Mira la solución de este ejercicio completo! Unidades de concentración y conversión entre ellas!
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Vamos a ver de que trata....
En la preparación de 4.00 litros de una solución de
fosfato de sodio (Na3PO4) se requirieron 1.50 moles de
sal pura. La densidad de la solución a 20°C fue de 1.04g/mL. Asumiendo que la
sal se solubiliza en agua y disocia totalmente (100%), exprese la concentración
de la solución en las unidades solicitadas en la tabla.
Molaridad iones Na+ |
Molaridad iones PO4- |
%P/V |
%P/P |
Fracción molar |
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Soluto Xsto= |
Solvente Xste= |
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Qué volumen de solución inicial se debe medir para preparar 250 mL de solución 0.06M de la sal Na3PO4 |
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Si la sal tiene una pureza del 85% ¿Qué cantidad en gramos se requieren pesar para preparar la solución inicial? |
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Antes
de pasar a ver la solución, te dejo la tabla completa con las
respuestas finales...intenta llegar solo a la solución... si lo hiciste,
te felicito! estas más que preparado... si no, entonces vamos a
aprender...!
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Molaridad iones Na+ |
Molaridad iones PO4- |
%P/V |
%P/P |
Fracción molar |
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1.25M |
0.375 |
6.14% |
5.91 |
Soluto Xsto=0.00685 |
Solvente Xste=0.9931 |
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Qué volumen de solución inicial se debe medir para preparar 250 mL de solución 0.06M de la sal Na3PO4 |
40mL |
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Si la sal tiene una pureza del 85% ¿Qué cantidad en gramos se requieren pesar para preparar la solución inicial? |
289.41g |
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RESOLVAMOS: Empezamos sacando los datos de utilidad. Tenemos que V=4L, densidad= 1.04 g/mL, y moles del soluto (Na3PO4) = 1.50mol. La temperatura no es importante aqui. Tambien tenemos que tener en cuenta este dato "la sal se disocia completamente". Esto quiere decir que la sal se separa en sus componentes catiónico y aniónico del todo, en una reaccion No Reversible. La pintamos asi!
Esto lo utilizamos para lo siguiente. Fijate bien en la tabla! No te preguntan por la molaridad de la solucion (sln), sino por la molaridad del cation (+) y del anion (-). Estos datos salen de la ecuación que acabamos de pintar! porque si de la sal entran 1.50 moles, al disociarse en sus iones, este valor se debe multiplicar por los coeficientes para tener las moles tanto del cation como del anion. Entonces del cation Na+ tenemos 4.5 moles; mientras que del anion PO4- tenemos 1.5 moles.
Es importante que te fijes bien en como estoy llamando a las variables.... tienes que ver bien cuándo hablo de solución (sln), soluto (sto) y solvente (ste). El soluto es la sal Na3PO4, el solvente es en donde esta disuelta la sal (agua o H2O) y la solución es la mezcla de soluto y solvente. Ojo al dato!
Con esto ya podemos empezar a llenar la tabla. Partimos de la formula de molaridad (M mayuscula). M=mol sto / V sln. Pero recuerda que la primera parte solo nos pide la M del cation. Entonces mol sto= 4.5, y V sln =4L que te aparece en el enunciado. Calculadora y sale!.... La molaridad del anion se calcula de igual forma. Esta vez mol sto= 1.5 y como es la misma solución, entonces V sln = 4L...dale claculadora y vamos por el otro!
Vamo a darle al %p/p = (g sto / g sln)*100. Los gramos de soluto son los mismos del punto anterior...solo trae el dato. Los gramos de solución se calculan con la densidad (dato que te da el enunciado). Sabes que densidad d=m/V..... despeja m y te queda m=d*V. Reemplaza ahora los valores... d=1.04g/mL y V son los mismos 4000mL . Ya tienes el denominador, reemplaza en la formula de %p/p y a darle atomos!
La fraccion molar se define como las moles de un componente sobre las moles de todos los componentes. Para nuestro caso Xsto = mol sto/ mol sln , y Xste = mol ste/ mol sln....voy a ser resumido! Para calcular las moles de sln debes tener las moles de sto y ste....las moles del sto ya las tienes! y para calcular las moles ste necesitas saber la masa (en gramos) del ste. Pero de los puntos anteriores ya tienes la masa sln y la masa de sto... entonces:
masa sln = masa sto + masa ste
masa ste=masa sln - masa sto
Como ya tienes la masa ste (agua o H2O) , cambiala a moles con un factor de conversion (masa molecular H2O = 18g/mol). Una vez encontrado mol ste, lo puedes sumar y haces
mol sln = mol sto + mol ste
Y ya tienes el camino despejado... reemplaza estos datos en las formulas de Xsto y Xste y continua llenando la tabla!!!
Como te ha parecido hasta ahora??? Ya casi acabamos! La parte que sigue ahora es una dilucion... recuerdas la formula? C1*V1=C2*V2.... bueno, es una aplicacion de eso... solo nombra las variables.
C1=0.375M; V1= es lo que nos preguntan; C2=0.06M y V2=250mL. Despeja de la formula V1=C2*V2/C1 y obtienes la respuesta. Esto te da 40mL, pero recuerda que es apenas el volumen que debes sacar de la solución concentrada....para diluirla debes agregarle 210mL de agua para llegar a los 250mL que te esta pidiendo el problema!!!
Y finalmente! ¿cuánto sacar en caso de que nuestra sal este sucia (85% de pureza)?. Lo puedes resolver con este analisis: 1.5 mol sto equivale a 246 gramos sto (en caso de que la sal este 100% pura). ¿Cuantos gramos deberias adicionar si la sal esta solo con 85% de pureza para obtener las mismas 1.5 moles y no cambiar la concentracion final?...Te dejo la imagen para que verifiques!
Suerte en tus examenes!