Semana 9 2017 Mtodos y formas de expresin

Semana 9 -2017 • Métodos y formas de expresión de la concentración de las soluciones, utilizando Unidades Químicas : • Molaridad ( M) • Normalidad ( N) • Molalidad ( m) • Cálculo de dilución usando Molaridad y Normalidad

• A la Molaridad ( M), molalidad (m ), Normalidad (N), se les conoce como unidades “químicas”, pues en su expresión se usan los conceptos de mol , peso equivalente. Además debe conocerse la fórmula química del soluto involucrado y en algunos casos, debe evaluarse si éste va a actuar como ácido, base, sal, agente oxidante o reductor. Conceptos basados en la estructura química de los solutos y su capacidad de reaccionar.

MOLARIDAD Se representa por una M ; usa el concepto de mol, para indicar la cantidad de soluto presente. Se pueden usar las siguientes fórmulas para cálculos 1) M = # moles de soluto • Litros de solución 2) M = g soluto/ peso molecular del soluto Litros de solución 3) M= mmoles de soluto mililitros de solución

Ejercicios. 1 -Calcule la Molaridad de una solución que contiene 0. 75 moles de soluto en 850 m. L de solución. Resolución: Como el volumen de la solución está en m. L, debe convertir éste volumen a Litros. Asi: L = 1 litro x 850 m. L = 0. 850 L 1, 000 m. L Ahora aplique : M = # moles L de solución M = 0. 75 moles de soluto = 0. 88 mol/L = 0. 88 M 0. 850 L de solución

Cont. Ejercicios de Molaridad 2 - Calcule la M de una solución que se preparó disolviendo 60 g de Na. OH, en agua, hasta obtener 0. 250 L * de solución. Como no dan número de moles, obténgalos, dividiendo la masa de soluto, dentro del peso molecular del soluto, por eso, use la sig. Fórmula, dada anteriormente. M = g soluto / peso molecular de soluto Litros de solución M = 60 g Na. OH / 40. 01 g/mol = 5. 99 mol/ L = 5. 99 M 0. 250 L *En éste caso no fue necesario convertir el volumen de la solución a litros, porque ya esta dado en litros.

3 -Cuántos g de glucosa (C 6 H 12 O 6), se necesitan para preparar 1. 3 L de una solución 0. 17 M. Resolución: Como no dan número de moles y piden g de soluto use la siguiente fórmula: y recuerde que una solución 0. 17 M = 0. 17 moles de soluto / L de solución M = g soluto/ peso molecular soluto L Ahora despeje : g de soluto = M x peso molecular x L g = 0. 17 mol/L x 180. 15 g/mol x 1. 3 L = 39. 81 g de glucosa

Continuación, ejercicios M 4 -Cuantos m. L de una solución 2. 3 M de KCl contienen 420 g de KCl? M = g / peso molecular L despejar volumen L = g / peso molecular M L = 420 g / 74. 55 g/mol = 2. 45 L 2. 3 mol/L* Como la respuesta debe darse en m. L, debe convertir los litros a m. L = 1000 m. L x 2. 45 L = 2, 450 m. L 1 L * : Una solución 2. 3 M, equivale a 2. 3 mol / L

Continuación, ejercicios molaridad Calcule el peso molecular de un soluto si al disolver 40 g de soluto en agua hasta obtener 0. 25 L, se obtienen una solución 1. 51 M. • Use la ecuación : • M = g de soluto / peso molecular despejar peso Litros de solución molecular Peso molecular = g de soluto M x Litros de solución Peso molecular = 40 g = 106 g/mol 1. 51 mol /L x 0. 25 L Respuesta = 106 g/mol

• Con respecto al resultado anterior: peso molecular del soluto = 106 g/mol • Cual de las siguientes sustancias podría ser. ? • Na 2 SO 4 KCl. O 3 Na 2 CO 3

