MONOGRAFÍA - GAMARRA ORDOÑEZ DENIS SERGIO - FAC

Química Laboratorial II

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Química Laboratorial II

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UNIVERSIDAD NACIONAL DE EDUCACIÓN
Enrique Guzmán y Valle
Alma Máter del Magisterio Nacional
FACULTAD DE CIENCIAS
Escuela Profesional de Ciencias Naturales

MONOGRAFÍA
SOLUCIONES
El proceso de disolución
Tipos de concentración:
porcentajes, molaridad, normalidad, molalidad.

Examen de Suficiencia Profesional Res. N° 0503- 2021-D-FAC

Presentada por:
Gamarra Ordoñez, Denis Sergio

Para optar al Título Profesional de Licenciado en Educación
Especialidad: Química – Ciencias Naturales

Lima, Perú
2021

ii

MONOGRAFÍA
SOLUCIONES
El proceso de disolución
Tipos de concentración:
porcentajes, molaridad, normalidad, molalidad.

Designación de Jurado Resolución N° 0503-2021-D-FAC

____________________________________
Dr. Osorio de la Cruz, Isidro Martín
Presidente

_________________________
Dr. Gonzales Flores, Aurelio
Secretario

_____________________________
Dra. Tovar Torres, María Clarisa
Vocal

Línea de investigación: Educación experimental en sistemas bióticos y abióticos

iii

Dedicatoria
A mis seres queridos, por su apoyo constante en el
logro de mis metas y desafíos.
A mis maestros, por la inspiración y guía en mi
etapa universitaria.

iv

Índice de contenidos

Portada....................................................................................................................................i
Hoja de firmas de jurado........................................................................................................ii
Dedicatoria............................................................................................................................ iii
Índice de contenidos ............................................................................................................. iv
Lista de tablas ....................................................................................................................... vi
Lista de figuras .................................................................................................................... vii
Introducción………………………………………………………………………………viii
Capítulo I. Solución ............................................................................................................. 10
1.1 Definición de solución o disolución .............................................................................. 10
Capítulo II. Tipos de soluciones o disoluciones .................................................................. 12
2.1 Estado inicial del soluto y del disolvente ...................................................................... 12
2.2 Estado físico del soluto y del disolvente ....................................................................... 13
2.2.1 Solución sólida. .............................................................................................. 15
2.2.2 Solución líquida. ............................................................................................. 15
2.2.3 Solución gaseosa............................................................................................. 16
2.3 Según la concentración (empírica) de las soluciones .................................................... 17
2.3.1 Solución muy diluida. ..................................................................................... 17
2.3.2 Solución diluida. ............................................................................................. 17
2.3.3 Solución concentrada. ..................................................................................... 18
2.3.4 Solución saturada. ........................................................................................... 18
2.3.5 Solución sobresaturada. .................................................................................. 19
Capítulo III. Proceso de disolución .................................................................................... 20
3.1 Entalpía de solución....................................................................................................... 20
v

3.2 Fuerzas intermoleculares en mezclas ............................................................................ 22
3.3 Formación de la disolución y equilibrio ........................................................................ 24
Capítulo IV. Unidades de concentración ............................................................................. 26
4.1 Unidades físicas ............................................................................................................. 26
4.1.1 Porcentaje o composición en masa. ................................................................ 26
4.1.2 Porcentaje en volumen.................................................................................... 27
4.1.3 Partes por millón (ppm). ................................................................................. 28
4.2 Unidades químicas ......................................................................................................... 28
4.2.1 Molaridad (M). ............................................................................................... 28
4.2.2 Normalidad (N)............................................................................................... 29
4.2.3 Correspondencia entre molaridad (M) y normalidad (N). .............................. 30
4.2.4 Molalidad (m). ................................................................................................ 31
4.2.5 Fracción molar (X). ........................................................................................ 32
Capítulo V. Solubilidad ...................................................................................................... 34
5.1 Solubilidad de los compuestos iónicos .......................................................................... 34
5.2 Solubilidad de los compuestos covalentes..................................................................... 36
5.3 Efecto de la temperatura en la solubilidad..................................................................... 37
5.4 Efecto de la presión en la solubilidad ............................................................................ 37
5.5 Velocidad de disolución-estado de subdivisión............................................................. 39
5.6 Equilibrio de solubilidad ............................................................................................... 39
Aplicación didáctica ............................................................................................................ 41
Síntesis………………………………………………………………………………….…60
Apreciación crítica y sugerencias ........................................................................................ 62
Referencias .......................................................................................................................... 63

