Una solución es una mezcla homogénea de un soluto
en un solvente
Clasificación de las soluciones:
Según su estado físico: es posible encontrar soluciones
en estado líquido, gaseoso y sólido, esto va a depender
del estado del solvente, observemos la siguiente tabla: (ver
tabla)
Según su comportamiento frente
a la corriente eléctrica: se clasifican en soluciones
electrolíticas que son aquellas que conducen la corriente
eléctrica y las soluciones no electrolíticas las que no
la conducen. Existen otras clasificaciones que van a depender de
la concentración del soluto en el solvente: soluciones saturadas,
sobresaturadas, etc. Esto va a depender directamente de la solubilidad
del soluto.
La solubilidad: es la máxima
cantidad de un soluto que puede disolverse en una cantidad establecida
de solvente a una temperatura determinada. Generalmente la solubilidad
de una sustancia se expresa en gramos de soluto por cada 100 gramos
de solvente. En el caso de las soluciones de ácidos y las
bases se emplean los términos de solución concentrada
y solución diluida.
Equilibrio de solubilidad:
existen límites con respecto a la cantidad de soluto que
puede ser disuelto en un volumen determinado de solvente, por ejemplo
la solubilidad varía con la naturaleza del soluto y del solvente,
así la solubilidad de los sólidos en los líquidos
varía con la temperatura, aumentando cuando la temperatura
aumenta. Debido a esto es necesario indicar la temperatura a la
que se mide la solubilidad.
La preparación de soluciones en los laboratorios de química,
análisis biomédico, y en la industria, es de gran
importancia. La preparación de soluciones permite la creación
de nuevas sustancias o de sustancias que permiten realizar diversos
ensayos. Las soluciones comerciales suelen ser concentradas lo que
permite preparar a partir de éstas, soluciones más
diluidas, que son las que suelen usarse en diferentes ensayos de
laboratorio.
Cuando se preparan soluciones a partir de ácidos y bases
deben tomarse ciertas precauciones, una de las más importantes
y que permite evitar accidentes es verter la cantidad de solución
concentrada requerida lentamente en el agua, considerado el solvente
universal, esto permite que el calor generado por estas reacciones
sea absorbido por la mayor cantidad de agua.
Preparación de soluciones:
Soluciones a partir de un soluto sólido:
¿Cómo realizar los cálculos
para preparar una solución a partir de un soluto sólido?
1. Conocer el peso molecular del soluto para poder calcular la masa
molecular.
2. Establecer la concentración de la solución a preparar
y el volumen necesario de la misma.
El cálculo será planteado de la siguiente forma:
¿Cuántos gramos de NaOH se necesitan para preparar 200 ml de solución 0,3 mol/ml?
Paso
1: investigar
en la tabla periódica la masa atómica de los
componentes del NaOH.
Paso
2: Cálculo de la Masa molecular del NaOH
(1x23) + (1 x 16) + (1 x 1) = 40 g
Paso
3: Cálculo de la Masa de NaOH
en 1.000 ml (1L) de solución 0,3 mol/L
Planteamiento:
Si 1 mol de NaOH equivale a 40 g de NaOH, 0,3 mol de NaOH a
cuanto equivale:
Paso 4: Masa
contenida en los 200 ml de NaOH
Una vez obtenido este valor lo que debe hacerse
en el laboratorio es pesar 2,4 g de NaOH y disolverlo en aproximadamente
150 ml de agua y luego enrasar el matraz colocando agua hasta que
llegue a 200 ml. Y se tendrá una solución de NaOH
al 0,3 molar.
Preparación
de una solución a partir de líquidos.Por lo general
los ácidos deben ser diluidos para utilizarlos (HCl, H2SO4
y HNO3). Estos ácidos se adquieren de manera comercial y traen
en la etiqueta del envase la concentración y densidad que permiten
calcular su concentración molar para preparar las diluciones.
¿Cómo
preparar una solución a partir de un soluto líquido?
