Diluciones, mezclas y solubilidad
En una once, alguien prepara un jugo de frutilla con concentrado: pone un chorrito y completa con agua hasta llenar la jarra. Sigue siendo el mismo jugo, pero ahora sabe mucho más suave. ¿Qué cambió y qué quedó igual? Y si la misma jarra se deja al sol, ¿por qué la bebida gaseosa de al lado pierde las burbujas tan rápido? En esta página respondemos ambas preguntas con química.
Qué cambia y qué se conserva al diluir
Diluir es agregar solvente a una solución. Le sumas agua, pero no le sacas ni le agregas soluto. Por eso:
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La cantidad de soluto (en mol) se mantiene.
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El volumen de la solución aumenta.
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La concentración disminuye, porque el mismo soluto queda repartido en más volumen.
Las 6 partículas son las mismas en los dos vasos. Lo que cambió es cuánto espacio tienen.
Cuando se diluye una solución agregando agua, algunas magnitudes cambian y otras se mantienen. Indica cuáles de las siguientes magnitudes se mantienen y cuáles cambian:…
Cuando se diluye una solución agregando agua, algunas magnitudes cambian y otras se mantienen. Indica cuáles de las siguientes magnitudes se mantienen y cuáles cambian: cantidad de soluto (mol), volumen de la solución, concentración molar y masa de solvente. Justifica cada respuesta.
La ecuación C₁V₁ = C₂V₂
Si la cantidad de soluto no cambia, podemos igualar la cantidad antes y después. Como $n = C \cdot V$ (concentración molar por volumen en litros):
¿Por qué funciona? Porque $C_1V_1$ es la cantidad de soluto antes de diluir y $C_2V_2$ la cantidad después, y esas dos cantidades son iguales. Como las unidades de volumen se cancelan a ambos lados, puedes usar mL sin convertir, siempre que uses la misma en los dos.
Se toman 50 mL de una solución $2{,}0\ \text{mol/L}$ y se diluyen con agua hasta un volumen final de 250 mL. Calcula la concentración de la solución diluida usando…
Se toman 50 mL de una solución $2{,}0\ \text{mol/L}$ y se diluyen con agua hasta un volumen final de 250 mL. Calcula la concentración de la solución diluida usando $C_1 V_1 = C_2 V_2$.
En el laboratorio se necesitan 500 mL de una solución de $0{,}10\ \text{mol/L}$ a partir de una solución madre de $1{,}0\ \text{mol/L}$. a) Calcula el volumen de…
En el laboratorio se necesitan 500 mL de una solución de $0{,}10\ \text{mol/L}$ a partir de una solución madre de $1{,}0\ \text{mol/L}$.
- a) Calcula el volumen de solución madre que hay que medir.
- b) Describe brevemente el procedimiento para preparar la dilución con material de laboratorio.
Cómo se prepara una dilución en el laboratorio
Calcular es la mitad del trabajo; la otra mitad es prepararla con exactitud. El material habitual:
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Pipeta (aforada o graduada) para medir con precisión el volumen de la solución madre.
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Matraz de aforo del volumen final que quieres (por ejemplo, 250 mL), que tiene una marca (el aforo) para completar con exactitud.
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Vaso de precipitado para trasvasijar, y piseta con agua destilada.
Un laboratorio del liceo dispone de ácido clorhídrico concentrado de $12\ \text{mol/L}$ y necesita preparar 1,00 L de solución de $0{,}50\ \text{mol/L}$. a) Calcula el…
Un laboratorio del liceo dispone de ácido clorhídrico concentrado de $12\ \text{mol/L}$ y necesita preparar 1,00 L de solución de $0{,}50\ \text{mol/L}$.
- a) Calcula el volumen de ácido concentrado que se debe usar.
- b) Indica cuánta agua aproximada se agrega, suponiendo volúmenes aditivos.
- c) Argumenta por qué en la práctica se agrega el ácido sobre el agua y no el agua sobre el ácido concentrado.
Mezcla de soluciones
Si mezclas dos soluciones del mismo soluto, el soluto total es la suma de lo que aporta cada una, y el volumen final es la suma de los volúmenes (cuando los consideramos aditivos).
El porqué: es un promedio de las concentraciones, ponderado por el volumen de cada una. Si hay más volumen de la solución concentrada, la mezcla se parece más a ella.
Se mezclan 200 mL de una solución de NaCl $0{,}50\ \text{mol/L}$ con 300 mL de otra solución de NaCl $0{,}20\ \text{mol/L}$. Considera que los volúmenes son aditivos. a)…
Se mezclan 200 mL de una solución de NaCl $0{,}50\ \text{mol/L}$ con 300 mL de otra solución de NaCl $0{,}20\ \text{mol/L}$. Considera que los volúmenes son aditivos.
- a) Calcula la cantidad total de NaCl en la mezcla.
- b) Calcula la concentración molar final.
