NOTAS DE QUIMICA GRUPO #3 SEMANA 04

¿QUE ES UNA SOLUCIÓN? 

Una solución química es la mezcla homogénea de una o más sustancias disueltas en otra de mayor proporción. Está compuesta por solutos, que son las sustancias que se disuelven, y solventes, que son las sustancias que disuelven los solutos.
Las soluciones químicas, también llamadas disoluciones, pueden presentar los tres estados de la materia: líquido, sólido y gaseoso. A su vez, sus solutos y solventes también pueden estar en cualquier estado, dando lugar a distintos tipos de soluciones

Concentración de soluciones químicas

La concentración química determinará, en unidades físicas de peso, volumen o partes por millón (ppm), el porcentaje de soluto presente en la solución.

La concentración de soluto en las soluciones se suele expresar en:

• Molaridad: determina la concentración de soluto en moles, dividido en el volumen del solvente. Se suelen utilizar los moles y litros como unidades, es decir, mol (soluto) / l (solvente).
• Molalidad: determina la concentración de soluto en moles, dividido en el peso del solvente. Usualmente, las unidades son moles y kilogramos, es decir, mol (soluto) / kg (solvente).
• Fracción molar: determina la concentración de soluto en moles, dividido en moles de solvente, es decir, mol (soluto) / mol (solvente).

El conocimiento de la concentración en una solución química es importante. Ello determinará la cantidad de soluto y solvente presentes para determinar los factores de cambio y así recrear la solución para su uso o estudio posterior.

Soluciones químicas según el estado de agregación de la materia

A pesar de que las soluciones químicas se suelen encontrar generalmente en estado líquido, también se puede encontrar en estado gaseoso o sólido. Según el estado resultante, las soluciones químicas pueden ser:

• Soluciones sólidas, en el que el estado resultante de la solución química es una mezcla sólida.
• Soluciones líquidas, en el que el estado resultante de la solución química es una mezcla líquida.
• Soluciones gaseosas, en el que el estado resultante de la solución química es una mezcla gaseosa.

En todos los tipos de soluciones químicas, el soluto puede ser de cualquier estado de agregación de la materia. Veamos algunos ejemplos:

1. El hidrógeno, en su estado gaseoso, puede disolverse en paladio, en su estado sólido. Esto resulta en una solución química sólida.
2. La sal de mesa, en su estado sólido, se disuelve muy bien en agua líquida. El resultado es una solución química líquida.
3. El vapor de agua se disuelve en el aire, lo que da lugar a una solución química gaseosa.
4. El mercurio, en su estado líquido, se puede mezclar con algunos metales sólidos como la plata, el oro o el estaño. Dependiendo de la proporción de mercurio, la solución química será sólida (mercurio como soluto) o líquida (mercurio como solvente).

REACTIVO LIMITANTE Y EN EXCESO

Suponiendo que las salchichas y los panes se combinan en una tasa de uno a uno, estaremos limitados por el número de panes porque es lo que se nos va a acabar primero. En esta situación poco ideal llamaríamos a los panes el reactivo limitante.

En una reacción química, el reactivo limitante es el reactivo que determina cuánto producto se va a obtener. A veces decimos que los otros reactivos están en exceso porque va a sobrar algo cuando el reactivo limitante se haya utilizado por completo. La cantidad máxima de producto que se puede producir se llama el rendimiento teórico. En el caso de las salchichas y los panes, nuestro rendimiento teórico son los cuatro perritos calientes completos, puesto que tenemos cuatro salchichas. ¡Pero ya es suficiente de perritos calientes! En el siguiente ejemplo vamos a identificar el reactivo limitante y vamos a calcular el rendimiento teórico de una reacción química real.

Consejo para resolver el problema: el primer paso y el más importante para hacer cualquier cálculo de estequiometría —como encontrar el reactivo limitante o el rendimiento teórico— es empezar con una ecuación balanceada. Como nuestros cálculos utilizan proporciones basadas en los coeficientes estequiométricos, nuestras respuestas serán incorrectas si los coeficientes no están bien.

El reactivo limitante es el reactivo que se agota primero durante una reacción y también determina cuánto producto podrá hacerse. Podemos encontrar el reactivo limitante usando las relaciones estequiométricas de la reacción junto con alguno de los métodos.

Una vez que conocemos el reactivo limitante, podemos calcular la máxima cantidad de producto posible, que se conoce como el rendimiento teórico. Debido a que la cantidad real de producto casi siempre es menor al rendimiento teórico, los químicos también calculan el rendimiento porcentual usando la proporción entre el rendimiento experimental y el teórico.

RENDIMIENTO DE UNA REACCION ESTEQUIOMETRICA

El rendimiento de una reacción es la cantidad de producto que se puede obtener al llevarse a cabo una reacción completamente. Existen tres tipos de rendimiento:

a) Rendimiento teórico. Es aquel que, por la estequiometría, tendríamos que obtener de acuerdo con la reacción balanceada. Se dice que este rendimiento es lo máximo que podemos obtener.

b) Rendimiento real. Como en muchas de las mediciones o predicción, no siempre sucede lo que “debería”. Este rendimiento es lo que verdaderamente obtenemos en la experimentación. Generalmente es menor al rendimiento teórico.

c) Rendimiento porcentual. Es el rendimiento real entre el rendimiento teórico multiplicado por 100.