POTENCIAL HIDRÓGENO (pH)

El potencial hidrogeno (pH) es una escala numérica ralativa quer nos indica los rqangos o intervalos de validez, en la cual podemos determinar la acides o basisidad (alcalinidad) de las soluciones; dicha escala va de 0 a 14. Conciderando que el rango de 0 a 7 se referirá a una solución ácida, el limite exacto 7 será una solución neutra y de 7 a 14 una solución básica o alcalina.

El potencial hidrógeno se expresa matemáticamente a través de formas logarítmicas para un mayor significado, toimando como base a los logaritmos decimales, planteando la siguiente formulacion:

      pH = -log (H3O+)   o su expresión equivalente     pH = -log (H+)

Es decir, el potencial hodrógeno (pH) es el logaritmo decimal negativo de la concentración de los iones hidronio o hidrógeno.

Al relacionar el grado de acidez con la bisicidad de manera análoga, se tiene un  modelo semejante de cálculo:

               pOH = -log (OH-)

Al integrar en una sola expresón ambas formulaciones obtenemos una alternativa más de análisis cuantitativos:
                               pH + pOH = 14

CÁLCULO DE pH EN DISOLUCIONES ACUOSAS

*A partir de los datos que se indican calcula el pH de las siguientes soluciones acuosas, así como el tipo de disolución de acuerdo con el pH que determines.

1) Disolución A (H+) = 1x 10-5  M

      Fórmula                        Sustitución                                Tipo de disolución

    pH = -log ( H+)             pH = -log (1x10-5)                          ácida

                                           pH = 5

2) Disolución B (OH-) = 2.55 x 10-3 M

     Fórmula                               Sustitución                             Tipo de disolución

    pOH = -log (OH-)                pH = -log (2.55 x 10-3)              básica

                                                 pOH = 2.6

    Aplicando: Si pH + pOH = 14                             Despejendo: pH = 14- pOH

                                                                                                       pH = 14- 2.6

                                                                                                       pH = 11.4


3) Disolución C si (OH) = 300 kw

      Fórmula                              Sustitución                                            Tipo de disolución
     pOH = -log ( OH-)                pOH = -log ( 300 kw)                              ácida
                                                   pOH = -log ( 300 (1x10-14) )
                                                   pOH = 11.52


     Aplicando: pH + pOH = 14                                      Despejando: pH = 14- pOH
                                                                                                             pH = 14- 11.52
                                                                                                             pH = 2.48

EJERCICIOS DEL LIBRO

1. PORCENTAJE PESO A PESO (% p/p)

PROBLEMA:
A partir de 250 g de una disolución acuosa de sulfato de cobre (CuSO4) se obtiene por evaporación un residuo de 30 g de sulfato. Calcula:

a) ¿Cuántos gramos de agua se evaporaron?
b) ¿Cuál es el porcentaje por peso del soluto?
c)¿ Cuál es el porcentaje de disolvente?

FORMULA:

%p/p = gramos del soluto    x 100
            gramos de disolución

SOLUCIÓN:
 a) gramos de disolución = gramos soluto + gramos disolvente
 gramos disolvente = gramos disolucion - gramos soluto
gramos de H2O = 250g - 30g
gramos de H2O = 220g

b) % p/p CuSO4 = masa CuSO4   x100 = 30 g  x 100 = 12 %
                              masa disolucion             250 g

c) % p/p CuSO4 =   masa H2O        x 100 = 220 g  x 100 = 88 %
                                masa disolucion               250 g


2. PORCENTAJE PESO A VOLUMEN (% p/v)

Es una manera de expresar los gramos de soluto que existen en  100 mililitros de disolución.

EXPRESIÓN ANALÍTICA:                   % p/p=   gramos de soluto         X 100
                                                                                   mililitros de disolución                

PROBLEMA:
¿Cual es el % p/v de NaCl en una solución que contiene 10 g de soluto en 120 ml de solución?

DATOS:
% p/v de NaCl = ?                        masa NaCl = 10g

volumen solución = 120 mL
 
SUSTITUCION:  
                % p/v NaCl =      masa NaCl           x 100   
                                         volumen disolución 

OPERACIONES:

    10 g   x 100              
  120 ml
RESULTADO:
8.33%

3. PORCENTAJE VOLUMEN A VOLUMEN (% v/v)

FORMULA:                          % v/v= mililitros de soluto  x 100
                                                             mililitros de solución

PROBLEMA:

¿Cuál es el  % v/v de una disolución que contiene 5 ml de HCl en 100 ml de agua?


