Soluciones y concentración

Lucía echa dos cucharadas de azúcar en un vaso de agua y remueve hasta que el azúcar desaparece, como se muestra en la figura.

¿Qué es el azúcar: el soluto o el disolvente? ¿Y el agua? ¿Cómo se llama el resultado de la mezcla?

El suero que ponen en el hospital es agua con sales y glucosa disueltas. ¿Cuál es el solvente? ¿Cuántos solutos tiene esta solución?

El alcohol que se usa para desinfectar una herida es alcohol disuelto en agua.

1. a) ¿Cuál es el soluto y cuál el disolvente?
2. b) ¿Puede un líquido ser soluto? ¿Y un gas? Pon un ejemplo de un gas disuelto.

El sirope de fresa te sabe demasiado dulce y decides añadir más agua al vaso.

1. a) ¿Cambia la cantidad total de azúcar que hay en el vaso?
2. b) ¿Y el sabor? Explica qué significa «diluir» una disolución.

La chicha morada del supermercado lleva unos $100\ \text{g}$ de azúcar por litro. Para que sepa más suave, mezclas $1\ \text{L}$ de chicha morada con $1\ \text{L}$ de agua.

1. a) ¿Cuántos gramos de azúcar hay ahora en la jarra?
2. b) ¿Cuál es la nueva concentración en $\text{g/L}$?

¿Por qué el azúcar se disuelve más rápido en el té caliente que en el té frío? ¿Qué le ocurre a la solubilidad de la mayoría de los sólidos cuando aumenta la temperatura?

La solubilidad de la sal en agua a temperatura ambiente es de unos $36\ \text{g}$ por cada $100\ \text{mL}$. Echas $40\ \text{g}$ de sal en un vaso con $100\ \text{mL}$ de agua y remueves bien, como se muestra en la figura.

1. a) ¿Se disuelve toda la sal?
2. b) ¿Cuántos gramos quedan sin disolver en el fondo?
3. c) ¿Cómo se llama una disolución que ya no admite más soluto?

La solubilidad del azúcar aumenta mucho con la temperatura: a $60\ \celsius$ se pueden disolver hasta $290\ \text{g}$ en $100\ \text{mL}$ de agua, pero a $20\ \celsius$ solo hasta $200\ \text{g}$, como se muestra en el gráfico.

Preparas un jarabe con $250\ \text{g}$ de azúcar en $100\ \text{mL}$ de agua caliente a $60\ \celsius$.

1. a) A $60\ \celsius$, ¿se disuelve todo el azúcar?
2. b) Dejas enfriar el jarabe hasta $20\ \celsius$. ¿Qué ocurrirá? ¿Cuántos gramos de azúcar cristalizarán?

Los gases se disuelven peor en el agua caliente que en la fría: al contrario que los sólidos, su solubilidad baja al subir la temperatura.

1. a) Usa este dato para explicar por qué en verano los peces de una laguna suben a la superficie a tomar aire.
2. b) Si calientas una olla con agua para cocinar los fideos, aparecen burbujitas mucho antes de hervir. ¿Qué son esas burbujas?

La solubilidad del nitrato de potasio es de $85\ \text{g}$ por cada $100\ \text{mL}$ de agua a $50\ \celsius$, pero solo de $32\ \text{g}$ por cada $100\ \text{mL}$ a $20\ \celsius$. En el laboratorio disuelves $80\ \text{g}$ de nitrato de potasio en $100\ \text{mL}$ de agua caliente a $50\ \celsius$.

1. a) ¿Se disuelve todo a esa temperatura? Justifícalo con los datos.
2. b) Dejas enfriar el vaso hasta $20\ \celsius$. ¿Cuánto nitrato de potasio puede seguir disuelto?
3. c) ¿Cuántos gramos aparecerán como cristales en el fondo? Explica qué ocurrió al enfriar.

Disuelves $10\ \text{g}$ de bicarbonato en agua hasta completar $2\ \text{L}$ de disolución. La concentración en gramos por litro se calcula dividiendo la masa de soluto entre el volumen de disolución. ¿Cuál es la concentración en $\text{g/L}$?

Daniela disuelve $15\ \text{g}$ de glucosa en agua hasta tener $500\ \text{mL}$ de solución. Calcula la concentración en $\text{g/L}$. Ojo: primero pasa el volumen a litros.

Una chocolatada tiene una concentración de azúcar de $40\ \text{g/L}$. Si te tomas medio litro de chocolatada, ¿cuántos gramos de azúcar has consumido?

El profesor de laboratorio te pide preparar $2\ \text{L}$ de una disolución de sal con una concentración de $8\ \text{g/L}$. ¿Cuántos gramos de sal debes pesar en la balanza?

Preparas dos vasos de agua con sal: en el vaso A disuelves $5\ \text{g}$ de sal hasta completar $100\ \text{mL}$; en el vaso B, $12\ \text{g}$ de sal hasta completar $300\ \text{mL}$, como se muestra en la figura.

1. a) Calcula la concentración de cada vaso en $\text{g/L}$.
2. b) ¿Cuál está más salado? Explica por qué no basta con comparar los gramos de sal de cada vaso.

