Capítulo 11

Una solución puede variar su composición, mientras que un compuesto no puede variar su composición. Las soluciones son homogéneas a nivel molecular, mientras que otras mezclas son heterogéneas.

(a) El proceso es endotérmico ya que la solución está consumiendo calor. (b) La atracción entre los iones K⁺ y $\text{N}{\text{O}}_3{}^{\text{–}}$ es más fuerte que entre los iones y las moléculas de agua (las interacciones ion-ion tienen una energía más baja y negativa). Por lo tanto, el proceso de disolución aumenta la energía de las interacciones moleculares y consume la energía térmica de la solución para compensar la diferencia. c) No, se forma una solución ideal sin desprendimiento ni consumo de calor apreciable.

(a) fuerzas ion-dipolo; (b) fuerzas dipolo-dipolo; (c) fuerzas de dispersión; (d) fuerzas de dispersión; (e) enlace de hidrógeno.

El calor se libera cuando el total de las fuerzas intermoleculares (IMF) entre las moléculas del soluto y del solvente son más fuertes que el total de las IMF en el soluto puro y en el solvente puro: Romper las IMF más débiles y formar las más fuertes libera calor. El calor se absorbe cuando el total de las IMF en la solución es más débil que el total de las del soluto puro y del solvente puro: Romper las IMF más fuertes y formar las más débiles absorbe el calor.

Los cristales de NaCl se disuelven en agua, un líquido polar con un momento dipolar muy grande, y los iones individuales se solvatan fuertemente. El hexano es un líquido no polar con un momento dipolar nulo y, por tanto, no interactúa significativamente con los iones de los cristales de NaCl.

(a) El Fe(NO₃)₃ es un electrolito fuerte, por lo que debería disociarse completamente en Fe³⁺ y los iones de ${\text{NO}}_3{}^{\text{–}}$. Por lo tanto, (z) representa mejor la solución. (b) $\text{Fe}{({\text{NO}}_3)}_3(s)⟶{\text{Fe}}^{\text{3+}}(aq)+3{\text{NO}}_3{}^{\text{–}}(aq)$

(a) alta conductividad (el soluto es un compuesto iónico que se disociará cuando se disuelva); (b) alta conductividad (el soluto es un ácido fuerte y se ionizará completamente cuando se disuelva); (c) no conductivo (el soluto es un compuesto covalente, ni ácido ni base, no reacciona con el agua); (d) baja conductividad (el soluto es una base débil y se ionizará parcialmente cuando se disuelva).

(a) ion-dipolo; (b) enlaces de hidrógeno; (c) fuerzas de dispersión; (d) atracciones dipolo-dipolo; (e) fuerzas de dispersión.

La solubilidad de los sólidos suele disminuir al enfriar una solución, mientras que la solubilidad de los gases suele disminuir al calentarse.

40%

2,8 g

2,9 atm

102 L HCl

La fuerza de los enlaces entre moléculas similares es más fuerte que la fuerza entre moléculas diferentes. Por lo tanto, existirán algunas regiones en las que las moléculas de agua excluirán a las de aceite y otras regiones en las que las moléculas de aceite excluirán a las de agua, formando una región heterogénea.

Ambos forman soluciones homogéneas; las elevaciones de sus puntos de ebullición son las mismas, al igual que la disminución de sus presiones de vapor. La presión osmótica y el descenso del punto de congelación también son iguales para ambas soluciones.

(a) Halle el número de moles de HNO₃ y H₂O en 100 g de la solución. Halle las fracciones molares de los componentes. (b) La fracción molar del HNO₃ es 0,378. La fracción molar de H₂O es 0,622.

(a) $X_{{\text{Na}}_2{\text{CO}}_{\text{3}}}=\mathrm{0,0119};$ $X_{{\text{H}}_2\text{O}}=\mathrm{0,988};$ (b) $X_{{\text{NH}}_4{\text{NO}}_3}=\mathrm{0,0928};$ $X_{{\text{H}}_2\text{O}}=\mathrm{0,907};$ (c) $X_{{\text{Cl}}_2}=\mathrm{0,192};$ $X_{{\text{CH}}_2{\text{CI}}_2}=\mathrm{0,808};$ (d) $X_{{\text{C}}_5{\text{H}}_9\text{N}}=\mathrm{0,00426};$ $X_{{\text{CHCl}}_3}=\mathrm{0,997}$

En una solución 1 M, el mol está contenido en exactamente 1 L de solución. En una solución de 1 m, el mol está contenido en exactamente 1 kg de solvente.