                          
   DATOS:
                                 % v/v HCl= ?                  VHCl= 5mL                                  VH2O= 100mL


SUSTITUCION:  
                      % v/v HCl =   VCHl     x 100
                                         V disolución

V disolución= VHCl + VH2O= 5mL+ 100mL= 105mL

OPERACIONES:
% v/v HCl= 5mL  x 100
                   105mL

RESULTADO:
                           4.8%

4. PARTES POR MILLÓN (ppm)

FORMULA:         

ppm=       miligramos de soluto           O              ppm= miligramos de soluto          
                  kg de disolución                                             L de solución

PROBLEMA:

 Una muestra de agua de 600mL tiene 5mg de F ¿ cuantos ppm de ion floruro hay en la muestra?

DATOS: 

            VH2O= 600mL= 0.6 L        Masa F= mg       ppm= ?

  
         SUSTITUCION:  
  ppm F=    mg F          
                 L disolución      

OPERACIONES:
      5 mg
     0.6 L
RESULTADO:

   8.33 ppm    

5. SOLUCION MOLAR (M)

La molaridad se expresa por la literal M y relaciona los moles de soluto por el volumen de la solucion expresada en litros.

FORNULA:

Molaridad =   moles de soluto 
                     L de disolución

Por lo tanto:   M =   n 
                               V  

Donde:  n = número de moles de soluto
             V = volumen de disolución
              M = concentración molar de la disolución

PROBLEMA:

¿Cuál es la malaridad de una disolución de 2 moles de KOH en 2.5 litros de disolucion?

DATOS:

M = ?        n = 2 moles KOH            V = 2.5 L

SUSTITUCION Y OPERACIONES:

M =   n  =   2 moles KOH  = 0.80   moles KOH 
        V          2.5 L                                L

RESULTADO:

                 0.80 M

6. SOLUCION MOLAL (m)

La molalidad es una concentración de las disoluciones que relaciona los moles de soluto por kilogramos de sisolvente. Este tipo de concentración es utilizada en la determinación de algunas própiedades coligativas de las disoluciones (aumento en el punto de ebullición y disminución o abatimiento en le punto de congelación).

FORMULA:

m =     n              
      kg disolvente

Donde: n = moles de soluto.
            kg disolvente = kilogramos de disolvente
           m = concentración molal de la disolución.

PROBLEMA:

Calcula la molalidad de una disolución que contiene 12 g de Mg(OH)2 en 500 ml de H2O

DATOS:

m = ?

n = (12 g Mg (OH)2) (    1 mol Mg(OH)2   ) = 0.2 mol Mg(OH)2
                                     58 g Mg(OH)2

kg disolvente = (500 ml ) (   1 g   ) = 500g = 0.5 kg H2O
                                           1 ml

SUSTITUCION Y OPERACIONES:

m =    n                =   0.2 mol Mg(OH)2  =   0.4 mol Mg(OH)2
      hg disolvente       0.5 kg H2O                    kg disolvente 

RESULTADO:

0.4 m

CARACTERÍSTICAS DE LAS SUSPENCIONES

-Una suspenciones una mezcla heterogénea no uniforme y es diferente a los sistemas coloidales.

-Las suspensiones son mezclas heterogéneas formadas por un sólido en polvo (soluto) o pequeñas partículas no solubles (fase dispersa) que se dispersan en un medio líquido (dispersante o dispersora).

Cuando uno de los componentes es agua y los otros son sólidos suspendidos en la mezcla, son conocidas como suspensiones mecánicas.

*CARACTERÍSTICAS:

-Una de las característica distintiva de las suspensiones es el tamaño de sus partículas, ya que son muy grandes y perceptibles a simple vista.

-Sus par´tículas son mayores que las de las disoluciones y los coloides lo que permite observarlas a simple vista.

-Las partículas de una suspensión son afectadas por la acción de la gravedad.

-No pasan a través de filtros ni de menbranas.

-Los componentes de la suspensión pueden separarse por medio de centrifugación, decantación, filtración y evaporación.

