CEDID CIUDAD BOLIVAR JORNADA MAÑANA TALLER DE...
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CEDID CIUDAD BOLIVAR JORNADA MAÑANA
TALLER DE ACTIVIDADES CURSOS 1001 A 1005
ÁREA: Ciencias Naturales ASIGNATURA: Química
GRADO: Décimo PERIODO: Segundo
DOCENTE: Ricardo Bonilla Tema: Disoluciones Químicas
HILO CONDUCTOR: ¿Qué caracteriza a una solución?
TÓPICOS GENERATIVOS:
Clases de mezclas
Mezclas homogéneas
Componentes de una disolución
Clases de soluciones
Formas de expresar la concentración de soluciones
Unidades físicas de concentración: % en masa, % en volumen, % en masa-
volumen, g/L, ppm
Unidades químicas de concentración: Molaridad, Normalidad, Molalidad,
Fracción molar
Solubilidad
Gráficas de solubilidad vs temperatura
METAS:
o El estudiante comprende los cálculos teóricos de concentraciones de
soluciones, su preparación e interpretación.
o El estudiante comprende cómo usar los números reales para la
resolución de problemas en diversas representaciones y contextos.
o El estudiante comprende cómo utilizar las fuentes de información
para la interpretación y producción de textos.
ACTIVIDAD1: Leer el siguiente texto y elaborar a partir de él un mapa conceptual.
INTRODUCCIÓN A LA QUÍMICA
La química, como tal, es una ciencia relativamente reciente. En épocas muy
antiguas se desarrollaban ciertos procesos químicos sin tener plena
conciencia de lo que se hacía. Para citar solo algunos casos, podemos citar
al fuego que fue utilizado por primera vez por el hombre prehistórico para
cocinar sus alimentos y para desinfectar heridas. Aunque seguramente el
hombre prehistórico no tenía idea de los procesos químicos envueltos en
esas actividades, sí pudo apreciar sus efectos. En un principio, fue
necesario utilizar armas para cazar sus alimentos. Pero, las armas estaban
elaboradas con materiales, tal como el hierro, que son poco resistentes a
ciertas reacciones químicas (como la oxidación), por lo que se dañaban con
mucha rapidez. La química logró mejorar enormemente este material gracias
a otro proceso químico en el cual se utilizó una mezcla que incluían al hierro
y al carbón para conformar una aleación mucho más resistente: el acero.
Más adelante, se aprovecharon los procesos y las reacciones químicas para
producir materiales como vidrio, jabón, medicamentos, perfumes,
cosméticos tintes, vinos, y muchos otros. La elaboración de cada uno de
estos materiales siempre traía implícita la ejecución de algún proceso de
naturaleza química. Entre los pensadores que dieron algún aporte que
permitieron el surgimiento de la química como una ciencia podemos contar a
Aristóteles, Tales de Mileto, Heráclito, Leucipo, Demócrito, y muchos otros.
Lo importante es que por pequeños que hayan podido ser sus aportes, estos
lograron que la química diera un paso adelante hacia su consolidación como
ciencia. Un fenómeno en la historia que fue fundamental para llegar a lo que
hoy conocemos como ciencia química, fue el surgimiento de la alquimia. Se
piensa que la alquimia probablemente surgió en el siglo I, estando
geográficamente ubicado en China, Grecia y la India, y alcanzando su
máximo desarrollo en la edad media. Los alquimistas desarrollaron cientos
de experimentos químicos en la búsqueda de la conversión del plomo en
oro. Crear una sustancia capaz de lograr esta conversión involucró solo
fracasos para los alquimistas, pero se consiguieron muchas sustancias
químicas útiles que son de uso común aún hoy día. Algunos de los
procedimientos químicos desarrollados por los alquimistas fueron las
técnicas de destilación, la cristalización, la sublimación, la metalurgia y la
calcinación. Los alquimistas se vieron limitados por la poca cantidad de
procedimientos químicos existente, por lo que se vieron forzados a inventar
dispositivos químicos como el alambique (muy útil para la destilación), el
"baño de maría" (que permite calentar un material sin sobrepasar los
100ºcentígrados) y el agua regia (que consistía en una mezcla de ácidos). Al
observar la utilización de todos estos elementos por los alquimistas se hace
razonable aceptar que ellos fueron los verdaderos predecesores de la
ciencia química. Actualmente, se considera como padre de la química
moderna a Antoine Lavoisier, quien sostuvo la rigurosidad del método
cuantitativo, destruyó la antigua teoría del flogisto (la cual trataba de explicar
porque ardían los materiales) y propuso la Ley de Conservación de la
Materia. La edad de oro de la química se presentó en el siglo veinte. La
química se amplió en ese siglo de tal manera que fue preciso dividirla en
varias ramas. A pesar de esto, se hace necesario entender la química desde
varios puntos de vista, ya que está íntimamente relacionada con otras
ciencias como la física, la medicina, la ingeniería y otras. La química es
indispensable en las industrias de alimentos, en la industria de medicinas,
en las industrias textiles, en las industrias de cosméticos, en las industrias
de detergentes, en las industrias de insecticidas, etc. Hoy en día se
conceptualiza la química como una ciencia experimental que estudia la
estructura de la materia, sus propiedades y sus transformaciones, así como
que investiga y enuncia las leyes que rigen sus cambios.
