Volver a la portadaFísica y Química · 4º ESO B · Cambiar asignaturaEmpezar gratis
ESO 4ºB · Física y Química
La materia · Disoluciones y gases

Las disoluciones

En un laboratorio de análisis nadie dice "echa un poco de sal": se pesan exactamente $2{,}347\ \text{g}$ en una balanza de precisión y se enrasa un matraz hasta una marca grabada en el vidrio. Esa exactitud no es manía de químico: una disolución mal preparada da un resultado experimental que no sirve, un medicamento mal dosificado o un análisis de agua que no detecta un contaminante. En este apartado vas a tratar las disoluciones con ese mismo rigor: tres formas distintas de medir cuánto hay disuelto, cómo pasar de unas a otras, cómo se preparan de verdad y qué pasa, exactamente, cuando se mezclan o se diluyen.

Tres formas de expresar la concentración

Una misma disolución se puede describir de tres maneras distintas, según qué dos cantidades se comparen. Elegir la forma correcta depende de si el soluto es un sólido, un líquido o un gas, y de qué dato resulta más práctico medir en cada situación.

% masa: masa soluto / masa total masa soluto / 1 L g/L: masa soluto / volumen total
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Para abonar las plantas del balcón, Nora disuelve $30\ \text{g}$ de abono soluble en agua hasta completar $2\ \text{L}$ de disolución. La concentración en masa se…

Para abonar las plantas del balcón, Nora disuelve $30\ \text{g}$ de abono soluble en agua hasta completar $2\ \text{L}$ de disolución. La concentración en masa se calcula dividiendo los gramos de soluto entre los litros de disolución. ¿Cuál es la concentración del abono, en $\text{g/L}$?

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Para hacer gárgaras, Marcos disuelve $5\ \text{g}$ de sal en $95\ \text{g}$ de agua. a) ¿Cuántos gramos de disolución obtiene en total? b) El porcentaje en masa se…

Para hacer gárgaras, Marcos disuelve $5\ \text{g}$ de sal en $95\ \text{g}$ de agua.

  1. a) ¿Cuántos gramos de disolución obtiene en total?
  2. b) El porcentaje en masa se calcula dividiendo la masa de soluto entre la masa total de disolución y multiplicando por $100$. ¿Cuál es el porcentaje en masa de sal?
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Un gel hidroalcohólico casero se prepara mezclando $30\ \text{mL}$ de alcohol con aloe vera hasta completar $150\ \text{mL}$ de gel. El porcentaje en volumen se calcula…

Un gel hidroalcohólico casero se prepara mezclando $30\ \text{mL}$ de alcohol con aloe vera hasta completar $150\ \text{mL}$ de gel. El porcentaje en volumen se calcula dividiendo el volumen de soluto entre el volumen total de disolución y multiplicando por $100$. ¿Cuál es el porcentaje en volumen de alcohol del gel?

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Preparar una disolución en el laboratorio

Calcular una concentración con una fórmula es solo la mitad del trabajo: en un laboratorio real hay que materializar ese cálculo con instrumentos concretos, y cada paso tiene un nombre preciso.

marca de enrase matraz aforado: volumen exacto hasta la marca
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En el laboratorio vas a preparar $250\ \text{mL}$ de una disolución usando un matraz aforado. Ordena estos pasos, que están desordenados, y explica cada uno con tus…

En el laboratorio vas a preparar $250\ \text{mL}$ de una disolución usando un matraz aforado. Ordena estos pasos, que están desordenados, y explica cada uno con tus palabras:

  1. a) Enrasar con agua hasta la marca del cuello del matraz.
  2. b) Pesar el soluto en la balanza.
  3. c) Disolver el soluto en un vaso con un poco de agua.
  4. d) Pasar la disolución al matraz con ayuda de un embudo y completar con agua casi hasta la marca.

¿Qué significa exactamente «enrasar»?

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Te encargan preparar $500\ \text{mL}$ de una disolución de sulfato de cobre de $8\ \text{g/L}$. a) ¿Cuántos gramos de sulfato de cobre debes pesar? b) Describe cómo…

Te encargan preparar $500\ \text{mL}$ de una disolución de sulfato de cobre de $8\ \text{g/L}$.

  1. a) ¿Cuántos gramos de sulfato de cobre debes pesar?
  2. b) Describe cómo prepararías la disolución en el laboratorio, nombrando el material que usarías (balanza, vaso de precipitados, embudo, matraz aforado de $500\ \text{mL}$…) y en qué momento enrasas.
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Tres compañeros preparan cada uno $250\ \text{mL}$ de una disolución de $10\ \text{g/L}$ pesando $2,5\ \text{g}$ de sal, pero cada uno comete un error: a) Ana no tara la…

Tres compañeros preparan cada uno $250\ \text{mL}$ de una disolución de $10\ \text{g/L}$ pesando $2,5\ \text{g}$ de sal, pero cada uno comete un error:

  1. a) Ana no tara la balanza con el vidrio de reloj, así que en realidad pesa menos sal de la que cree.
  2. b) Bruno enrasa el matraz por encima de la marca del cuello.
  3. c) Carla pasa la disolución al matraz pero olvida recoger con un poco de agua los restos de sal que quedan pegados en el vaso.

Para cada caso, explica en qué consiste el error y razona si la concentración real de su disolución queda por encima, por debajo o igual que $10\ \text{g/L}$.