(a) Determine la masa molar del HNO₃. Determine el número de moles de ácido en la solución. A partir del número de moles y de la masa de solvente, determine la molalidad. (b) 33,7 m

(a) 6,70 $\times$ 10⁻¹ m; (b) 5,67 m; (c) 2,8 m; (d) 0,0358 m.

1,08 m

(a) Determinar la masa molar de la sacarosa; determinar el número de moles de sacarosa en la solución; convertir la masa del solvente a unidades de kilogramos; a partir del número de moles y de la masa del solvente, determinar la molalidad; determinar la diferencia entre el punto de ebullición del agua y el punto de ebullición de la solución; determinar el nuevo punto de ebullición. (b) 100,5 °C.

(a) Determinar la masa molar de la sacarosa; determinar el número de moles de sacarosa en la solución; convertir la masa del solvente a unidades de kilogramos; a partir del número de moles y de la masa del solvente, determinar la molalidad; determinar la diferencia entre la temperatura de congelación del agua y la temperatura de congelación de la solución; determinar la nueva temperatura de congelación. (b) -1,8 °C.

(a) Determinar la masa molar de Ca(NO₃)₂; determinar el número de moles de Ca(NO₃)₂ en la solución; determinar el número de moles de iones en la solución; determinar la molaridad de los iones, y luego la presión osmótica. (b) 2,67 atm.

(a) Determinar la concentración molar a partir del cambio en el punto de ebullición y K_b; determinar los moles de soluto en la solución a partir de la concentración molar y la masa del solvente; determinar la masa molar a partir del número de moles y la masa del soluto. (b) 2,1 $\times$ 10² g mol⁻¹

No. El benceno puro se congela a 5,5 °C, por lo que el punto de congelación observado de esta solución está deprimido por ΔT_f = 5,5 − 0,4 = 5,1 °C. El valor calculado, suponiendo que no hay ionización del HCl, es ΔT_f = (1,0 m)(5,14 °C/m) = 5,1 °C. La concordancia de estos valores apoya la suposición de que el HCl no está ionizado.

144 g mol⁻¹

0,870 °C

S₈

1,39 $\times$ 10⁴ g mol⁻¹

54 g

100,26 °C

(a) $X_{{\text{CH}}_3\text{OH}}=\mathrm{0,590};$ $X_{{\text{C}}_2{\text{H}}_5\text{OH}}=\mathrm{0,410};$ (b) Las presiones de vapor son: CH₃OH: 55 torr; C₂H₅OH: 18 torr; (c) CH₃OH: 0,75; C₂H₅OH: 0,25

Los iones y compuestos presentes en el agua de la carne de vacuno reducen el punto de congelación de la carne por debajo de los −1 °C.

$\text{Δ}\text{bp}=K_{\text{b}}m=\left(\mathrm{1,20}\text{°}\text{C}\text{/}m\right)\left(\frac{\mathrm{9,41}\text{g}\times \frac{1\text{mol Hg}{\text{Cl}}_2}{\mathrm{271,496}\text{g}}}{\mathrm{0,03275}\text{kg}}\right)=\mathrm{1,27}\text{°}\text{C}$
El cambio observado es igual al cambio teórico; por lo tanto, no hay disociación.

Las dispersiones coloidales están formadas por partículas mucho más grandes que los solutos de las soluciones típicas. Las partículas coloidales son moléculas muy grandes o agregados de especies más pequeñas que suelen ser lo suficientemente grandes como para dispersar la luz. Los coloides son homogéneos a escala macroscópica (visual), mientras que las soluciones son homogéneas a escala microscópica (molecular).

Si se colocan en una celda electrolítica, las partículas dispersas se moverán hacia el electrodo que lleva una carga opuesta a la suya. En este electrodo, las partículas cargadas se neutralizarán y se coagularán como un precipitado.