Guia de estudio nº5 I. Conceptos básicos



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Universidad Nacional de Río Negro – Odontologíalogo_unrn[1]

Introducción a los Fundamentos Biológicos: Química

Guía de estudio Nº5


GUIA DE ESTUDIO Nº5
I.- Conceptos básicos:

Propiedades generales de las disoluciones acuosas. Soluciones: tipos de soluciones, concepto de solubilidad y relación con la temperatura. Disoluciones moleculares y disoluciones iónicas. Propiedades coligativas: presión osmótica. Unidades de concentración: %m/m, %m/v, ppm, Molaridad, Osmolaridad.


II.- Fundamentación:

La mayoría de los materiales no son ni elementos puros ni compuestos puros, sino soluciones resultantes de la mezcla de varias sustancias, que han sido formuladas para cumplir con un determinado objetivo. Tal es el caso de las aleaciones y de los medicamentos. Las propiedades de estas soluciones no sólo dependerán de la naturaleza química de las sustancias iníciales, sino de la proporción de la mismas en la totalidad del producto. Las prácticas odontológicas muchas veces requieren poder especificar cuantitativamente la composición de diferentes soluciones, así como también de poder realizar diluciones y/ó preparar soluciones concentradas.


III.- Objetivos:

  • Reconocer los diferentes factores que afectan la solubilidad.

  • Interpretar la información presentada en una curva de solubilidad.

  • Determinar cuantitativamente la concentración de una solución, utilizando diferentes unidades de concentración.

  • Calcular masas y volúmenes necesarios para preparar diluciones y soluciones concentradas.


IV.- Desarrollo:

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Situación problemática
El colesterol (C27H45OH), un esteroide integrante de las membranas celulares, entre ella los glóbulos rojos y las células nerviosas, puede depositarse en la superficie interna de las arterias, obstruyéndolas. Esto conlleva a una enfermedad llamada ateroesclerosis. El rango normal de concentración de colesterol en sangre es de 130 – 200 mg / dL.

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Actividades para pensar el relato:
1.- Expresar el rango normal de concentración de colesterol en sangre en % m / V.
2.-  Expresar en molaridad la concentración de colesterol en sangre.
3.- A un paciente tiene una colesterolemia de 8,0 . 10-3 M. ¿Qué tipo de dieta debiera recomendarse: pobre o rica en grasas saturadas? (Considerar que la ingesta de grasas saturadas puede incrementar la concentración de colesterol en sangre.)
Actividades complementarias http://t2.gstatic.com/images?q=tbn:5v0ctji-lptkrm:http://4.bp.blogspot.com/_mtpgslzvlxk/swmx3bzbddi/aaaaaaaaafa/epqpf6ca8no/s1600/lapiz.jpg

Actividad Nº1:

1.1.- Indicar para las siguientes soluciones:

a) ¿Cuales bolillas corresponden al soluto y al solvente respectivamente?

b) ¿Los volúmenes son iguales en ambos recipientes?

c) ¿La concentración es la misma? Justificar la respuesta.

Actividad Nº 2:

2.1.- A partir de la información presentada en la gráfica de la derecha responder:

a) ¿Cuál es la solubilidad del nitrato de potasio a 20 ºC?

b) ¿Cuántos gramos de nitrato de sodio podremos disolver en ¼ de litro de agua a 30 ºC?

c) ¿Qué ocurriría si tenemos disueltos 200 g de nitrato de potasio en 300 g de agua a 60 ºC y enfriamos la disolución hasta los 10 ºC?

d) ¿Cuántos gramos de nitrato de sodio se podrán disolver en 250 g de agua a 20 ºC?

e) Si disolvemos 1500 g de bromuro de potasio en 2 litros de agua a 80 °C. ¿Qué cantidad de soluto quedará sin disolver a 20 °C?

f) ¿Cuál es la sal más soluble a 40 °C? ¿Cuál es la solubilidad de la misma?

g) ¿Qué masa de cloruro de sodio puede disolverse completamente en 100 g de agua a 60 °C?

h) ¿A qué temperatura el cloruro de sodio y el cloruro de potasio dan soluciones saturadas de igual concentración?

i) ¿Qué masa de agua se necesita para disolver 80 g de bromuro de potasio y obtener una solución saturada a 40 °C?

j) Indicar a qué temperatura se debe calentar una solución de bromuro de potasio para obtener una solución saturada disolviendo 60 g de sal en 300 ml de agua.

k) Se mezclaron 60 g de cada una de las sales indicadas en el gráfico en 200 ml de agua, cada una en un recipiente distinto. Indicar en qué casos se observará un sistema heterogéneo si la temperatura del sistema es de 40 °C.

l) Indicar qué masa de sulfato de cesio se debe disolver a 60 °C para obtener una solución no saturada

m) Se tiene una solución saturada de cloruro de potasio a 60 °C, ¿qué pasará con el sistema si se lo calienta o si se lo enfría?
2.2.- Si se deja un vaso con agua sobre la mesita de luz toda la noche, suele aparecer a la mañana con burbujas en el interior del líquido. Algunos atribuyen este efecto a las “malas vibraciones en el ambiente”. Es más, hay quienes recomiendan usar un vaso con agua para “extraer las malas vibraciones del ambiente”.