Ejemplo de dilución usando Molaridades. Cual será la Molaridad (M), de una solución, si se diluyen 200 m. L de una solución 0. 67 M hasta un volumen de 700 m. L. Se debe usar la siguiente fórmula M 1 x V 1 = M 2 x V 2 Identifique datos: M 1= 0. 67 M V 1= 200 m. L M 2= ? V 2= 700 m. L despejar M 2 = 0. 67 M x 200 m. L = 0. 19 M 700 m. L Note que en las diluciones: M 1>M 2 y V 1 < V 2

Molalidad ( m) Se representa por una “m “, usa el concepto del # de moles al igual que la M, pero el volumen no se da en Litros de solución, sino en Kilogramo de solvente. Formas de calcularla: m = # moles de soluto Kg de solvente m = g de soluto / peso molecular de soluto Kg de solvente

Ejemplo de cálculo de molalidades 1 - Una solución se preparó disolviendo 700 g de glucosa en 750 g de agua. Calcule la molalidad. Resolución: como no dan número de moles, sino g de soluto, use la siguiente fórmula: m = g de soluto/ peso molecular de soluto Kg de solvente. Recuerde: debe convertir los g de agua a kg, pues la fórmula esta diseñada para kg de solvente: Kg solvente = 1 Kg solvente x 750 g de agua = 0. 75 Kg 1000 g de agua Ahora coloque los datos en la fórmula. m = 700 g glucosa/ 180. 15 g /mol = 5. 18 mol/Kg = 5. 18 m 0. 75 kg de solvente

2 - En cuantos gramos de agua, se deben disolver 120 gramos de Urea CO (NH 2)2, para obtener una solución 0. 35 m. ? m = g soluto / peso molecular Kg de solvente despejar éste dato Kg solvente = g soluto / peso molecular m Kg de solvente = 120 g/ 60. 06 g /mol = 5, 71 Kg 0. 35 mol/Kg Como el dato obtenido esta en unidades de Kg y el problema pide gramos, se debe hacer la conversión: g= 1 000 g x 5. 71 Kg = 5, 710 g de agua 1 Kg

NORMALIDAD: Se representa por una N, y usa el concepto de Número de equivalentes para expresar la cantidad de soluto presente. Formas de calcularla: I) N = # equivalentes de soluto Litros de solución 2) N = g de soluto / peso equivalente de soluto Litros de solución 3) N = miliequivalentes ( meq ) de soluto mili. Litros de solución ( m. L)

Cálculo de peso equivalente de ácidos Peso equivalente ácido = peso molecular del ácido # de Hidrógenos sustituibles Ejemplo calcule el peso equivalente de : HCl = 36. 46 g /mol = 36. 46 g / eq. 1 eq /mol H 2 SO 4 = 98. 08 g/mol = 49. 04 g /eq 2 eq/mol H 3 PO 4 = 97. 97 g/mol = 32. 66 g /eq 3 eq /mol

Peso equivalente de Bases ( hidróxidos) Peso equivalente de bases = peso molecular de la base # de OH - Na. OH = 40. 0 g/mol = 40. 0 g/ eq 1 eq/mol Ca (OH)2 = 74. 10 g/mol = 37. 05 g / eq 2 eq/mol Al(OH)3 = 78. 00 g/mol = 26. 0 g / eq 3 eq/ mol Sn(OH)4 = 186. 7 g / mol = 46. 67 g/ eq 4 eq / mol

Peso equivalente de sales • Peso equivalente de una sal = peso molecular de la sal # de cargas catiónicas * * usar las cargas catiónicas del metal. Ejemplos: a)Peso equivalente del Na. Cl = 58. 44 g/mol = 58. 44 g/eq Na+ una carga catiónica 1 eq / mol b)Peso equivalente del K 2 SO 4 = 174. 27 g/mol = 87. 135 g / eq 2 K + 2 cargas catiónicas 2 eq /mol c)Peso equivalente del Ca 3 (PO 4)2 = 310. 24 g/mol = 51. 71 g/eq 3 Ca +2 6 cargas catiónicas 6 eq /mol d) Peso equivalente del Fe. Cl 3 = 162. 2 g / mol = 54. 067 g / eq Fe +3 3 cargas catiónicas 3 eq /mol