ACTIVIDAD2: realizar la lectura del siguiente texto y a partir de él,
1. Definir los siguientes conceptos: propiedades intensivas, propiedades
extensivas, mezcla, mezcla homogénea, mezcla heterogénea.
2. Realice un cuadro explicativo acerca de las técnicas de separación de
mezclas.
LOS MATERIALES QUÍMICOS
Vivimos en un ambiente que nos rodea de elementos que poseen
naturalezas diferentes. Todos estos elementos tienen masa y ocupan un
espacio, es decir, tienen materia. La materia se presenta con diferentes
características y, a cada una de estas variaciones que presenta, se le
denomina material. Los materiales químicos se presentan en tres estados
físicos fundamentales: sólidos, líquidos y gaseosos. Un material químico es
sólido cuando tiene una forma y un volumen constante. Por otro lado, se
considera que un material químico es líquido cuando su forma se ve definida
por el recipiente o envase que lo contiene, presentando un volumen
constante. Mientras tanto, los materiales químicos gaseosos no tienen forma
ni volumen propio, la forma de estos materiales químicos dependen del
recipiente que los contiene y su volumen de la presión que reciben. Cada
material químico presenta ciertos atributos que permiten describirlo. A estas
cualidades se le denominan propiedades. Estas propiedades se clasifican en
"propiedades características" (intensivas) y en "propiedades no
características"(extensivas). Las propiedades no características de los
materiales son la masa, el volumen y la temperatura. Por otro lado, las
propiedades características de los materiales son el punto de fusión, el
punto de ebullición, la curva de calentamiento, la densidad y la solubilidad.
Cuando unimos dos o más materiales químicos obtenemos una mezcla. Las
mezclas suelen presentar características propias diferentes a la de los
materiales que las componen. En la naturaleza podemos conseguir
sustancias puras y mezclas desustancias. En ocasiones puede ser necesario
aislar uno de los componentes químicos de una mezcla. Las técnicas más
utilizadas para lograr este proceso son las de la destilación, la cristalización
y la cromatografía. Si en el proceso no es posible eliminar de la mezcla toda
la sustancia que se desea filtrar entonces la mezcla quedara "impura". De
forma parecida si la mezcla está conformada solo por dos sustancias y solo
se logra separar parcialmente una de las sustancias, entonces, nos quedará
una sustancia impura (con partículas de la sustancia que se deseaba
separar). Existen dos tipos de mezclas: a) Las mezclas heterogéneas, donde
es posible distinguir las partículas de cada sustancia a simple vista o
utilizando alguna herramienta como una lupa o un microscopio. Existen dos
tipos de mezclas heterogéneas: las mezclas groseras y las suspensiones.
Las mezclas heterogéneas pueden ser separadas por filtración, decantación,
tamización, imantación y centrifugación b) Las mezclas homogéneas, las
cuales presentan partículas de diferentes sustancias que no pueden ser
diferenciadas. Existen dos tipos de mezclas homogéneas: las disoluciones y
los coloides. Las mezclas homogéneas pueden ser separadas a través de la
destilación, la evaporación, la cristalización, la cromatografía y la extracción.