Para analizar lo que ocurre disponemos de la siguiente curva, en al que se ha representado la variación de la cantidad de oxígeno que se disuelve (en mg de O2 por litro de agua: mg/L) a diferentes temperaturas (en ºC).



Considerando que la temperatura del agua recién salida de la canilla es menor que la temperatura de la habitación, explicar el origen de las burbujas en el interior del vaso.
2.3.- En la siguiente tabla se muestran los datos correspondientes a las máximas cantidad de oxígeno disuelto en iguales cantidad de agua marina (con alto contenido de sal) y dulce a diferentes temperaturas.


Temperatura (ºC)

Agua dulce (mg O2 / L agua)

Agua de mar (mg O2 / L agua)

2

10,29

7,97

10

8,02

6,38

15

7,22

5,79

20

6,15

5,37

30

5,57

4,76

Considerando los datos presentados indicar si los siguientes enunciados son correctos o incorrectos:

a) El contenido de oxígeno en agua dulce –a una misma temperatura- es siempre mayor que en contenido de oxígeno en agua salada.

b) Al disminuir la temperatura aumenta la solubilidad de oxígeno, tanto en agua dulce como en agua dulce.

c) Las aguas frías y dulces son las más ricas en oxígeno
Actividad N°3:

3.1.- ¿Cuál será la concentración en % m/V de 0,2 g de cloruro de sodio disueltos en 150 ml de solución?
3.2.- Calcular el porcentaje en masa del soluto en cada una de las siguientes disoluciones acuosas:

a) 5,50 g de bromuro de sodio en 78,2 g de disolución,

b) 31,0 g de cloruro de potasio en 152 g de agua,

c) 4,5 g de tolueno en 29 g de benceno.
Actividad N°4:

4.1.- ¿Cuál será la molaridad de una solución de 100 g de cloruro de bario disueltos en 800 ml de solución?

4.2.- ¿Cuántos g de sulfato de sodio son necesarios para preparar 100 ml de una solución acuosa 0,01 M?

4.3.- Se dispone de 80 cm3 de solución 3 M de hidróxido de potasio, y se agrega 40 cm3 de agua. Determinar la nueva concentración de la solución, considerando los volúmenes aditivos.
Actividad Nº5:

5.1.- Es muy importante en la medicina que los fluidos que se agregan al cuerpo humano por vía endovenosa no alteren mucho la presión osmótica de la sangre. Si los fluidos de la sangre llegan a estar demasiado diluidos, la presión osmótica que se desarrolla dentro de las células sanguíneas puede ocasionar que éstas se rompan (hemólisis). Por otra parte, si los fluidos llegan demasiado concentrados, se difundirá agua hacia afuera de la célula y estás no funcionarán en forma correcta (crenación). Por esta razón se deben usar soluciones con la misma presión osmótica que la de la solución dentro de las células, a estas soluciones se las llama ISOTÓNICAS.

Indicar qué pasará con los glóbulos rojos si se colocan en las siguientes soluciones, sabiendo que la solución fisiológica tiene una concentración de 0.85 % m/V de NaCl:




a) NaCl 1,5 % m/V

b) NaCl 0,154 M

c) NaCl 0,15 % m/V


5.2.- De las siguientes soluciones, ¿cuál tiene la misma osmolaridad que una solución de NaCl 0.1 M?.


a) CaCl2 0,1 M

b) Na2CO3 0,05 M

c) NaOH 0,1 M



Actividad Nº 6:

6.1.- En la etiqueta de una conocida marca de agua mineral podemos leer la siguiente información:


cationes

calcio


magnesio

sodio
p.p.m.

23,20

22,89


272
aniones

cloruros

carbonatos

carbonatos ácidos


p.p.m.