*EJEMPLOS:

-Alguno ejemplos de suspensiones son:

*Alguno medicamentos

          

*Algunas pinturas vinilícas:

                                                                                                                                                             

REFORSANDO CONOCIMIENTOS

*Disolución insaturada: Cuando a cierta temperatura, en una cantidad dada de disolvente, se tiene disuelto menos soluto del que se puede disolver en ese disolvente se dice que la solución es insaturada.

*Disolución saturada: Una solución es saturada cuando a una temperatura determinada,en una cantidad dada de disolvente, se tienen disuelta la máxima cantidad de soluto que se pueda disolver.

*Disolución sobresaturada: A pesar de que la concentración de una solución esta limitada por la solubilidad máxima del soluto, es posible preparar soluciones que contengan disuelta una cantidad mayor de soluto a una temperatura elevada.

I. Dadas las siguientes disoluciones, identifica el soluto y el disolvente. 

Disolución                                                         Soluto                                           Disolvente

1.- 5g de NaCl +100g de H2O                        5g de NaCl                              100g de H2O
2.- 100 ml de metanol + 20ml de H2O            100g de metanol                        20ml de H2O
3.- 500 ml de O2 + 1500 ml de N2                1500 ml de N2                          500ml de O2
4.- 40g de Hg + 20g de Ag                             20g de Ag                                 40g de Hg
5.- 250 ml de H2O +10g de azúcar                10g de azúcar                             250ml de H2O

II. Relaciona los parentesis de la derecha con los conceptos de la columna de la izquierda.

a) Disolucion liquida                        1. He/N2                           ( c )

b) Disolucion electrolitica                2. Azucar/ agua                  ( a )

c) Disolucion gaseosa                     3. Amalgama                       ( e )

d) Disolucion no electrolitica           4. NaOH/ agua                    ( b )

e) Disolucion solida                        5. Yodo/ etanol                    ( d )


III. Utiliza la siguiente informacion sobre la solubilidad de KBr y KI, e indica si cada una de las disoluciones sera insaturada, saturada o sobresaturada.


1. 70g        KBr en 100g        H2O a 40 °C           insaturada
2. 185g      KI en 100g          H2O a 60 °C           saturada
3. 65g        KBr en 100g       H2O a 20 °C            insaturada
4. 180g      KI en 100g          H2O a 80 °C            sobresaturada
5. 110G     KBr en 100g       H2O a 100 °C          insaturada

IV. Indica con una X si los siguientes planteamientos aumentaran o disminuiran la solubilidad del NaCl (cloruro de sodio) en agua.

CARACTERISTICAS DE LOS COLOIDES

Actualmente se sabe que los coloides son mezclas cuyas partículas (fase dispersa) se distribuyen de manera uniforme a través de un medio que actúa como disolvente (fase continua) o medio de distribución o dispersante.

Las partículas coloidales tienen propiedades intermedias entre las disoluciones verdaderas y las suspensiones; se encuentran dispersas sin que estén unidas considerablemente a las moléculas  del disolvente y no se sedimentan al dejarlas en reposo. Estas conclusiones fueron estudiadas, en 1860, por el químico británico Thomas Graham (1805-1869).

De esto se desprende cuatro consideraciones básicas de los sistemas coloidales:

1.- Tienen masa molar alta.
2.- Su tamaño no es relativamente grande.
3.- A pesar de su tamaño, no lo son tan´to para asentarse.
4.- A nivel microscopico son heterogeneas.

*CLARIFICACIÓN

-Los coloides se clasifican, en relación con el estado de agregacion o físico de la fase dispersa y el medio dispersante.
-Los coloides también pueden clasificarse en función de su afinidad o repulsión con el medio de dispersión; por ello se habla de coloides liofobicos (repelen al medio dispersante) y liofilicos (afín al medio de dispersión). De manera especifica, si el medio de dispersión es el agua, entonces recibe las siguientes denominaciones.

a) Coloides hidrofobicos: Repelen el agua.
b) Coloides hidrofilicos: Afines al agua.

*PROPIEDADES

Los coloides pueden presentar otras propiedades especiales que permiten identificarlos y son:

1.- Efecto óptico: La dispersión de la luz es una propiedad característica de los coloides.