La concentración de una disolución se expresa en términos cuantitativos a
través de porcentajes. Se trata de expresar la cantidad de soluto disuelto en
cien partes de disolución. La concentración porcentual puede expresarse en
términos masa-masa. En este caso, se expresaría la masa de gramos de
soluto disueltos en 100 gramos de solución. Otra forma de expresar la
concentración se hace a través del porcentaje volumen-volumen. En este
caso se expresa el volumen en centímetros cúbicos de soluto disuelto en
100 centímetros cúbico de solución. El último caso que podemos medir la
concentración es a través del porcentaje masa-volumen. Aquí se considera
la masa en gramos de soluto disuelto en cien centímetros cúbicos de
disolución. Las sustancias se clasifican en sustancias simples y en
sustancias compuestas. Las sustancias simples son mejor conocidas como
elementos (particularmente, los elementos están conformadas por un mismo
tipo de partículas conocidas como átomos), mientras que las sustancias
compuestas son llamadas compuestos. Los elementos se clasifican en
elementos metálicos, elementos no metálicos y en elementos metaloides.
CONCENTRACIÓN DE DISOLUCIONES QUIMICAS
A) A TRAVES DE MAGNITUDES FÍSICAS (MASA Y VOLUMEN) 1) PORCENTAJE MASA-MASA (%m/m) (o peso-peso %p/p) % m/m = m soluto x 100 Donde m corresponde a
la masa m solución
Por ejemplo: Calcule el %m/m de una solución formada por 30g de soluto y 170g de solvente
% m/m = 30 x 100 = 15% m/m
(30+170)
OBSERVE que la relación anterior equivale a una regla de tres simple: 30 g de soluto
→ contenidos en 200 g de solución x g de soluto → contenidos en 100
g de solución 15%m/m
2) PORCENTAJE MASA/VOLUMEN (%m/v) % m/v = m soluto x 100 Donde: m: corresponde a la masa del soluto
Vsolución V: corresponde al volumen de solución
Por ejemplo: Calcule el %m/v del soluto en una solución formada por 60g disueltos en 300mL de solución
% m/m = 60 x 100 = 20% m/v
300
NUEVAMENTE la relación anterior equivale a una regla de tres simple:
60 g de soluto → contenidos en 300 mL de solución
x g de soluto → contenidos en 100 mL de solución
3) PORCENTAJE VOLUMEN / VOLUMEN (%v/v) % v/v = V soluto x 100 Donde: V: corresponde al volumen
Vsolución Por ejemplo: 300 [mL] de una cierta solución acuosa contienen 60 [mL] de CH3CH2OH. Calcule el
%v/v del soluto. Si los volúmenes son aditivos, calcula el %v/v de solvente.
a) % v/vsoluto = 60 x 100 = 20% m/v
300
20%m/v
Ejercicio: a) Calcule el %m/v de soluto de una solución formada por 80 [g] de soluto disueltos en 500 [mL] de solución. % m/vsoluto = 80 x 100 = 16% m/v 500 b) Si la densidad de la solución anterior es 1,1 [g/mL], calcule el %m/v del solvente. masa de la solución m solución = 500 (mL) × 1,1 (g/mL) = 550 [ g ] masa del solvente m solvente = 550 (g) - 80 (g) = 470 [ g ] % m/vsolvente = 470 x 100 = 94% m/v 500
Volumen del solvente V solvente = 300 (mL) - 60 (mL) = 240 [mL] b) %
v/vsolvente = 240 x 100 = 80% m/v
300
En los tres casos anteriores, si se consideran volúmenes son aditivos, se cumple que: la suma del porcentaje del soluto más el porcentaje del solvente es igual a 100.
% m/m soluto +% m/m solvente = 100 % m/v soluto +% m/v solvente = 100
% v/v soluto +% v/v solvente = 100
B) A TRAVÉS DE MAGNITUDES QUÍMICAS 1) MOLARIDAD (M) M = n M: Molaridad de la solución en M (se lee molar o concentración
molar)
V n: moles de soluto en [mol]
V: volumen de la solución expresado en litros L Ejemplo: Una solución contiene 8,5g de NaNO3 por cada 500mL. Calcule su molaridad. PM
NaNO3=85 [g/mol]
n = 8,5 (mol) = 0,1 (mol) moles presentes en la solución 85 (g/mol)
M = 0,1 (mol) = 0,2 mol/L
0, 5 (L)
2) MOLALIDAD (m) m = n x 1000 Donde: m : molalidad de la solución medida en m
(molal) m solvente n: número de moles de
En algunos textos, se habla de concentración molar CB se utiliza el subíndice B para referirse a que es la concentración molar en función del soluto. También se usa el término “molar” como unidad de medida y puede usar la letra M. Para el ejemplo citado seria 0,2M
soluto medido en [mol] m solvente : masa de solvente medida en [g]
Por ejemplo: Se disuelven 17 [g] de NaNO3 en 400 [mL] de H2O.
