Ejercicios de Matemáticas, Fisica y Quimica

Cálculos estequiométricos La estequiometría es el estudio cuantitativo de las reacciones químicas. Las relaciones cuantitativas entre las cantidades de las sustancias que intervienen en una reacción permiten calcular la cantidad de una determinada sustancia si se conoce la cantidad de una cualquiera de ellas. En general, las cantidades calculadas son en peso, pero puede hallarse el correspondiente volumen si se conoce, para sólidos y líquidos, su densidad, y para los gases, a partir de la ecuación general que relaciona el volumen con el número de moles. En la mayoría de las reacciones químicas , por ejemplo, las que se llevan a cabo en la industria, las cantidades de reactivos suministradas no están, normalmente, en las proporciones exactas requeridas por la ecuación de la reacción. En estas condiciones, los productos obtenidos contienen algunos de los reactivos no combinados. Las cantidades de los compuestos que se desea obtener y que se forman en la reacción, vendrán determin...

Ecuaciones químicas Como ya mencionamos en las entradas anteriores, una reacción química es cualquier proceso en el que los átomos, las moléculas o los iones de una sustancia se transforman en los átomos, las moléculas o los iones de una sustancia química distinta. Las sustancias que se modifican en una reacción se denominan reactivos ; las sustancias nuevas que se originan en una reacción química se denominan productos . Las reacciones químicas pueden representarse de modo abreviado mediante el empleo de las fórmulas de las sustancias químicas que intervienen en el proceso. Este modo de representación constituye una ecuación química . El primer paso para escribir una ecuación química es consignar las fórmulas de las sustancias colocando, separadas por una flecha, las fórmulas de los reactivos a la izquierda y las de los productos a la derecha. El segundo paso es igualar la ecuación, ya que, de acuerdo con la ley de conservación de la masa , en las reacci...

Suspensiones coloidales | Sustancia dispersa y medio de suspensión: En una disolución verdadera, el tamaño de las partículas disueltas es el tamaño molecular; es decir, las partículas de soluto son iones, moléculas pequeñas o agrupaciones de un reducido número de átomos o moléculas. Estas disoluciones verdaderas son transparentes, y las partículas de soluto son invisibles al microscopio, pasan a través de los filtros y no se depositan en el fondo cuando se deja en reposo la disolución. Las suspensiones o sistemas dispersos groseros (fango en agua) no son transparentes, y las partículas suspendidas son visibles a simple vista; éstas no pasan a través de los filtros, y al dejar en reposo la suspensión, se separan, depositándose en el fondo o flotando en la parte superior, según su densidad. Entre las disoluciones verdaderas y las suspensiones groseras están las suspensiones coloidales o coloides, como son la cola, el almidón, la albúmina, etc., en agua. Las partículas coloidales, ...

Separación de disoluciones Hay muy diversas técnicas para separar las sustancias puras contenidas en una disolución. Consideraremos tres de los métodos más comunes: Destilación. Cristalización fraccionada. Cromatografía. Destilación y destilación fraccionada Una disolución de dos componentes, uno de los cuales es volátil, se resuelve por destilación simple. En el dibujo adjunto se muestra un aparato de destilación. Cuando se calienta la disolución contenida en el matraz, el agua se evapora por ebullición, dejando un residuo de soluto no volátil. El agua puede recogerse haciendo pasar el vapor por un condensador, por el cual se hace circular agua fría. Si ambos componentes de una disolución son volátiles, la destilación simple no logrará su separación completa. Un método muy apropiado para efectuar este proceso es el de la destilación fraccionada, que consiste en obtener destilados (fracciones) a distintas temperaturas, haciendo que a una temperatura dada no...

Osmosis y presión osmótica Si una disolución se pone cuidadosamente en contacto con su disolvente o con una disolución más diluida, al cabo de un tiempo, debido al movimiento de las moléculas, el soluto se ha repartido uniformemente por todo el líquido y se obtiene una única disolución. Si la disolución y el disolvente están separados por un tabique poroso, las moléculas de los dos componentes se difunden a través de los poros del tabique y de nuevo obtenemos una única disolución. Pero si la disolución y el disolvente están separados por una membrana semipermeable, que sólo deja pasar las moléculas del disolvente, la homogeneización del sistema no puede realizarse y tiene lugar un flujo neto de disolvente hacia la disolución. Este fenómeno recibe el nombre de ósmosis. El proceso de osmosis diluye la disolución y aumenta su volumen, y si el nivel de la misma se eleva respecto al del disolvente, se produce una presión hidrostática que intensifica la tendencia de las moléculas del disol...

Disminución del punto de congelación Las disoluciones que contienen pequeñas cantidades de soluto congelan a temperaturas inferiores a las del disolvente puro. El descenso del punto de congelación en una disolución diluida, al igual que la disminución de la presión de vapor y la elevación del punto de ebullición, es directamente proporcional a la concentración molal de soluto. La relación puede expresarse como sigue: donde: At c = t c disolución - t c disolvente; m es la concentración molal de soluto; y k c es una constante para un disolvente determinado. La constante k c , o constante crioscópica, es de ordinario mayor que la k e , y para el agua es 1,86 °C. El descenso del punto de congelación, al igual que la elevación del punto de ebullición, es una consecuencia directa del descenso de la presión de vapor de un disolvente por efecto del soluto. El punto de congelación de una disolución es la temperatura a la cual el disolvente tiene la misma presión de vapor en la fase líqu...