1. Conocer la concentración de la solución madre o solución
concentrada a partir de la cual se preparará la solución
a la concentración requerida.
2. Establecer la concentración de la solución a preparar
y el volumen necesario de la misma.
El
cálculo se puede plantear de la siguiente forma:
¿Qué volumen de HCl de 32% en masa y una densidad de
1,18g/ml se necesita para preparar 2 litros de solución a una
concentración de 0,5 mol/L (0,5 M)?
Paso
1:Cálculo de la masa del HCl
Esto también puede
ser calculado aplicando la siguiente fórmula:
Paso 2:
Cálculo de la pureza del ácido
Paso 3:
Calculo de la concentración del ácido
Conocida la molaridad
del compuesto a partir del cual se va a preparar la solución
se aplica la siguiente fórmula V1 x C1 = V2 x C2 que
relaciona la concentración de cada solución con
su volumen.
V1: Volumen de la solución más concentrada, necesario para preparar la más diluida.
V2: Volumen a preparar de solución diluida;
C1: Concentración de la solución más concentrada.
C2: Concentración de la solución a preparar.
Paso 4: Cálculo
del volumen a tomar de la solución más concentrada
para preparar la solución más diluida de HCl
Para preparar la solución de HCl al 0,5 M, se colocará
en un matraz aforado de 2 L la cantidad de 500 ml de agua aproximadamente
y se dispensaran lentamente los 96,7 ml de la solución más
concentrada, luego se colocará la cantidad de agua necesaria
para enrasar hasta el aforo del matraz de 2 L.
Análisis, Valoración volumétrica o titulación:
Con estos nombres se define la operación volumétrica
mediante la cual se determina la concentración de una solución
a partir de otra solución de concentración conocida
y con la cual reacciona químicamente.
Esta operación volumétrica se fundamenta en la neutralización que experimentan las dos soluciones al reaccionar y que se puede evidenciar al conseguir un cambio de coloración mediante el uso de un indicador apropiado.
Existen dos variantes en la valoración volumétrica: acidimetría y alcalimetría.
La acidimetría es la valoración de ácidos mediante álcalis (bases) y la alcalimetría es la valoración de álcalis mediante ácidos.
El indicador utilizado vira de color cuando el pH de la solución
cambia e indica que la cantidad estequiométrica para producir
un compuesto conocido al poner en contacto el ácido y la base
ha sido alcanzada. Esto permite el cálculo de concentraciones
o volúmenes de ácidos o bases a partir de los datos
de una solución conocida. El momento en que se produce el cambio
de coloración se denomina punto final de la titulación.
(ver
tabla)
Relación molar 1:1
A continuación se muestra un ejemplo de cómo
calcular la concentración de una solución ácida
cuando la relación molar del ácido y la base es de 1:1.
Para la titulación se utilizaron 42 ml de una solución
de NaOH de concentración 0,15 mol/L para neutralizar 50 ml
de solución de HCl. ¿Cuál es la concentración
molar de la solución ácida?
Despejar la fórmula para calcular la concentración del
ácido.
La concentración de la solución
ácida es de 0,126 mol/L
Relación molar diferente a 1:1
Cuando la relación molar del ácido y de la base
es diferente, la ecuación debe ser balanceada
antes de iniciar los cálculos.
¿Cuál es la concentración (mol/L) de una solución
de H2SO4, si 50 ml de solución necesitan de 37,52 ml de solución
de NaOH cuya concentración es de 0,15 mol/L, para su total
neutralización?
Relación molar 1:2
Despejar la fórmula para calcular la concentración del ácido.
La concentración de la solución
ácida es de 0,0558 mol/L
REFERENCIAS:
Requeijo, D. y Requeijo A. (2002). Química. Editorial Biosfera.
Irazábal A. y de Irazábal C. (S/A). Química.
Ediciones CO-BO.
Mahan. Química. (1977). Fondo Educativo Interamericano.
Soluciones químicas:http://ciberquimia.cjb.net/ Consultada
Marzo de 2004