vi

Lista de tablas

Tabla 1. Tipos de soluciones ............................................................................................... 14
Tabla 2. Algunos compuestos y sus equivalentes................................................................ 30

vii

Lista de figuras

Figura 1. Disolución de agua y sal a nivel iónico ................................................................ 11
Figura 2. Soluciones a nivel molecular de azúcar y agua. ................................................... 12
Figura 3. Soluciones de cloruro de sodio en hidróxido de hidrógeno. ................................ 13
Figura 4. Tipos de solución sólida ....................................................................................... 15
Figura 5. Disolución gaseosa, porcentaje de composición de la atmósfera.........................16
Figura 6. Solución saturada………………………………………………………………..19
Figura 7. Diagrama entálpico de la formación de una solución. ......................................... 20
Figura 8. Diagrama molecular de las etapas de disolución. ................................................ 21
Figura 9. Ecuación entálpico en el proceso de disolución………………………………...22
Figura 10. Representación de las fuerzas intermoleculares en una disolución.................... 22
Figura 11. Fuerzas intermoleculares entre moléculas diferentes que conducen una
disolución no ideal. .............................................................................................................. 23
Figura 12. Formación de disolución saturada. ..................................................................... 24
Figura 13. Solubilidad en agua en función a la temperatura.. ............................................. 25
Figura 14. Porcentaje o composición en masa…………………………………………….27
Figura 15. Disolución de cloruro de sodio en agua. ............................................................ 35
Figura 16. Mezcla de agua y aceite.. ................................................................................... 36
Figura 17. Temperatura - solubilidad. ................................................................................. 37
Figura 18. Interpretación molecular de la Ley de Henry. .................................................... 39

viii

Introducción

En la naturaleza y en la vida cotidiana las sustancias químicas no se encuentran de
forma pura ni en forma libre, sino unidas a otras sustancias, formando mezclas o sistemas
dispersos. La mayoría de las sustancias que utilizamos en el día a día son mezclas de
sustancias puras; por ejemplo, el vinagre, el acero, la amalgama dental, el gas doméstico,
el agua que bebemos, las maquinarias y el aire son algunas soluciones.
Las disoluciones son un tipo de mezcla homogénea, constituido de un solvente y
uno o varios solutos generalmente.
Para describir una disolución debemos conocer el tipo de solución, de acuerdo con
el estado inicial del soluto y el disolvente que pueden ser una solución molecular o
solución iónica. Según el estado físico del soluto y del disolvente, tenemos disoluciones
sólidas (bronce, acero y latón), líquidas (café, aguas refrescantes, medicamentos, suero,
gotas para ojo, jarabes, entre otros) y gaseosas (naftalina en aire, yodo en aire húmedo, aire
artificial, entre otros). Adicionalmente, las disoluciones se pueden clasificar de acuerdo a
la concentración de las soluciones: en solución muy diluida (menor de 0.0001 molar),
diluida (entre 0.01 y 0.0001 molar) y concentrada (superior a 1 molar), saturadas (en
equilibrio dinámico) y sobresaturadas (el excedente de soluto sedimenta).
Para comprender la formación de una mezcla homogénea sólida, líquida o gaseosa,
es fundamental tener presente el proceso de disolución, donde se pone de manifiesto las
energías absorbidas (proceso endotérmico), liberadas (proceso exotérmico) y la entalpía
total de la disolución. Por otra parte, y de forma más específica, es fundamental conocer el
dinamismo intermolecular e iónico durante el proceso de dilución.
En el caso de las disoluciones, según el uso y naturaleza, hay varias formas de
caracterizar (cualitativa) e identificar(cuantitativa) la cantidad de soluto en una disolución
ix

