3.1. SOLUBILIDAD Una disolución saturada es aquella que ya no admiten más soluto por disolver en una determinada cantidad de disolvente. Se llama “solubilidad” a la máxima concentración de soluto que admite una determinada cantidad de disolvente a una determinada temperatura. La gráfica siguiente muestra cómo varía la solubilidad con la temperatura en algunas sustancias. Vemos en la gráfica que aunque la solubilidad suele aumentar con la temperatura, también existen excepciones.

Realizar las siguientes actividades Actividad O: ¿Cual e s la solubilidad del nitrato de potasio a 20 ºC? Actividad P: ¿Cuántos gramos de nitrato de sodio podremos disolver en ¼ de litro de agua a 30 ºC? Actividad Q: Diseña un experimento para averiguar la solubilidad del azúcar en agua.

3.1.1.

Factores que favorecen la disolución:

Hay tres factores que influyen en la velocidad con que se disuelve un soluto en un determinado disolvente. Esto no quiere decir que varíe la solubilidad (la cantidad que se puede disolver) sino el tiempo en que se disuelve. Estos factores son: •

La agitación de la disolución hace que ésta se produzca más rápidamente.

•

El grado de trituración del soluto. Cuanto más triturado esté el soluto la disolución se producirá más rápidamente.

•

La temperatura no sólo influye en la solubilidad, sino también en la rapidez en que se produce ésta. Normalmente, al calentar la disolución se producirá más rápidamente.

Unidad 3: Las sustancias químicas.

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Autoevaluación  1. ¿Qué densidad tendrá un trozo de metal si 20 g del mismo ocupan un volumen de 3,5 cm3? 2. ¿Qué masa tendrá un anillo de plata de que ocupe 1,2 cm3. Busca en algún libro la densidad de la plata. 3. ¿Qué volumen ocuparán 20 mg de mercurio? Busca igualmente la densidad del mercurio 4. Explica la diferencia entre: a) mezcla homogénea y heterogénea b) elemento y compuesto. 5. Cuando arde la llama de una vela, ¿qué tipo de proceso se produce?: físico, químico, ambos. Razona la respuesta. 6. Clasifica según sean mezclas heterogéneas, mezclas homogéneas, elementos o compuestos las siguientes sustancias: manganeso, carbono, agua, leche, agua azucarada, alcohol puro, alcohol de quemar, butano, carbonato de sodio, granito. 7. Si disuelves 20 g de sulfato de cobre en agua hasta completar ¼ litro de disolución, ¿cual será la concentración en g/l? 8. ¿Cual será la concentración en % de una disolución que contiene 20 g de cloruro de potasio en 100 g de agua? 9. Si disuelves 50 g de carbonato de sodio en agua hasta completar 400 cm3 de disolución, ¿cual será la concentración en g/l? 10. ¿Cual será el % de alcohol en una disolución alcohol-agua que contiene 25 g de alcohol y ¼ l de agua? 11. Tenemos una disolución de hidróxido de sodio en agua cuya concentración es de 20 g/l ¿Cual será la masa en gramos de dicho soluto en 30 cm3 de disolución? 12. ¿En qué volumen de disolución acuosa estarán disueltos 50 g de nitrato de potasio para que la concentración de la disolución sea de 200 g/l? (Dar el resultado en cm3). 13. ¿Cuántos gramos de permanganato de potasio (KMnO4) estarán disueltos en 200 cm3 de una disolución acuosa con una concentración de 5,2 g/l? 14. ¿En cuántos gramos de agua habrá que disolver 30 g de cloruro de cinc (ZnCl2) para que quede una disolución que contenga un 5 % de dicho soluto?

Unidad 3: Las sustancias químicas.

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Ejercicios para casa 1)

Define cada uno de los siguientes conceptos: a) mezcla heterogénea b) mezcla homogénea c) sustancia pura d) elemento e) compuesto f) proceso físico g) proceso químico.

2)

Clasifica los siguientes procesos en físicos y químicos: a) evaporación del agua b) combustión del butano c) rotura de un cristal d) formación de óxido en la superficie de un hierro e) fermentación del mosto g) fusión de la cera.

3)

Nombra tres procesos físicos y otros tres químicos que no hayan salido en los ejemplos y ejercicios anteriores.

4)

a) ¿Cómo separarías una mezcla de arena y azúcar? b) ¿y una de arena, sal y limaduras de hierro?

5)

Busca en algún libro la densidad de al menos cinco sustancias puras.

6)

Calcular la densidad del aceite de oliva si 2 m3 tienen una masa de 1830 kg.