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La densidad como puente entre masa y volumen

El porcentaje en masa compara masas; la concentración en g/L compara una masa con un volumen. Para pasar de una a otra hace falta un dato que relacione masa y volumen: la densidad de la disolución.

El porcentaje en volumen aparece sobre todo cuando el soluto es, él mismo, un líquido o un gas: el aire que respiras es una disolución gaseosa, con el nitrógeno como disolvente (el componente mayoritario) y el oxígeno, el argón y otros gases como solutos.

N₂ · 78 % O₂ · 21 % Ar y otros · 1 % 0 % 100 % (en volumen)
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El aire seco es una disolución de gases: un $78\ \%$ de nitrógeno, un $21\ \%$ de oxígeno y un $1\ \%$ de argón y otros gases, en volumen. La figura resume esa…

El aire seco es una disolución de gases: un $78\ \%$ de nitrógeno, un $21\ \%$ de oxígeno y un $1\ \%$ de argón y otros gases, en volumen. La figura resume esa composición.

N₂ · 78 % O₂ · 21 % Ar y otros · 1 % 0 % 100 %
  1. a) ¿Cuál es el disolvente del aire? Razona tu respuesta.
  2. b) ¿Cuántos litros de oxígeno hay, aproximadamente, en $10\ \text{L}$ de aire?
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Un desinfectante de superficies indica en la etiqueta «alcohol al $70\ \%$ en volumen». ¿Cuántos mililitros de alcohol contiene un bote de $250\ \text{mL}$ de ese…

Un desinfectante de superficies indica en la etiqueta «alcohol al $70\ \%$ en volumen». ¿Cuántos mililitros de alcohol contiene un bote de $250\ \text{mL}$ de ese desinfectante?

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Una disolución de sal tiene una densidad de $1,05\ \text{g/mL}$ y una concentración del $10\ \%$ en masa. a) ¿Qué masa tiene $1\ \text{L}$ de esa disolución? b) ¿Cuántos…

Una disolución de sal tiene una densidad de $1,05\ \text{g/mL}$ y una concentración del $10\ \%$ en masa.

  1. a) ¿Qué masa tiene $1\ \text{L}$ de esa disolución?
  2. b) ¿Cuántos gramos de sal hay en ese litro?
  3. c) Expresa la concentración en $\text{g/L}$.
  4. d) ¿Es lo mismo una disolución al $10\ \%$ en masa que una de $10\ \text{g/L}$? Razona la respuesta con los resultados anteriores.
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Mezclar y diluir disoluciones

En un laboratorio casi nunca se trabaja con la disolución tal como viene de fábrica: hay que diluirla a la concentración que exige un protocolo, o mezclar varias disoluciones distintas en un mismo recipiente. En ambos casos, lo que se conserva siempre es la masa de soluto, nunca la concentración.

V₁, c₁ + V₂, c₂ V₁+V₂, c final
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Para fregar, diluyes $50\ \text{mL}$ de una lejía de $40\ \text{g/L}$ en agua hasta completar $2\ \text{L}$ de disolución. Observa el esquema de la dilución. a) ¿Cuántos…

Para fregar, diluyes $50\ \text{mL}$ de una lejía de $40\ \text{g/L}$ en agua hasta completar $2\ \text{L}$ de disolución. Observa el esquema de la dilución.

50 mL 40 g/L + agua 2 L c = ? g/L
  1. a) ¿Cuántos gramos de hipoclorito llevan esos $50\ \text{mL}$ de lejía?
  2. b) ¿Cuál es la concentración de la disolución del cubo, en $\text{g/L}$?
  3. c) Explica por qué la masa de hipoclorito no cambia al añadir agua, aunque la concentración sí.
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Mezclas en un mismo recipiente $200\ \text{mL}$ de una disolución de sal de $30\ \text{g/L}$ con $300\ \text{mL}$ de otra disolución de sal de $10\ \text{g/L}$. Supón…

Mezclas en un mismo recipiente $200\ \text{mL}$ de una disolución de sal de $30\ \text{g/L}$ con $300\ \text{mL}$ de otra disolución de sal de $10\ \text{g/L}$. Supón que el volumen final es la suma de los dos. El esquema muestra la mezcla.

200 mL 30 g/L + 300 mL 10 g/L 500 mL c = ? g/L
  1. a) ¿Cuántos gramos de sal aporta cada disolución?
  2. b) ¿Cuál es la concentración de la mezcla, en $\text{g/L}$?
  3. c) ¿Por qué la concentración final no es $20\ \text{g/L}$, la media de las dos concentraciones?
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Preparas una disolución A disolviendo $18\ \text{g}$ de sal en agua hasta completar $300\ \text{mL}$. Después tomas $100\ \text{mL}$ de A, los echas en un matraz y…

Preparas una disolución A disolviendo $18\ \text{g}$ de sal en agua hasta completar $300\ \text{mL}$. Después tomas $100\ \text{mL}$ de A, los echas en un matraz y enrasas con agua hasta $400\ \text{mL}$: esa es la disolución B.

  1. a) Calcula la concentración de A, en $\text{g/L}$.
  2. b) ¿Cuántos gramos de sal llevan los $100\ \text{mL}$ que has tomado de A?
  3. c) Calcula la concentración de B a partir de esos gramos.
  4. d) Comprueba que obtienes lo mismo con la fórmula de las diluciones, $c_1\cdot V_1=c_2\cdot V_2$, y explica por qué funciona: ¿qué se conserva siempre al diluir?
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Resumen

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