para ser aplicada en un estudio científico, laboratorios, fábricas y en el uso cotidiano. Ahí
tenemos a las unidades físicas (porcentaje en masa, porcentaje en volumen y partes por
millón) y las unidades químicas molalidad (m), molaridad (M), normalidad (N) y fracción
molar (fm)), para brindarnos características y porcentajes de la cantidad de soluto disuelto
en una determinada solución o de disolvente.
En el Perú, durante el fenómeno de El Niño, murieron muchos peces por asfixia
(falta de oxígeno), debido al incremento de la temperatura del mar y, por consecuencia, la
disminución de la solubilidad de oxígeno. Este y muchos otros fenómenos o preparación
de sustancias dependen del grado de solubilidad para su aplicación o uso eficaz. Para un
químico, una sustancia es soluble si se puede preparar una disolución con una
concentración mayor o igual a 0.1 molar y una sustancia es insoluble en cierto solvente si
su solubilidad es menor a 0.01g por 100 g de disolvente a una temperatura ambiental. Por
ello es trascendente conocer el tipo de solubilidad de un compuesto iónico, covalente,
influencia de la temperatura, grado de presión y velocidad de una disolución.
Al final prestamos, la síntesis, apreciación crítica y sugerencias, y referencias.
10

Capítulo I
Solución

1.1 Definición de solución o disolución
Burns (2011) sostiene que una solución es un sistema monofásico donde la mezcla de
sus componentes es de forma íntima y resulta de la reunión como mínimo de un soluto (sto) y
un solvente (ste), donde las propiedades de los constituyentes se conservan; además, no se
puede diferenciar a sus componentes a nivel macroscópico o microscópico, por ello forma
una masa homogénea. Los elementos de una solución tienen su nombre característico. El
componente que se disuelve se denomina soluto. La sustancia o componente que conserva su
estado físico y está en mayor cantidad (generalmente) se denomina solvente.
Por lo tanto, una solución está constituida con partículas dispersas a nivel de átomos,
iones o moléculas. Estas partículas tienen un tamaño menor a 1 nm, lo cual constituye una
fase o masa homogénea que, al reposar, no se separa y tampoco son filtrables (excepto las
disoluciones sólidas); en general, presenta una apariencia transparente (traslúcido) y
homogénea. Algunos ejemplos de solución son: agua con azúcar, aire húmedo, agua con sal,
etc. (Seese y Dabub, 2005).
Las sustancias que poseen enlaces covalentes generalmente se disuelven como
moléculas individuales; por otro lado, las sustancias de carácter iónico se disuelven hasta
11

unidades iónicas (generalmente) en el solvente. En una solución acuosa de azúcar, las
moléculas del soluto se disuelven en todo el volumen de agua, las unidades (moléculas) de
azúcar quedan unidas a las moléculas del solvente (agua) mediante puentes de hidrógeno. Se
dice que estas moléculas disueltas están solvatadas. En una solución de NaCl, los iones sodio
y cloruro se disuelven en el agua. Los iones sodio quedan rodeados con el extremo
negativo (oxígeno) de las moléculas del agua; por otro lado, los iones cloruro son rodeados
por el extremo positivo (hidrogeno) de las moléculas de agua (Seese y Dabub, 2005).

Figura 1. Disolución de agua y sal a nivel iónico. Fuente: Recuperado de https://elibro.
net/es/ereader/bibliotecaune/112935?page=443
12

Capítulo II
Tipos de soluciones o disoluciones

2.1 Estado inicial del soluto y del disolvente
Una solución puede ser molecular(no electrolíticas) si las partículas dispersadas
(soluto) son disueltas a nivel molecular; por ejemplo, al mezclar una muestra de azúcar con
agua y lograr que se disuelva por completo, se obtendrá un sistema homogéneo donde las
moléculas de azúcar aparentemente desaparecen, la porción de azúcar se disolvió a nivel
molecular y cada una de estas partículas de azúcar están rodeadas de moléculas de agua;
teniendo como resultado una fase cuya composición es igual en cualquier parte de la solución
(Gallego y Morcillo, 2018).
Figura 2. Soluciones a nivel molecular de azúcar y agua. Fuente: Recuperado
de https://elibro.net/es/ereader/bibliotecaune/48942?page=214
13

De igual forma, el soluto podría disolverse hasta iones (solución electrolítica) y
constituir una disolución iónica; por ejemplo, la mezcla homogénea de cloruro de sodio (sal
común) y agua. Siendo así los ionesde sodio (Na+) y cloro (cl-) que conforman los cristales
de cloruro de sodio, se disuelve en el solvente un sistema (Gallego y Morcillo, 2018).

