PROBLEMAS DE SOLUCIONES MOLARES

4. Calcular la molaridad de una solución que contiene 2.44 g de Benceno y se encuentra en un volumen de disolución de 340 mL.

C: 12.01x6 = 72.06 uma                               M =  2.44g/78.12g/mol
H:   1.01x6 =   6.06 uma                                               340 mL
                      78.12 g
                                                                     M = 9.186470287x10^-5
                                                                     M = 0.0918 mol/L

5. Calcular la masa de etanol (CH3-CH2-OH) que se encuentra en una solución al 0.48 molar y ocupa un volumen de disolución de 68 mL.

C: 12.01x2 = 24.02 uma                                0.48 mol/L =    X/46.08g/mol    
H:   1.01x6 =   6.06 uma                                                             0.068L
0:       16x1 =      16 uma
                      46.08 g                                    (0.48 mol/L) (0.068 L) =            X             
                                                                                                                 46.08 g/mol
                                                                     
                                                                       X = (0.03264 mol) (46.08 g/mol)
                                                                           = 1.5040512 g
     
SUSTITUCIÓN
  0.48 mol/L =   1.5040512 g/46.08 g/mol  
                                      0.068 L

  0.48 mol/L = 0.48 mol/L

EJEMPLOS DE SOLUCIONES

Aquí se presentan los ejemplos pedidos, la mayoría de estos ejemplos se presentan en nuestra vida cotidiana.

Sólido – gas :

*aerosol sólido (espuma serpentina)

*humo del cigarro

*polvo volcánico

*humos en general

Líquido – gas:

*espuma de afeitar

*aerosol líquido (spray para el cabello)

Gas – gas

Gas                                                              gas

1. Soluto                                                          solvente

Oxígeno                                                       nitrógeno

Esto sucede en la atmosfera  hay una solución entre setos 2 gases

2. soluto                                                     solvente

 Perfume                                                    aire

aire húmedo y el vapor de un perfume disuelto en aire.

3. soluto                                                       solvente

Humos de industrias                                    aire

Humos finos generados por procesos industriales especiales.

Gas – sólido

Gas                                                               sólido 

1. soluto                                                       solvente

Hidrogeno                                                   paladio

   Un ejemplo puede ser el Hidrógeno _(g) en el Paladio_(s).

2. soluto                                                     solvente

Mezclas efervescentes                           líquido

Las mezclas efervescentes, los refrescos.

3. soluto                                                  solvente

Azufre sólido                                           gas.

Azufre sólido, calentarlo y pasará directamente a gas.

Líquido-Líquido

-alcohol disuelto en agua

-leche disuelta en agua
-vinagre disuelto en agua
-cloro en agua

Líquido-Sólido

-agua con arena

-agua con azúcar

-sal en agua

Sólido-Sólido

-ACERO (ES CARBONO EN FIERRO)

-AMALGAMAS (METALES EN MERCURIO)

-ORO DE 10 KILATES (COBRE CON ORO)

Sólido-Líquido

-Azúcar en agua (Refrescos)

-Gelatina sin cuajar

-Leche en polvo en Agua

-Sales en el mar

SOLUCIONES

Son mezclas homogéneas formadas por la combinación no química de dos o más sustancias. Pueden ser separadas utilizando técnicas o procesos físicos como: extracción, decantación, destilación, cromatografía y filtración.

Toda solución está formada por dos componentes: soluto y solvente. El soluto es la sustancia que se encuentra en menor cantidad y el solvente es la sustancia que se encuentra en mayor cantidad.

El proceso para preparar una solución se conoce como disolución. Existen diferentes tipos de soluciones que dependen del estado físico en el que se encuentren el soluto y el solvente.

Las soluciones pueden tener diferentes cantidades de soluto y solvente, por lo que no tienen una composición fija. Se puede preparar soluciones que tengan mayor o menor cantidad de soluto. Las cantidades de soluto y solvente se describen por la concentración de la solución.

Concentración se define como la cantidad de soluto disuelto en una cantidad dada de solvente. A mayor cantidad de soluto en una solución, ésta será una solución concentrada y mientras menor sea la cantidad de soluto, la solución será diluida.

Otro término utilizado en la preparación de una solución es la solubilidad de las sustancias. Solubilidad es la cantidad máxima de soluto que se puede disolver en una cantidad dada de solvente a una temperatura, ésta solución se conoce como solución saturada.

Existen diferentes tipos de soluciones que dependen de la solubilidad: solución saturada, insaturada o sobresaturada.