Elevación del punto de ebullición Una disolución de solutos no volátiles hierve siempre a temperatura más elevada que la de ebullición del disolvente puro. En disoluciones diluidas, la elevación del punto de ebullición es directamente proporcional a la concentración molal del soluto. La relación entre estas dos variables se expresa de la manera siguiente: donde: At e = t e disolución — t e disolvente; m es la concentración molal de soluto; y k e es la constante ebulloscópica, característica del disolvente. Para el agua, k e es 0,52 °C, de manera que una disolución de agua 1 molal de un soluto no volátil (sacarosa, urea, etilenglicol, etc.) tiene un punto de ebullición de 0,52 °C más alto que el agua pura (100,52°C a 1 atm). En disoluciones de solutos no volátiles, la elevación del punto de ebullición se explica fácilmente en términos del descenso de la presión de vapor. Como la disolución a una temperatura dada tiene una presión de vapor más baja que la del disolvente pur...

Presión de vapor de una disolución. Ley de Raoult La experiencia nos dice que la presión de vapor del disolvente en una disolución es inferior a la del disolvente puro. Las disoluciones acuosas concentradas de ciertas sustancias, como azúcar o urea, se evaporan más lentamente que el agua pura; en realidad, si la concentración del soluto es lo suficientemente alta, el vapor de agua de la atmósfera puede condensarse en la disolución, con lo cual la diluye. Esta variación de la presión de vapor fue establecida, en 1887, por F. M. Raoult, quien estableció que la disminución relativa de la presión de vapor de un líquido al disolver en él un soluto no volátil cualquiera es igual a la presión de vapor del disolvente puro multiplicada por la fracción molar del disolvente. Matemáticamente se puede expresar por la relación: donde: p es la presión de vapor del disolvente sobre la disolución; p 0 es la presión de vapor del disolvente puro; x d es la fracción molar ...

Propiedades coligativas La presencia de un soluto en una disolución modifica ciertas propiedades físico-químicas del disolvente. La cuantía de dicha modificación depende, principalmente, de las concentraciones de partículas de soluto y no de la naturaleza de estas partículas. Estas propiedades se llaman propiedades coligativas, e incluyen disminución de la presión de vapor, aumento del punto de ebullición, disminución del punto de congelación y presión osmótica. En el caso de solutos gaseosos estas modificaciones son despreciables, pero son importantes cuando se trata de disoluciones de líquidos o sólidos no volátiles en líquidos. Disminución de la presión de vapor Antes de estudiar el efecto de un soluto en la presión de vapor de una disolución vamos a revisar el concepto de presión de vapor. Presión de vapor de un líquido puro Es bien conocido el hecho de que, cuando se deja un poco de agua en contacto con el aire, el agua desaparece más o menos rápidamente, ya que pasa a l...

Disoluciones líquido-líquido Al discutir la solubilidad mutua de dos líquidos, a veces se dice que «lo semejante disuelve lo semejante». Un modo más significativo de expresar esta misma idea es decir que la miscibilidad de los líquidos depende de la similitud de sus moléculas. Cuanto más semejantes sean las fuerzas moleculares en cada uno de los líquidos, tanto más probable es que sean miscibles. El etanol, C 2 H 5 OH, y el agua, H 2 0, son infinitamente miscibles. Otro par de sustancias infinitamente miscibles son el benceno y el tolueno: Sin embargo, el benceno y el agua tienen una solubilidad limitada entre sí, son parcialmente miscibles. Por agitación de volúmenes iguales de benceno y de agua en un tubo de ensayo se obtienen dos fases líquidas: una de ellas es una disolución saturada de agua en benceno, y la otra es una disolución saturada de benceno en agua. Se obtiene una sola fase cuando una pequeña cantidad de uno de los componentes del par de líquidos parcial...

Disoluciones de un gas en un liquido Los gases se disuelven, en general, en los líquidos en una proporción que depende de la naturaleza de ambos. Dejando aparte los casos en que existe una reacción química entre las moléculas de soluto y el disolvente (caso del amoníaco en agua), las disoluciones de gases ideales en un líquido (por ejemplo, oxígeno o nitrógeno en agua) obedecen a la ley de Henry , según la cual, a una temperatura dada, la masa de un gas disuelto en una cantidad determinada de líquido es proporcional a la presión que el gas ejerce sobre la superficie del mismo. Matemáticamente, la ley de Henry se expresa como sigue: donde: c es la concentración del gas en la disolución; k es una constante específica de la combinación disolvente-gas; P i es la presión parcial del soluto gaseoso. Si, por ejemplo, un litro de agua disuelve 0,1 g de cierto gas a 25 °C y una atmósfera de presión y se aumenta la presión parcial a dos atmósferas, permaneciendo constante la ...

Llamamos solubilidad de una sustancia en un disolvente, a una temperatura dada, a la cantidad de esa sustancia contenida en 100 g de disolvente a la temperatura que se fija. En general, la solubilidad de una sustancia varía con la temperatura, y para la mayor parte de los solutos sólidos aumenta con ella. Las disoluciones más frecuentes son las que se presentan en estado líquido. Pasamos a continuación a estudiar las expresiones de la concentración de estas disoluciones . Entendemos por concentración de una disolución la cantidad de soluto que hay disuelta en una cantidad dada de disolvente. Llamamos disolución concentrada a aquella que contiene una gran proporción de soluto y, de la misma forma, decimos que una disolución está diluida cuando contiene poco soluto en un determinado volumen de disolución. Decimos que una disolución está saturada a una determinada temperatura cuando contiene la máxima cantidad de soluto posible a esa temperatura. Es decir, una diso...