Cálculo de Normalidades. Calcule la N de una solución preparada disolviendo 76 g de K 2 CO 3 en agua hasta obtener 500 m. L de solución. N = g de K 2 CO 3 / peso equiv del K 2 CO 3 Litros de solución Peso equiv del K 2 CO 3 = 138. 21 g/mol = 69. 105 g/eq 2 eq/mol * * Se divide entre 2, debido a que hay 2 cargas positivas del metal: 2 K + : 2 (+) = 2 cargas catiónicas. Ahora sustituya datos en la fórmula: N = g soluto / peso equivalente Litros de solución N = 76 g de K 2 CO 3 /69. 105 g/eq = 2. 20 eq/L = 2. 2 N 0. 5 L

Ej: Calcular la N de una solución que contiene 0. 8 eq de H 2 SO 4, disueltos en 600 m. L de solución. Resolución: Al darnos número de equivalentes, no es necesario usar gramos ni el peso equivalente. Debido a que el volumen está dado en ml, debemos convertirlo a litros. Litros de solución = 1 litro x 600 m. L = 0. 6 L 1000 m. L Ahora usamos la sig. Fórmula: N = # equivalentes de soluto / Litros de solución = 0. 8 equiv de H 2 SO 4/ 0. 6 Litros de solución =1. 33 N

Calcule la N de una solución que contiene 45 meq de Ca(OH)2 disueltos en 150 m. L de solución. Resolución: debido a que la cantidad de soluto está dada en m. Eq y el volumen de solución en m. L, debe usar la siguiente fórmula: N= meq de soluto / m. L de solución = 45 meq Ca(OH)2 / 150 m. L de solución = 0. 3 N, es decir 0. 3 meq / m. L

Continuación de ejercicios Normalidad Ej : Cuántos meq de H 3 PO 4 hay en 320 m. L de una solución 0. 08 N? Resolución : Use la siguiente fórmula N = meq de soluto / m. L de solución Ahora debe despejar meq de soluto = N x m. L = 0. 08 N ( meq/m. L) x 320 m. L = 25. 6 meq de H 3 PO 4

TITULACION DE UN ACIDO POR UNA BASE Ó VICEVERSA La titulación de un acido y/o base tiene como fundamento, la reacción de neutralización, vista anteriormente, que es: Acido + Base Sal + H 2 O Ejemplo : HCl(ac) + KOH(ac) KCl(ac) + H 2 O Para hacer cálculos usamos la fórmula: Na x Va = Nb x Vb Na y Nb = Normalidad del ácido ó base Va y Vb = Volumen del ácido ó base

Ejemplos. titulaciones ácido/base 1 -Que volumen de HCl 0. 25 N, se necesitan para neutralizar 40 m. L de Na. OH 0. 15 N. ? Na x Va = Nb x Vb despejar Va Va = Nb x Vb / Na = 0. 15 N x 40 m. L /0. 25 N = 24 m. L de HCl (Nb) (vb) (Na) ( Va) 2 -Cuál es la N de una solución de Ca(OH)2, si se necesitaron 30 m. L de HCl 0. 4 N, para neutralizar 20 m. L de la base. ? Na x Va = Nb x Vb despejar Nb Nb = Na x Va / Vb = 0. 4 N x 30 m. L / 20 m. L = 0. 6 N resp

Calcule la Normalidad de una solución de KOH, si 20 m. L de ésta se neutralizan con 30 m. L de HCl 0. 35 N: ( escriba la ecuación de la reacción).