2.- Efecto de movimiento: Los coloides presentan un movimiento en zig-zag de forma aleatoria; esto provoca que las partículas no sedimenten y se mantengan en movimiento indefinidamente.

3.- Foculacion o coagulacion: En los sistemas coloidales, cuando las partículas de la fase dispersa se unen con otras por diferencia de carga, se dice que el coloide flocula o coagula.

4.- Superficie de absorción: Una característica de los sitemas coloidales es su gran superficie. Esto se debe al tamaño tan pequeño que poseen, las cuales proveen una gran superficie efectiva de contacto con la fase dispersante.

DIALISIS

La dialisis  es un proceso mediante el cual se extraen las toxinas que el riñón no elimina y sea que no funcionen por una infección o por algún otro factor que no se haya determinado. Este proceso debe realizarse en un cuarto higiénico para evitar el riesgo de contraer alguna infección en la sangre durante el proceso.

*Dialisis renal: Es un tipo de terapia de remplazo renal usada para proporcionar un reemplazo artificial para la función perdida del riñón debido a una falla renal.

*Dialisis peritoneal: Una solución estéril especial, corre a través de un tubo a la cavidad peritoneal, la cavui¿iadad abdominal alrededor del intestino, donde la membrana peritoneal actúa como menbrana semipermeable.

*Hemofiltracion: La hemofiltracion es un tratamiento similar a la hemodialisis, pero en este caso, la membrana es mucho mas porosa y permite el paso de una cantidad mucho mas grande de agua y solutos a través de ella.

LAS DISOLUCIONES

CARACTERÍSTICAS DE LAS DISOLUCIONES

*Las características generales de las disoluciones son:

1) Son mezclas homogeneas: las proporciones relativas del soluto y solvente se mantienen en cualquier cantidad que tenemos de la disolución.

2) Al  disolver una sustancia, el volumen final es diferente a la suma de los volúmenes del soluto.

3) La cantidad de soluto y la cantidad de disolvente se encuentran en proporciones que varían entre ciertos limites.

4) Las propiedades físicas de la solución son diferentes a las del solvente puro: la adicción de un soluto a un solvente aumenta su punto de ebullición y disminuye su punto de congelación.

5) Sus propiedades química de los componentes de una disolución no se alteran.

6) Sus propiedades físicas dependen de su concentración.

7) Sus componentes se separan por cambios de faces, como fusión, evaporación y concentración.

8) Tienen ausencia de sedimentación.

9) Se encuentran en una sola fase

TIPOS DE DISOLUCIONES

*Por su estado de agregación:

-Solidas:

*Solido en solido: Cuando tanto el soluto como el solvente se encuentran en estado solido

*Gas en solido: Un ejemplo es el hidrógeno

*Liquido en solido: Cuando una sustancia liquida se disuelve junto con un solido.

-Liquidas:

*Solidos en líquidos: Este tipo de disoluciones son las mas comunes, pues se disuelven por lo general pequeñas cantidades de sustancias solidas en grandes cantidades liquidas.

*Gases en líquidos: Por ejemplo, oxigeno en agua.

*Líquidos en líquidos: Esta es otra de las disoluciones mas utilizadas, por ejemplo alcohol en agua.

-Gaseosas:

*Gases en gases: Son las disoluciones gaseosas mas comunes. Un ejemplo es el aire.

*Solidos en gases: Un ejemplo se puede citar el yodo sublimado disuelto en nitrógeno.

*Líquidos en gases: Un ejemplo es el aire húmedo.

*Por su concentración:

-Disoluciones empíricas:

También llamadas disoluciones cualitativas, esta clasificación no toma en cuenta la cantidad numérica de soluto y solvente presentes, y dependiendo la proporción entre ellos se clasifican de la siguiente manera:

*Disolución diluida: Es aquella en donde la cantidad de soluto que interviene esta en mínima proporción en un volumen determinado.

*Disolución concentrada: Tiene una cantidad considerable de soluto en un volumen determinado.

*Disolución insaturada: No tiene la cantidad máxima posible  de soluto para una temperatura o presión dadas.

*Disolución saturada: Tienen la mayor cantidad posible de soluto para una temperatura y presión dadas.

*Disolución sobresaturada: Contiene mas soluto del que puede existir en equilibrio a una temperatura y presión dadas