Ejemplo: Si la solubilidad de una sustancia X es de 10 g en 100 mL de agua. Esto significa que para preparar la solución saturada podemos disolver 10 g de la sustancia X en 100 mL de agua.

Si solamente disolvemos 8 g de X en 100 mL de agua, la solución es insaturada porque no hemos llegado a la cantidad máxima de soluto que podemos disolver.

Si añadimos 13 g de X en 100 mL de agua, hemos sobrepasado la cantidad máxima de soluto que se puede disolver y parte de ese soluto quedará en el fondo del envase sin disolver, obteniendo una solución sobresaturada.

Soluciones acuosas

Una solución acuosa es aquella donde el solvente es agua. El agua es una sustancia importante para todo orga nismo viviente. Tres cuartas partes del globo terráqueo es agua.

La molécula de agua está formada de dos átomos de hidrógeno enlazados por enlaces covalentes polares (enlace donde se comparten electrones) a un átomo de oxígeno. Los electrones en la molécula de agua están más cerca de oxígeno que de los hidrógenos, razón por la cual el oxígeno va a tener una carga parcial negativa (-) y los hidrógenos una carga parcial (+). Las moléculas que presentan esta separación de cargas se conocen como moléculas polares. Por lo tanto agua es una molécula polar. Propiedad principal de agua para que sea un solvente universal. Agua tiene un punto de ebullición de 100 ºC, el punto de ebullición es la temperatura en la cual un líquido pasa a gas. El punto de congelación de agua es de 0 ºC, el punto de congelación es la temperatura en la cual una sustancia líquida se convierte en sólido.

 

CONCENTRACIONES

1) Solución Molar: es aquella que posee un mol de soluto en un litro de solución

m = 1000G m: concentración

SM 1000: ml de solución

G: grs de solutos

S: ml de solvente

M: peso molecular

Nota: como la temperatura influye en el volumen de una solución, la definición anterior la estandarizamos a 20ºC .

Subunidades: milimol – micromol

2) Soluciones equimoleculares: son aquellas que tienen la misma concentración molecular.

3) Soluciones Normales: son aquellas soluciones que tienen un equivalente químico por litro de solución.

4) Soluciones Molales: son aquellas que poseen un mol de un soluto dado disuelto en 1000 grs de solvente.

5) Soluciones Porcentuales: son aquellas que expresan los gramos de soluto presentes por 100 grs de solución o 100 ml de solución .Este tipo de concentraciones también se denomina peso en peso o peso en volumen.

SOLUCIONES PORCENTUALES (%)

Estas soluciones están expresadas en unidades físicas, es decir en la que solo dependerán de la concentración del soluto y el solvente.
Estas soluciones nos indican la cantidad de soluto disuelto en 100 partes de solución.
Las soluciones porcentuales se las puede expresar de la siguiente manera:

1. Porcentaje masa/masa ó peso a peso (% m/m ó p/p)
2. Porcentaje masa/volumen (% m/V)
3. Porcentaje volumen/ volumen (% V/V)

1.- Porcentaje masa/masa (% m/m).- Se define como la masa de soluto en 100g de solución  (es lo mismo que %m/m).

Para esta solución debe medirse la masa o el volumen de soluto y llevar un peso de solución. La totalidad de la solución es la suma aditiva del peso de soluto y el peso del solvente. Si se desea convertir los gramos de solución a ml, se deberá conocer la densidad de la solución.

                          masa de soluto [ g ] × 100

%P/P =-- ------------------------------------------

                              masa de solución [ g ]

2.- Porcentaje masa/volumen (% m/V).- El porcentaje peso en volumen o masa en volumen  (p/v o m/v) indica la masa de soluto por unidad de volumen.

                           masa de soluto [ g ] × 100

%P/V =-- --------------------------------------------

                          volumen de solución [ ml ]

3.- Porcentaje volumen/ volumen.- Da cuenta del volumen de soluto por volumen de  solución.

                             volumen de soluto [ ml ] × 100

%V/V =-- -------------------------------------------------

                                volumen de solución [ ml ]

SOLUCIONES TANTO POR MIL  (‰)

Al igual que las soluciones porcentuales están expresadas en unidades físicas, pero con la  diferencia de que el soluto esta disuelta en 1000 partes de solución.

Las soluciones partes por mil o tanto por mil se las puede expresar de la siguiente manera:

1. Peso a peso (‰ p/p)
2. Peso a volumen (‰ p/V)
3. Volumen a volumen (‰ V/V)

1.- Peso a peso (‰ p/p).- Se define como los gramos de soluto disuelto en 1000 g de  solución. Ejemplo:

Preparar 10 g de solución de NaOH al 20 ‰ p/p.

