de soluto en gramos, PM es el peso de un mol de moléculas en g/mol y V el volumen en litros de la disolución.

Consideremos la preparación de 100 ml de una solución 2 M de NaCl en agua. Dado que la masa molar del NaCl es 58 g/mol, la masa total necesaria es 2*(58 g)*(100 mL)/(1000 mL) = 11,6 g, disueltos en ~80 ml de agua, y posteriormente añadiendo agua hasta que el volumen alcance 100 mL.

normalidad

Normalidad 

La normalidad es otra medida de la concentración de una solución y en muchas ocasiones los estudiantes presentan dificultad para asimilar este tipo de medida de concentración en una solución.
 Por esto quiero desarrollar este tema de la manera más entendible para que el estudiante se enfrente a los laboratorios de una forma más práctica.

Miremos los siguientes ejemplos: Para el H2SO4 los equivalentes se determinan así: el hidrógeno tiene como número de oxidación +1 y como hay 2 átomos de hidrógeno en su totalidad son 2 H+ por lo tanto hay 2 equivalentes por mol en el compuesto. Para el NaOH los equivalentes se determinan así: hay 1 grupo hidroxilo en la base y por lo tanto hay 1 equivalente por mol en el NaOH Para el Na2SO4 los equivalentes se determinan así: el Na tiene como número de oxidación +1 y como hay 2 átomos de Na  en el compuesto indica que hay 2 cargas positivas de Na, por lo tanto en el compuesto hay 2 equivalentes por mol en la sal.

 La fórmula de la normalidad es: N= equivalentes soluto/L de solución.

 Ejercicio: Se tienen 25 g de H2SO4 disueltos en 1 L de solución. Hallar su Normalidad. N de H2SO4= equivalentes/ L de solución.

 En el ejercicio ya tengo 1 L de solución, solo tengo que hallar los equivalentes para poder encontrar la normalidad de H2SO4.
 Para esto necesito hallar la masa atómica de H2SO4 o peso molecular.
 Así: Masa atómica de H2SO4= 1g/mol x2 +32 g/mol x1 + 16 g/mol x4 =98 g/mol. Luego: Peso-equivalente-gramo de H2SO4= 98g/mol/ 2equivalentes/mol =49g/equivalente.
 Si interpretamos el dato anterior quiere decir que 1 equivalente de H2SO4 pesa 49 g.

 Ahora, voy a encontrar los equivalentes que hay en los 25 g de H2SO4 utilizando factor de conversión. Así

: 25 g de H2SO4 x 1 equivalente/ 49 g H2SO4 = 0,51 equivalente de H2SO4.

Finalmente reemplazo en la fórmula de Normalidad.

 N de H2SO4 = 0,51 de H2SO4/1 L de solución

 De otro lado si desea pasar de  normalidad a molaridad, utilice la siguiente fórmula:

N =  # equivalentes x M

Donde N es normalidad y   M es molaridad

Concentracion porcentual masa/volumen

Concentración porcentual masa/volumen

COMPOSICIÓN PORCENTUAL MASA-VOLUMEN %m/v

Al calcular el % m/v se debe considerar que el soluto se expresa en gramos (unidad de masa) y la disolución en cm3, cc ó ml (unidades de volumen). Como estas unidades no son iguales, no se pueden sumar el valor del soluto + el valor del solvente de manera directa para obtener el volumen de la disolución.
La fórmula para determinar la concentración es:
% m/v = gramos de soluto / volumen disolución x 100

Ejercicio 1: ¿cómo calcular la concentración en % m/v?Un alumno mezcló 300 mg de sal de mesa con agua hasta obtener 60 ml de disolución ¿Qué concentración tiene esta disolución?
a) lo primero que se debe haceer es convertir los 300 mg a gramos, plantearemos una regla de 3 simple:
1 gramo ------------- 1000 mg
x ------------------------ 300 mg

X = 300 mg . 1 g / 1000 mg , eliminando las unidades comunes, tenemos
X = 0,3 g

b) calcular la concentración
soluto = sal de mesa; solvente = agua; disolución= agua salada

% m/v = g soluto / ml disolución X 100 

% m/ v = 0,3 g / 60 ml x 100 =
% m/v = 0,5 % m/v = 0,5 g/ml

concentracion porcentual volumen/volumen

Concentración porcentual volumen/volumen

LA CONCENTRACIÓN VOLUMEN-VOLUMEN %v/v

Para calcular la concentración porcentual volumen-volumen %v/v, el volumen puede expresarse en mililitros ml, centímetros cúbicos cm3 ó cc.

El volumen varía con la presión y la temperatura; sin embargo, estas condiciones son constantes, pues la variación de volumen es despreciable (es muy pequeña). La concentración de algunas disoluciones se expresan en %v/v debido al estado físico de sus componentes.

Se debe tener presente que los volúmenes son aditivos, esto significa que la suma del volumen del soluto con el del solvente es igual al volumen de la disolución.

Ejercicio 1: ¿cómo calcular la concentración en % v/v?

Un ama de casa desea preparar una limonada disolviendo 50 cc de zumo de limón en medio litro de agua = 500 cc ¿Qué concentración tiene la limonada?

a) se debe determinar el volumen total de la disolución preparada

soluto = zumo de limón; solvente = agua; disolución = limonada

Disolución = soluto + solvente

Disolución = 50 cc + 500 cc

Disolución = 550 cc

b) determinar %v/v

%v/v = cc soluto / cc disolución x 100

%v/v = 50 cc / 550 cc x 100, eliminaando unidades comunes, tenemos que:

%v/v = 9,09 % v/v

concentración porcentual masa/masa

Concentración porcentual masa/masa

La masa es una medida constante que no se ve afectada por las variaciones de temperatura, presión ni fuerza de gravedad,y es igual, medida en cualquier parte del Universo; por lo tanto la concentración % m/m es muy usada para los análisis químicos debido a su exactitud. 

Ejercicio : ¿cómo calcular la concentración en % m/m? 

Un alumno preparó una disolución de agua salada mezclando 150 g de agua con 5 g de sal común (NaCl). ¿Cuál será la concentración de la disolución preparada? 

a) en primer lugar se debe calcular la masa total de la disolución, para lo cual debemos identificar: soluto = 5 g de sal; solvente = 150 g de agua 

b) Disolución = soluto + solvente Disolución = 5 g + 150 g 
Disolución = 155 g 

Aplicando la fórmula: 
% m/m = g soluto / g disolución x 100 % m/m = 5 g / 155 g x 100, eliminando unidades comunes, tenemos: 
% m/m = 500 / 155 
% m/m = 3,23 % m/m