7)

8)

Calcular la densidad en Kg/m3 de un trozo de metal si 20 g del mismo ocupan 2,5 cm3? ¿Qué masa en gramos tendrá una pieza de hierro de 2 cm3? (La densidad del hierro es de 7,8 g/cm3?

13)

¿Qué concentración en g/l se obtendrá al disolver 200 g de hidróxido de sodio (NaOH) en agua hasta completar un volumen de 5 litros?

14)

Por cada 5 kg de agua de mar se obtienen 240 g de sal. ¿Cuál será su concentración en %?

15)

Mezclamos 200 g de benceno con 500 g de tolueno. ¿Cuál será el % en masa del benceno?

16)

¿Qué masa de HCl habrá en 350 cm3 de una disolución cuya concentración es 2 g/l?

17)

¿Qué volumen de disolución de nitrato de amonio cuya concentración es de 5 g/l contendrá 12 g de dicho soluto?

18)

¿Qué masa de azúcar habrá que disolver en 200 g de agua para que la disolución tenga una concentración del 25 %?

19)

¿Cuántos gramos de carbonato de potasio (K2CO3) se necesitará para preparar 250 mililitros de una disolución 0,5 Molar?.

20)

¿Qué molaridad tendrá una disolución que contiene 23 g de etanol (C2H6O) en 2 litros de disolución?.

21)

Queremos preparar ½ litro de una disolución 3 Molar de bromuro de plata. ¿Qué masa deberá tener el vaso con AgBr puro si sabemos que el vaso vacío tiene una masa de 56 g?.

9)

¿Qué masa en gramos tendrá una viga de madera de 0,05 m3 de densidad 860 kg/m3?

10)

¿Qué volumen ocupará 2 kg de aceite de oliva?

22)

11)

Busca en alguna enciclopedia de qués gases se compone el aire, así como sus porcentajes .

¿Qué masa de NaNO3 habrá en 350 ml de una disolución acuosa 3 Molar?

23)

¿Cuál es la molaridad de una disolución que se obtiene al agregar 1 g de KOH a 1,2 litros de agua?

12)

Escribe otros tres disolventes líquidos que conozcas.

Unidad 3: Las sustancias químicas. 24)

página 50

a) ¿Qué es la solubilidad? b) ¿Cómo se llaman los componentes de una disolución? c) ¿Cuál es la solubilidad del cloruro de sodio (NaCl) a 30 ºC?

T (ºC)

Solub (gsoluto/100 gdis)

0

118

10

151

¿Qué ocurriría si tenemos disueltos 200 g de nitrato de potasio (KNO3) en 300 g de agua a 60 ºC y enfriamos la disolución hasta los 10 ºC?

20

192

30

242

40

297

Observa la gráfica de Solubilidad frente a Temperatura del KNO3. Si tenemos una disolución saturada de dicha sal en 500 g de agua a 20 ºC y calentamos hasta 60 ºC, ¿qué cantidad de nitrato de potasio habremos de añadir para que la disolución siga siendo saturada?

50

352

60

421

70

499

80

580

90

712

100

871

27)

Explica si son verdaderas o falsas las afirmaciones siguientes: a) Toda disolución es una mezcla, pero no todas las mezclas son disoluciones. b) En una disolución de sal común al 10 % en masa, hay 10 g de sal por cada 100 g de agua. c) A 20 g de sal común colocados en un vaso, se añaden 80 g de agua. La concentración que se obtiene es de 20 % en masa. d) Si se añade azúcar a 1 litro de agua, hay un límite en la cantidad de azúcar que se puede disolver en ese volumen de agua, pero si se añade alcohol en agua no hay límite.

a) Dibuja la curva de solubilidad de esta sustancia. b) Haciendo uso de dicha curva, determinar la solubilidad del nitrato de amonio a 45 ºC y exprésala en % en masa. c) Se disuelve nitrato de amonio en agua hirviendo hasta saturación. Se deja enfriar la disolución obtenida hasta 20 ºC. Calcula la masa de nitrato que se obtiene cristalizado y la que queda en disolución por cada litro de agua. d) Se prepara, a 20 ºC, una disolución de nitrato de amonio (NH4NO3), al 60 % en masa. ¿Estará saturada?.

28)

La solubilidad del nitrato de amonio (NH4NO3) en agua, a diferentes temperaturas, expresada en gramos de nitrato por cada 100 g de agua viene reflejada en la siguiente tabla:

25)

26)

29)

¿Cuántos gramos de nitrato de sodio (NaNO3) se podrán disolver en 250 g de agua a 20 ºC? Razona la respuesta.

30)

Disolvemos 1500 g de bromuro de potasio en 2 litros de agua a 80 °C. ¿Qué cantidad de soluto quedará sin disolver a 20 °C?