20g NaOH--------------------1000 g
X-------------------------------10 g
X= 0.2 g
Es decir se necesitan 0.2 g de NaOH para preparar 10 g de solución al 20 ‰ p/p.

2.- Peso a volumen (‰ p/V).- Se define como los gramos de soluto disuelto en 1000 ml de  solución. Ejemplo:

Cuanto de soluto se necesita para preparar 100 ml de solución de I K al 15‰ p/V.

15g I K--------------------1000 ml Solución
X---------------------------100 ml Solución
X= 1.5 g I K
Se necesitan 1.5 g I K para preparar 100 ml de solución al 15‰ p/V.

3.- Volumen a volumen (‰ V/V).- Se define como los ml de soluto disuelto en 1000 ml de  solución. Ejemplo:
Preparar 500 ml de solución de NH4OH al 25 ‰ V/V.
25ml NH4OH------------1000 ml Solución

X---------------------------500 ml Solución

X= 12.5 ml NH4OH

Se necesitan 12.5 ml de NH4OH para disolverlo en 500 ml de Solución y obtener la  concentración de 25 ‰ V/V.

SOLUCIÓN MOLAR

La molaridad se refiere al número de moles de soluto que están presentes por litro de solución.  Por ejemplo, si una solución tiene una concentración molar de 2.5M, sabemos que hay 2.5 moles de soluto por cada litro de solución.  Es importante notar que el volumen de solvente no es tomado en cuenta sino el volumen final de la solución. 

 

Molaridad = moles de soluto / litros de solución M = mol soluto / L solución

 

Ejemplo:

Calcule la molaridad de una solución que contiene 32g de cloruro de sodio en 0.75L de solución. 

 

Solución:

Primero se debe calcular el número de moles de soluto, dividiendo los gramos de soluto por la masa molar del soluto.

 

Moles Soluto = gramos soluto / masa molar soluto

Moles NaCl   =  32g NaCl   / 58.4g NaCl = 0.55 mol NaCl

 

Ahora, sustituyendo la fórmula M = mol soluto / L solución:

M NaCl = 0.55 mol NaCl / 0.75 L solución = 0.73 M

 

La concentración de la solución de cloruro de sodio es 0.73 M.

 

Industria Papelera

Evolución y estructura de la industria

Se cree que la fabricación de papel tiene su origen en China

hacia el año 100 d.C.: se utilizaban trapos, cáñamo, paja y hierba

como materias primas y se golpeaban contra morteros de piedra

para separar la fibra original. Aunque con el tiempo ganó terreno

la mecanización, hasta el siglo XIX siguieron utilizándose

los métodos de producción por lotes y las fuentes de fibra agrícolas.

Las primeras máquinas continuas de papel se patentaron

en los años de cambio del siglo XIX al XX. Entre 1844 y 1884 se

desarrollaron los primeros métodos para la obtención de pasta de

madera, una fuente de fibra más abundante que los trapos o las

hierbas; estos métodos implicaban la abrasión mecánica y la aplicación

de procedimientos químicos a base de sosa cáustica,

sulfitos y sulfatos (Celulosa al sulfato). Con estos cambios se inició

la era moderna de la fabricación de pasta y de papel.

El papel es esencialmente una hoja hecha de fibras a la que se añaden varias sustancias químicas

para modificar sus propiedades y su calidad. Además de fibras y sustancias químicas, la

fabricación de papel requiere grandes cantidades de agua y energía en forma de vapor y

electricidad. En consecuencia, los principales problemas medioambientales asociados a la

producción de papel son las emisiones a las aguas, las emisiones atmosféricas y el consumo de

energía. Es previsible que los residuos se conviertan en un problema cada vez mayor.

La pasta papelera puede obtenerse a partir de fibra virgen por medios químicos o mecánicos o

bien a partir de papel recuperado. Una fábrica de papel puede limitarse a reconstituir la pasta

fabricada en otro lugar o integrarse con el proceso de desfibrado en el mismo establecimiento.

Industria papelera

Los materiales utilizados por el Hombre, para expresar su pensamiento, desde el principio de la historia hasta nuestros días, fueron sucesivamente:

• Piedra.

• Tablilla de arcilla.

• Tabla de madera.

• Hoja Papiro: En el año 3.000 a. de C. se desarrolló en Egipto, una forma de comunicación, que se podría considerar origen del sistema de escritura actual.

