Ejercicios: Solubilidad, velocidad de disolución y propiedades coligativas

Dayana quiere que el azúcar se disuelva más rápido en un vaso de agua. Indique cuáles de las siguientes acciones aumentan la velocidad de disolución: agitar, usar azúcar en terrones grandes, usar azúcar molida muy fina, calentar el agua. Escriba una frase que justifique cada elección.

La solubilidad del cloruro de sodio en agua a $20\ °C$ es de aproximadamente $36\ g$ por cada $100\ g$ de agua. Clasifique cada caso como disolución insaturada, saturada o sobresaturada (a $20\ °C$) y explique su respuesta:

1. a) $30\ g$ de sal completamente disueltos en $100\ g$ de agua.

1. b) $36\ g$ de sal disueltos en $100\ g$ de agua, con una pequeña cantidad de sólido en equilibrio.

1. c) Una disolución que contiene disueltos $40\ g$ de sal en $100\ g$ de agua, sin sólido en el fondo, preparada con cuidado a una temperatura mayor y enfriada lentamente.

Seleccione cuáles de los siguientes fenómenos cotidianos son ejemplos de propiedades coligativas y nómbrelas: (a) agregar sal al hielo para enfriar una mezcla, (b) el uso de anticongelante en el radiador de un carro, (c) la oxidación de un clavo, (d) la salida de agua de una lechuga en agua salada. Indique qué tienen en común las propiedades coligativas.

Andrés observa que un refresco gaseoso tibio hace más espuma y pierde el gas más rápido que uno frío. También nota que, al abrir la botella, aparecen burbujas. Explique ambos fenómenos usando la relación entre la solubilidad de un gas en un líquido, la temperatura y la presión. Compare con el comportamiento típico de la solubilidad de la mayoría de los sólidos con la temperatura.

La tabla muestra la solubilidad del nitrato de potasio, $KNO_3$, en agua:

1. a) Interprete cómo cambia la solubilidad con la temperatura.

1. b) Se prepara una disolución saturada a $60\ °C$ con $100\ g$ de agua. Si se enfría hasta $20\ °C$, calcule la masa de $KNO_3$ que cristaliza.

1. c) Explique por qué ocurre la cristalización.

Kendall quiere comparar cuánto tarda en disolverse el azúcar en agua en cuatro condiciones: terrón en agua fría sin agitar, terrón en agua caliente sin agitar, azúcar molida en agua fría con agitación y azúcar molida en agua caliente con agitación. Ordene las cuatro condiciones de la más lenta a la más rápida y justifique el orden. Luego explique qué variables debería mantener constantes para que la comparación fuera válida.

Para hacer helado artesanal en una heladera de manivela, se rodea el recipiente de la mezcla con hielo al que se le agrega bastante sal, y la temperatura de la mezcla de hielo y sal baja por debajo de $0\ °C$.

1. a) Explique este descenso con base en la propiedad coligativa involucrada.

1. b) Compare el descenso del punto de congelación que producirían $1\ mol$ de cloruro de sodio y $1\ mol$ de glucosa disueltos en la misma masa de agua, argumentando cuál lo disminuye más y por qué (considere que el $NaCl$ se disocia en iones y la glucosa no).

1. c) Indique por qué esta propiedad depende de la cantidad de partículas de soluto y no de su naturaleza.

Un pescador que naufraga en el mar siente sed y piensa en beber agua de mar, cuya concentración de sales es de aproximadamente $3{,}5\ \%$ m/v, mientras que los fluidos del cuerpo humano son equivalentes a una disolución salina de aproximadamente $0{,}9\ \%$ m/v.

1. a) Explique, usando el concepto de ósmosis, por qué beber agua de mar deshidrata a una persona en lugar de saciar su sed.

1. b) Explique por qué un pez de agua dulce colocado en agua de mar no sobrevive.

1. c) Relacione estos casos con la forma en que se conservan alimentos con sal y por qué las bacterias no proliferan en ellos.