Calcule la molalidad de la solución formada sabiendo que la densidad del solvente es
Dsolvente = 1 [g/mL] ; PM NaNO3= 85 [g/mol]
msolvente = 400 (mL) × 1 (g/mL) = 400 [g]
n = 17 (g) = 0,2 [mol]
85 (g/mol)
m = 0,2 (mol) x 1000 (g) = 0,5 m 400 (g)
3) FRACCION MOLAR (χ) Se expresa en función del soluto y del solvente. Relaciona los moles de cada uno, en función de los
moles totales de la solución:
χsoluto = n soluto
nsoluto + nsolvente
χsolvente = n solvente
nsoluto + nsolvente
ACTIVIDAD3: Teniendo en cuenta la información anterior,
RESOLVER LA SIGUIENTE PRUEBA
Se formula la pregunta y se le da cuatro opciones de respuesta, usted como
estudiante debe marcar es la correcta y justificar la respuesta por escrito. Las
siguientes preguntas son de selección múltiple, con única respuesta.
1. . La siguiente tabla muestra los valores de densidad de tres sustancias.
En cuatro recipientes se colocan volúmenes diferentes de cada líquido como se
muestra en el dibujo.
De acuerdo con lo ilustrado es válido afirmar que
A. El recipiente IV es el que contiene menor masa.
B. Los recipientes II y IV contienen igual masa.
C. El recipiente III es el que contiene mayor masa.
D. El recipiente III contiene mayor masa que el recipiente I.
2. En la etiqueta de un frasco de vinagre aparece la información: «solución de ácido
acético al 4% en peso». El 4% en peso indica que el frasco contiene
A. 4 g de ácido acético en 96 g de solución.
B. 100 g de soluto y 4 g de ácido acético.
C. 100 g de solvente y 4 g de ácido acético.
D. 4 g de ácido acético en 100 g de solución.
3. En la gráfica se muestra la dependencia de la solubilidad de dos compuestos
iónicos en agua, en función de la temperatura.
Se preparó una mezcla de sales, utilizando 90 g de KNO3 y 10 g de NaCl. Esta
mezcla se disolvió en 100 g de H2 O y se calentó hasta 60ºC, luego se dejó enfriar
gradualmente hasta 0ºC. Es probable que al final del proceso
A.se obtenga un precipitado de NaCl y KNO3
B.se obtenga un precipitado de NaCl
C. los componentes de la mezcla permanezcan disueltos
D.se obtenga un precipitado de KNO3
Las pinturas Las pinturas se definen como una familia de compuestos de productos
empleados para la protección y fijación de color a un objeto o superficie
determinada. Tienen innumerables aplicaciones en la industria, el hogar y los
automóviles, entre otros. Las pinturas se aplican a casi la totalidad de los materiales
y permiten que estos sean más duraderos, no se corroan y mejoren su aspecto
estético. Los componentes son variados y la cantidad en la que se encuentran
depende de su uso y aplicación. En su mayoría se presentan como un sólido
fundido, un líquido disuelto o un spray. Los componentes más comunes son el
barniz, el esmalte, la laca, los vinilos, los pigmentos y muchos de los solventes
orgánicos.
4. La pintura blanca se emplea como base para preparar pinturas de diferentes
colores mediante la incorporación de un aditivo conocido como pigmento. Si estos
pigmentos son el 1% p/v de la mezcla sin diluir, la cantidad de aditivo presente en 1
L de pintura que ha sido diluida 10 veces es:
A. 10 g B. 1 ml C. 10 ml D. 1 g
CONTESTE LAS PREGUNTAS 5 Y 6 DEACUERDO CON LA SIGUIENTE
INFORMACIÓN
A cuatro vasos que contienen volúmenes diferentes de agua se agrega una
cantidad distinta de soluto X de acuerdo con la siguiente tabla.
Vaso Volumen de agua(ml)
Masa de X agua adicionada (g)
1 20 5
2 60 15
3 80 20
4 40 10
En cada vaso se forman mezclas homogéneas
5. De acuerdo con la situación anterior, es válido afirmar que la concentración es:
A. mayor en el vaso 3
B. igual en los cuatro vasos
C. menor en el vaso 1
D. mayor en el vaso 2
6. Si se evapora la mitad del solvente en cada uno de los vasos es muy probable
que al final de la evaporación:
A. los cuatro vasos contengan igual masa de la sustancia X
B. la concentración de las cuatro soluciones sea igual
C. disminuya la concentración de la solución del vaso dos
D. aumente la masa de la sustancia X en los cuatro vasos
CONTESTE LAS PREGUNTAS 7 A 9 TENIENDO EN CUENTA LA SIGUIENTE
INFORMACIÓN
Las soluciones insaturadas se pueden transformar en saturadas siguiendo varios procedimientos:
• Disminuyendo la temperatura. • Agregándole el soluto que le falta. • Evaporando solvente.