46,80


478,70

25,50


Expresar las concentraciones de los iones en % m/V y en molaridad. Considerar para el agua mineral : 1 g/mL.
6.2.- En un lago, cuyo volumen aproximado es de 5,0 . 1013 L, se ha encontrado que el nivel de plomo disuelto se está cercando peligrosamente al límite máximo tolerable en aguas destinadas al consumo humano: 0,05 ppm. Esto es consecuencia de la actividad nuclear que se está desarrollando en la zona. Suponiendo que la concentración de plomo encontrada es de 0,03 ppm y que es uniforme en todo el lago, calcular la masa en kg y los moles de ese metal que ha sido introducida en el lago. Considerar para el agua del lago : 1 g/mL.
Actividad Nº 7:

7.1.- ¿Qué volumen de solución de sulfato de sodio 37%m/m (: 1.18 g/mL) debo medir para preparar 550 ml 2M?. La solución preparada ¿es hipotónica respecto a una solución de sulfato de calcio 2M? Justificar.

7.2.- Una solución acuosa de ácido sulfúrico de concentración 10 % m/m tiene una densidad de 1,04 g/cm3. Calcular:

a) ¿Cuántos gramos de soluto habrá en 1000 g de solución?

b) ¿Cuántos gramos de soluto habrá en 100 ml de solvente?

c) ¿Cuántos gramos de soluto hay en 100 ml de solución?
7.3.- Calcular:

a) ¿Cuántos gramos de cloruro de sodio se necesitan pesar para preparar 450 ml de solución fisiológica (0,9 % m/V )?

b) ¿Qué Molaridad tiene esta solución?

7.4.- Señalar y justificar con cálculos cuál es la solución más concentrada:

a) 0,001 M de ácido clorhídrico

b) 0,30 g de ácido clorhídrico disuelto en 1 dm3 de solución.

c) 0,029 g de ácido clorhídrico disuelto en 100 mL de solución.

d) 0,16 g de ácido clorhídrico disuelto en 250 cm3 de solución.

7.5.- La concentración media de HCO3- en el plasma sanguíneo es 0,027 M. ¿Qué volumen de plasma contiene 1 g de HCO3- ?

7.6.- El jugo gástrico humano contiene ácido clorhídrico. Cuando una muestra de 26,2 g de jugo gástrico se diluye con agua hasta un volumen final de disolución de 200 cm3, se obtiene una disolución 5,28 . 10-3 M en ácido clorhídrico. Calcular el % m/m en el jugo gástrico.

7.7.- Si la concentración de Mg2+ en el fluido intersticial (fluido que se encuentra entre las células del cuerpo) es de 2,0 mEq /L. ¿Cuántos miligramos de Mg2+ habrá en 2 mL de fluido intersticial?

7.8.- Indicar si las afirmaciones siguientes son correctas o incorrectas. Justificar brevemente en todos los casos.

a) Un recipiente que contiene una disolución 2 M de sacarosa siempre tiene mayor masa de soluto que otro que contiene una disolución 1 M de sacarosa.

b) Un recipiente que contiene un litro de disolución acuosa 0,50 M siempre tiene el doble de la masa de soluto que otro recipiente que contiene un litro de disolución acuosa 0,25 M del mismo soluto.

c) Decir que una disolución tiene δ = 1,085 g / cm3 significa que 1085 g de soluto ocupan un volumen de 1000 cm3.

d) Al evaporar parte del disolvente, en una disolución de un soluto no volátil disminuye la concentración.

e) Si se tiene una disolución 1,00 M de cloruro de sodio, para obtener una disolución 0,50 M deben agregarse 500 cm3 de disolvente.
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V.- Respuestas a los problemas numéricos



Actividad Nº3:

3.1.- 0,13% m/V

3.2.- a) 7,03 % ; b) 16,94% ; c) 13,43 %

Actividad Nº4:

4.1.- 0,60 M

4.2.- 0,14 g

4.3.- 2 M
Actividad Nº6:

6.2. - 1,5 . 106 Kg ; 7,2 . 106 moles

Actividad Nº 7:

7.1.- 357,76 mL

7.2.- a) 100 g; b) 11,11 g; c) 10,40 g

7.3.- a) 4,05g; b) 0.15 M

7.5.- 0,61 L

7.6.- 0,15 % m/m

7.8.- 0,05 mg



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VI- Bibliografía recomendada



  • Angelini y Col. “Temas de Química General”. Manuales Eudeba. 1995.

  • Atkins-Jones. “Principios de química. Los cambios del descubrimiento”. Edit. Panamericana: 3ra edición. 2005.

  • Brown. “Química. La ciencia central”. Pearson: 9na edición. 2004

  • Chang R. “Química”. McGraw Hill: 7ma edición. 2005.



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