Se dispone de 150 mL de una solución de glucosa $0{,}80\ \text{mol/L}$ y de una solución de glucosa $0{,}20\ \text{mol/L}$. Considera volúmenes aditivos. a) Calcula qué…
Se dispone de 150 mL de una solución de glucosa $0{,}80\ \text{mol/L}$ y de una solución de glucosa $0{,}20\ \text{mol/L}$. Considera volúmenes aditivos.
- a) Calcula qué volumen de la solución $0{,}20\ \text{mol/L}$ hay que agregar para obtener una mezcla de $0{,}50\ \text{mol/L}$.
- b) Un compañero propone obtener una solución de $0{,}10\ \text{mol/L}$ mezclando solo estas dos soluciones. Argumenta si es posible y qué habría que hacer en su lugar.
Solubilidad y curvas de solubilidad
No siempre puedes seguir agregando soluto: llega un momento en que ya no se disuelve más. La solubilidad es la máxima cantidad de soluto que se disuelve en una cantidad dada de solvente a una temperatura determinada. Suele expresarse en g de soluto por 100 g de agua. Además de la temperatura, depende de la naturaleza del soluto y del solvente: lo semejante disuelve a lo semejante. Por ejemplo, la sal se disuelve bien en agua, pero el aceite no se disuelve en agua.
Según cuánto soluto hay disuelto, una solución puede ser:
| Tipo | Qué ocurre |
|---|---|
| Insaturada | Hay menos soluto que el máximo: todavía admite más. |
| Saturada | Tiene justo el máximo disuelto a esa temperatura. |
| Sobresaturada | Tiene más que el máximo; es inestable y el exceso puede precipitar. |
Una curva de solubilidad muestra cómo cambia la solubilidad con la temperatura. En la mayoría de los sólidos, al subir la temperatura aumenta la solubilidad.
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Un punto sobre la curva: solución saturada.
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Un punto bajo la curva: insaturada.
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Un punto por encima de la curva: sobresaturada.
La solubilidad aproximada del nitrato de potasio, $KNO_3$, en agua es la siguiente: | Temperatura ($^\circ\text{C}$) | 20 | 40 | 60 | |---|---|---|---| | Solubilidad (g…
La solubilidad aproximada del nitrato de potasio, $KNO_3$, en agua es la siguiente:
| Temperatura ($^\circ\text{C}$) | 20 | 40 | 60 |
|---|---|---|---|
| Solubilidad (g por 100 g de agua) | 32 | 64 | 110 |
- a) Se disuelven 50 g de $KNO_3$ en 100 g de agua a $40\ ^\circ\text{C}$. Indica si la solución es saturada, insaturada o sobresaturada.
- b) Si esa solución se enfría hasta $20\ ^\circ\text{C}$, calcula cuántos gramos de sal precipitan.
Solubilidad de los gases
Con los gases ocurre lo contrario que con la mayoría de los sólidos. Dos factores mandan:
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Temperatura: al subirla, la solubilidad del gas disminuye. Las partículas del gas ganan energía y escapan del líquido con más facilidad.
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Presión: al aumentarla, la solubilidad del gas aumenta. Esto lo resume cualitativamente la ley de Henry: más presión del gas sobre el líquido, más gas disuelto.
Piensa en una bebida gaseosa. En la botella cerrada hay mucho $CO_2$ disuelto, mantenido por la presión. Al abrirla, la presión baja a la atmosférica y el gas sobrante sale en forma de burbujas. Si además la bebida se entibia, el gas es aún menos soluble y escapa más rápido.
Al abrir una botella de bebida gaseosa se forman burbujas, y si la bebida se deja entibiar pierde gas más rápido. Explica estos dos hechos usando los factores que…
Al abrir una botella de bebida gaseosa se forman burbujas, y si la bebida se deja entibiar pierde gas más rápido. Explica estos dos hechos usando los factores que influyen en la solubilidad de un gas en un líquido.
Vuelve al principio: al hacer el jugo, agregar agua no cambia la cantidad de soluto, solo la reparte en más volumen, y por eso sabe más suave. La bebida gaseosa tibia pierde gas porque la solubilidad de un gas disminuye al subir la temperatura.
Resumen
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Al diluir, la cantidad de soluto se mantiene; aumentan el volumen y disminuye la concentración: $C_1V_1 = C_2V_2$.
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En el laboratorio se mide la madre con pipeta, se completa con agua en un matraz de aforo hasta la marca, y el ácido se agrega siempre sobre el agua.
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Al mezclar soluciones: $C_f = \dfrac{C_1V_1 + C_2V_2}{V_1 + V_2}$; el resultado queda entre las dos concentraciones iniciales.
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La solubilidad es el máximo de soluto que se disuelve a cierta temperatura: la solución puede ser insaturada, saturada o sobresaturada, y una curva de solubilidad permite leerlo.
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En los gases, la solubilidad baja al subir la temperatura y sube al aumentar la presión.