Se tiene una solución que contiene 200 gramos de H2O con 60 gramos de X a 30°C.
7. Se desea saturar la solución a la temperatura inicial agregándole soluto, la cantidad necesaria será
A. 20 gramos. B. 10 gramos. C. 30 gramos. D. 40 gramos.
8. Para saturar la solución inicial conservando la temperatura, pero evaporando solvente será necesario eliminar
A. 30 gramos de agua. B. 25 gramos de agua. C. 40 gramos de agua.
D. 50 gramos de agua. De las soluciones representadas es válido afirmar que las soluciones
A. 1 y 2 son sobresaturada e insaturada respectivamente. B. 2 y 3 son saturada y sobresaturada respectivamente. C. 1 y 3 son saturada y sobresaturada respectivamente. D. 1 y 2 son saturada y sobresaturada respectivamente.
10. Dos recipientes K y U contienen ácido clorhídrico de diferente concentración. La concentración del recipiente K es 3 N y la del U es 1.5 N. Si se mezclan iguales volúmenes de las dos soluciones, la concentración de la solución final será
A. 3.20 N B. 1.80 N C. 3.00 N D. 2.25 N
11. Una solución contiene 14 gramos de cloruro de sodio (NaCl) disueltos en 79,33 gramos de agua (H2O). La concentración de esta solución equivale a A. 15 % peso a peso B. 18 % volumen a volumen C. 15 % volumen a volumen D. 18 % peso a peso Se vierten en el embudo de decantación 4 ml de Tolueno, 3 ml de Formamida, 2 ml de Diclorometano y 1 ml de Cloroformo. Las densidades de estos líquidos se muestran en la siguiente tabla:
Líquido Densidad g/ml
Cloroformo 1,486
Diclorometano 1,325
Formamida 1,134
Tolueno 0,867
12. Si luego de un tiempo de reposo se abre la llave del embudo se obtiene primero: A. tolueno B. formamida C. diclorometano D. cloroformo La siguiente tabla muestra información sobre las soluciones I y II
Soluciones Masa molar del soluto (g/mol)
Masa de soluto (g)
Volumen de solución (cm3)
I 200 200 1000
II 200 400 500
M = moles soluto Litros de solución 13. De acuerdo con la situación anterior, es válido afirmar que A. la solución I tiene mayor número de moles de soluto y su concentración es mayor que la solución II B. la solución II tiene menor número de moles de soluto y su concentración es mayor que la solución I C. la solución I tiene menor número de moles de soluto y su concentración es mayor que la solución II D. la solución II tiene mayor número de moles de soluto y su concentración es mayor que la solución I La siguiente gráfica ilustra la solubilidad de una sustancia X en 100g de agua, con
respecto a la temperatura
14. Si una solución al 10% (p/p) de la sustancia X se prepara a 30ºC y después se
enfría hasta alcanzar una temperatura de 0ºC es válido afirmar que
A. se precipitarán 10g de X, porque el solvente está sobresaturado a 0ºC
B. no se presentará ningún precipitado, porque la solución está saturada a 0ºC
C. se precipitarán 10g de X, porque el solvente solo puede disolver 10g a 0ºC
D. se precipitarán 5g de X, porque el solvente solo puede disolver 5g a 0ºC En la tabla se describen algunas propiedades de dos compuestos químicos a una atmósfera de presión
Sustancia Fórmula Estructural Pto ebullición ºC
ácido butanoico CH3-CH2-CH2-COOH
164
Agua H2O 100
Tres mezclas preparadas con ácido butanoíco y agua, se representan en una recta donde los puntos intermedios indican el valor en porcentaje peso a peso (% P/P) de cada componente en la mezcla.
15. Al cambiar la concentración de la solución de ácido butanoíco del punto 1 al 2 es válido afirmar que A. permanece constante el porcentaje de agua en la solución B. disminuye la concentración de la solución C. disminuye la masa de agua en la solución D. permanece constante la concentración de la solución