Resuelva los sigs problemas ( pág 319, resp 339) 8. 49 inciso c 8: 51 inciso a 8. 53 inciso a

Cálculo de diluciones usando Normalidad. Ejs. Cuál será la nueva Normalidad, de una solución si 300 m. L de una solución de Ca. Cl 2 0. 27 N, se diluye hasta 450 m. L. Datos: N 1 = 0. 27 V 1=300 m. L N 2= ? V 2 = 450 m. L. Usar la fórmula: N 1 x V 1 = N 2 x. V 2 Despejar N 2. M 2 = N 1 x V 1 V 2 N 2 = 0. 27 N x 300 m. L = 0. 18 N 450 m. L Note: que la concentración final en éste caso N 2 siempre es menor que la original N 1 ya que la dilución tiene como propósito reducir la concentración de la solución original.

Calcule la Molaridad de una solución si 500 m. L de una solución 0. 42 M se diluyen a 800 m. L. A cuantos m. L debe diluir 200 m. L de una solución 0. 62 M para que su concentración llegue a 0. 13 M

Fórmulas para convertir Molaridad y Normalidad y viceversa • A-Si la sal solo tiene una carga catiónica: (Na. Cl), o si el ácido tiene un Hidrógeno: (HCl, HNO 3 )o la base solo un OH: (KOH ) • M= N pues el peso equivalente = peso molecular: • Una solución 0. 25 M de Na. Cl = 0. 25 N • Una solución 0. 2 M de HCl = 0. 2 N • Una solución 0. 35 M de KOH = 0. 35 N

Si la sal posee 2 cargas catiónicas: (Na 2 S 04, Ca. Cl 2 ) Si el ácido posee 2 H: (H 2 SO 4, H 2 CO 3 ), Si la base poseen 2 OH: (Ca(OH)2, Fe(OH)2 ) PESO EQUIVALENTE ES LA MITAD DEL PESO MOLECULAR para pasar de: M N se usa N = 2 M Una solución 2 M de H 2 SO 4 = 4 N Una solución 1. 5 M Ca. Cl 2= 3. 0 N Ej: Cual será la N de una solución 0. 12 M de Ca(OH)2 ? N = 2 M N = 2(0. 12) = 0. 24 N. Resuelva : Cuál será la N de una solución de H 2 SO 3 0. 36 M. ?

Si la sal posee 3 cargas catiónicas: (Al. Br 3) si el ácido tiene 3 Hidrógenos: (H 3 PO 4) Si la base tiene 3 OH : ( Fe(OH)3) el peso equivalente es la tercera parte del peso molecular N = 3 M. Una solución 0. 17 M de H 3 BO 3, es 0. 51 N. Calcule N de una solución 0. 24 Mde. Al(OH)3. • N= 3 M N = 3 (0. 24 M) = 0. 72 N • Resuelva. Cuál seria la N de una solución 0. 07 N. de H 3 PO 4?

Ejercicios aplicados a casos clínicos Niña 5 años, pesa 50 lbs, con pérdida renal de K+. Se le debe admistrar 3 meq K+ / Kg de peso. Cuantos m. L de una ampolla de KCl al 10 % p/v deben aplicarse ? ( 1 g de KCl = 13. 4 m. Eq de K+ ). A) Primero convertir peso de lbs a Kg: Kg= 1 Kg x 50 lb = 22. 72 Kg. 2. 2 lb B) mg necesarios : 3 meq x 22. 72 Kg de peso = 68. 16 meq K+ •

Continuación ejercicio anterior C) m. L de la ampolla a administrársela = 100 m. L x 1 g KCl x 68. 16 K+meq = 50. 86 m. L 10 g KCl 13. 4 meq K+ • Resp: Administrarle 50. 86 m. Lde la ampolla al 10 % p/v KCl • O se puede hacer todo en un solo cálculo: m. Ls de la ampolla de KCl al 10% p/v = 100 m. L amp. x 1 g KCl x 3 m. Eq K+ x 1 Kg x 50 lbs 10 g. KCl 13. 4 meq K+ Kg de peso 2. 2 lbs = 50. 86 m. L de la ampolla al 10 % p/v de KCl