A orillas del Nilo crecía una planta muy apreciada por los egipcios: El Papiro. Su raíz se utilizaba como combustible, la médula como alimento y el tallo como antorcha o como materia prima para producir un soporte ligero y cómodo de escritura: El Papiro.

Estaba compuesto por láminas del tallo que eran extraídas, rajadas, desplegadas, aplanadas (con grandes martillos), entrelazadas, pegadas y secadas.

• Pergamino: Sistema desarrollado 300 años a. de C., en Pergamo, una ciudad de la antigua Asia Menor, que se caracterizó por un gran desarrollo y protección de las artes y la cultura. Se fabricaba con piel seca no curtida de corderos, cabras, cerdos y asnos (la Vitela era idéntica solo que con piel de carnero o becerro). Podía ser transparente u opaca.

El secreto de la fabricación del pergamino se ha transmitido a lo largo de los siglos y en la actualidad se han conseguido tres aplicaciones: construcción de tambores y elementos de percusión (opaco), pantallas para lamparas (transparente), miniaturas, encuadernaciones y ediciones de lujo (papel).

También se ha desarrollado, a imitación del pergamino, el papel apergaminado o pergamino vegetal, fabricado con fibra vegetal tratada químicamente (Ácido Sulfúrico y Amoniaco).

• Papel de trapo: Consistía en macerar trapos para descomponerlos, se cortaban en tiras y se golpeaban con pesados mazos mientras una corriente de agua limpiaba las impurezas. Se mezclaban bien las fibras de la pasta resultante y, una vez escurrida, se cubría con paños de fieltro, se prensaban, secaban, encolaban y volvían a secar. Y se obtenía la hoja de trapo.

• Fibra vegetal: En el año 105 d. de C., un chino, Cai Lum (pronunciado Tsai Lum), ministro chino de agricultura, ideó un soporte para la escritura que consistió en entremezclar fibras de morera o bambú, para producir una hoja vegetal muy parecida a lo que hoy se conoce como Papel.

Los chinos guardaron celosamente el secreto durante 600 años, pero en el año 761 dos soldados chinos, papeleros de profesión, cayeron prisioneros de los árabes en Samarcanda (Ciudad al Sur de Rusia) e introdujeron la industria del papel en la cultura Árabe. Estos, a su vez, la extendieron por todo el territorio que conquistaron (Norte de África, Europa y Asia). Y así es como llegamos a la situación actual, en la que el uso del este tipo de papel se ha extendido a todo el mundo y a las actividades más diversas en el devenir social del Hombre.

• El papel Reciclado: Se consigue utilizando desecho de papel como materia prima. Se tritura el papel usado, se añade agua, se aplican los diferentes sistemas de depuración, se blanquea (es necesario utilizar métodos mecánicos no agresivos, descartando el blanqueo con productos químicos como el cloro), se escurre, se deposita en rodillos, se seca y se corta.

El Papel Reciclado fue dado a conocer en la década de los 60 por diversos grupos ecologistas en sus campañas de reciclado de residuos urbanos, algunos tan importantes como AAMIGOS DE LA TIERRA@, tuvieron que superar muchos impedimentos, entre ellos la falta de concienciación ciudadana.

Mas tarde, la apuesta decidida de las empresas del sector por este elemento determinó un auge importante en el uso de papel reciclado y del reciclado de papel.

Entre los años 1950 y las reservas forestales de la Tierra se redujeron a un 50 %, a mediados de los 80 tirábamos a la basura, en nuestro país 30.000 millones de árboles en forma de residuo de papel, con un coste de 10.000 millones de ptas. Por otro lado, los desiertos se extendían en el planeta a un ritmo de 6 millones de hectáreas por año.

En 1990 se perdían en la basura más de 30.000 Tds. de papel al año (solo en Madrid se arrojaban 2.000 Tds. aprox.). Esta circunstancia es particularmente grave si tenemos en cuenta que nuestro país importaba e importa gran cantidad de madera destinada a la producción de papel. En 1993 se han observado indicios de cambio, aunque lentos y con resultados relativamente pobres.

En definitiva, analizando la situación actual, hemos de reconocer lo irracional que resulta sacrificar bosques enteros para fabricar papel, y a continuación tirarlo a la basura. No es práctico, ni rentable, ni coherente, ni por supuesto ecológico.

Por otro lado, resulta contraproducente aplicar sofisticadas soluciones tecnológicas a los problemas urbanos y medioambientales, cuando tenemos a nuestro alcance soluciones extraordinariamente sencillas, asequibles, económicas y constructivas.

Los ejemplos más contundentes son:

- APROVECHAMIENTO.

- AHORRO.

- RECICLADO.