Un jarabe de menta tiene $200\ \text{g}$ de azúcar por litro. Quieres preparar $0.5\ \text{L}$ de bebida con una concentración de azúcar de $40\ \text{g/L}$.

1. a) ¿Cuántos gramos de azúcar debe llevar tu bebida?
2. b) ¿Cuántos mililitros de jarabe contienen esos gramos?
3. c) ¿Cuánta agua debes añadir?

El agua del mar Muerto lleva disueltos unos $300\ \text{g}$ de sal por cada litro, unas nueve veces más que el agua del mar normal.

1. a) ¿Cuántos gramos de sal hay en $2\ \text{L}$ de agua del mar Muerto?
2. b) ¿Cuántos litros harían falta para reunir $1.2\ \text{kg}$ de sal?
3. c) Razona, usando el dato de concentración, por qué apenas viven peces en ese mar.

De una botella con $1\ \text{L}$ de disolución de sal de concentración $60\ \text{g/L}$ sirves medio litro en una jarra, como se muestra en la figura.

1. a) ¿Cuántos gramos de sal hay en la jarra?
2. b) ¿Cuál es la concentración de la disolución que queda en la botella? Muchos compañeros dirían que la mitad: razona cuál es la respuesta correcta.

La etiqueta de un agua mineral indica que lleva $460\ \text{mg}$ de minerales disueltos por cada litro.

1. a) Expresa esa concentración en $\text{g/L}$.
2. b) Si bebes medio litro de esa agua, ¿cuántos miligramos de minerales has tomado?
3. c) Comparando con una disolución de laboratorio de $30\ \text{g/L}$, explica por qué decimos que el agua mineral es una disolución muy diluida.

Completa la frase con las palabras que faltan: «En una solución, el $\dots$ es la sustancia que está en mayor cantidad y es la que disuelve; el $\dots$ es la sustancia que se disuelve; y la $\dots$ nos indica cuántos gramos de soluto hay por cada litro de solución».

El profesor prepara en el laboratorio $200\ \text{g}$ de disolución con $20\ \text{g}$ de sal. El porcentaje en masa se calcula dividiendo la masa de soluto entre la masa total de disolución y multiplicando el resultado por $100$. ¿Cuál es el porcentaje en masa de sal?

Para hacer almíbar disuelves $25\ \text{g}$ de azúcar en $175\ \text{g}$ de agua.

1. a) ¿Cuántos gramos de disolución obtienes en total?
2. b) Calcula el porcentaje en masa de azúcar del almíbar.

Después de entrenar preparas una bebida casera para recuperarte: disuelves $10\ \text{g}$ de sales minerales en $490\ \text{g}$ de agua.

1. a) ¿Qué masa total de disolución obtienes?
2. b) Calcula el porcentaje en masa de sales.
3. c) Si añadieras $500\ \text{g}$ más de agua, ¿subiría, bajaría o se mantendría ese porcentaje? Razona la respuesta sin calcularlo.

Para conservar aceitunas preparas una salmuera disolviendo $30\ \text{g}$ de sal en $270\ \text{g}$ de agua.

1. a) ¿Cuál es el porcentaje en masa de sal?
2. b) Dejas el recipiente al sol y se evaporan $100\ \text{g}$ de agua. ¿Qué masa de disolución queda?
3. c) ¿Cuál es ahora el porcentaje en masa?
4. d) Explica por qué ha subido, aunque no has añadido más sal.

Reto del tema. ¿Qué cantidad de sal habría que disolver en agua para obtener una disolución con la misma concentración que el suero fisiológico? (Actividad exclusivamente didáctica: no bebas, inyectes ni apliques en heridas u ojos las mezclas preparadas, pues no son estériles. Ante una emergencia, usa solo suero comercial y sigue las indicaciones sanitarias.)

1. Clasifica: Identifica razonadamente si el agua del caño y la sal común son sustancias puras o mezclas.

2. Experimenta y mide: Vierte en tres vasos idénticos un volumen $V = 100\text{ mL}$ ($100 \pm 5\text{ mL}$) de agua. Con una balanza de cocina (o cuchara dosificadora), añade a cada uno masas crecientes de sal: $0.5\text{ g}$, $1.0\text{ g}$ y $2.0\text{ g}$ (incertidumbre estimada $\pm 0.1\text{ g}$). Diseña un procedimiento sencillo de separación (evaporación y cristalización) para recuperar la sal de uno de los vasos.

3. Tratamiento de datos: Elabora una tabla con masas, volúmenes e incertidumbres. Calcula la concentración en masa ($C = m/V$) en $\text{g/L}$ para cada disolución y traza a mano un gráfico de $C$ frente a $m$.

4. Informe final: Compara tus resultados con la concentración estándar del suero comercial ($9.0\text{ g/L}$), determina qué disolución tiene la concentración más próxima a ese valor y explica qué impurezas quedarían en la sal si el agua inicial era del caño.

Se valorará:

• Identificación correcta de sustancias puras y mezclas, junto a la propuesta viable de separación.

• Rigor en el registro experimental con incertidumbres, cálculos de concentración en $\text{g/L}$ y trazado del gráfico.

• Claridad del informe y justificación científica de la disolución elegida.