2.2 Estado físico del soluto y del disolvente
El agua es un solvente muy utilizado en disoluciones; sin embargo, está muy lejos de
ser el único tipo de solvente que genera disolución. Por otro lado, la sustancia que se dispersa
puede estar en los diferentes estados en los diferentes estados de la materia (gaseoso, líquido
y solido). Las disoluciones más comunes son: sólido - líquido, líquido - líquido y gas -
líquido. Un ejemplo de disolución líquidos-líquido (gasolina, vinagre, vino). Al mezclarse
dos líquidos, hay tres posibles resultados: mezcla completa de ambas sustancias (disolución),
mezcla parcial generando dos disoluciones y/o que se forme una mezcla de dos o más fases;
es decir no se mezclan. En el primer caso, en el que ambos líquidos se mezclan
Figura 3. Soluciones de cloruro de sodio en hidróxido de hidrógeno. Fuente: Recuperado
de https://elibro.net/es/ereader/bibliotecaune/48942?page=214
14

completamente sea cual fuera la proporción, finalmente generan una masa homogénea
(solución); a estos líquidos se suele denominar líquidos miscibles (por ejemplo, alcohol en
monóxido de hidrógeno y oxidano con etilén glicol-anticongelante). En el segundo caso, el
resultado son dos disoluciones, donde un líquido o uno de los líquidos se disuelve
parcialmente. Esta disolución tiene una apariencia de dos capas (fases), donde la sustancia de
mayor densidad se ubica en la parte inferior del recipiente, si se observa este tipo de
comportamiento en una mezcla se suele denominar que ambas sustancias son ligeramente
miscibles; por ejemplo, al mezclar cloroformo y etilén glicol se genera dos soluciones. La
fase inferior está formada por una cantidad mínima de etilén glicol disuelto en cloroformo; la
capa superior está formada por etilén glicol como solvente y cloroformo (soluto); por último,
al tener líquidos inmiscibles, obtendremos un tercer caso que constituye una mezcla
heterogénea, un ejemplo de ellos son la gasolina y el agua (Seese y Dabub, 2005).

Tabla 1
Tipos de soluciones
Disoluciones de acuerdo al estado físico
Soluto Disolvente Ejemplo
Sólido Sólido Aleaciones
Líquido Sólido Amalgamas
Gas Sólido
Hidrógeno ocluido en
platino
Sólido Líquido Azúcar en agua
Líquido Líquido Alcohol en agua
Gas Líquido
Amoníaco en agua

Sólido Gas Humo
Líquido Gas Niebla
Gas Gas Aire
Nota: Muestra los tres estados físicos que se puede obtener dependiendo de la fase dispersante
(disolvente) y pueden ser soluciones sólidas líquidas y gaseosas. Fuente: Recuperado de https:
//elibro.net/es/ereader/bibliotecaune/48942?page=216.
https://elibro.net/es/ereader/bibliotecaune/48942?page=216
15

2.2.1 Solución sólida.
En este tipo de disolución los átomos están distribuidos completamente, es frecuente
que este tipo de solución se da entre los elementos metálicos, dando origen a las aleaciones.
Por otro lado, podemos caracterizar dos tipos de solución sólida: la intersticial, donde los
átomos del soluto ocuparán espacios libres de la estructura cristalina del solvente, por
ejemplo, el acero (hierro más carbono); en las de sustitución, los átomos del soluto
reemplazan a las partículas que conforma la estructura del solvente, por ejemplo, en la
aleación de bronce (Sn en Cu).

2.2.2 Solución líquida.
Es la disolución donde los solutos pueden ser sólidos, líquidos y gas; el solvente es
líquido. El resultado de mezclar cualquiera de los solutos y el solvente líquido genera una
solución homogénea líquida; por ejemplo, tenemos a la soda cáustica (NaOH en H2O),
Figura 4. Tipos de solución sólida, Fuente: Recuperado de
https://elibro.net/es/ereader /bibliotecaune/48942?page=217.
16

salmuera (NaCl en H2O), vinagre (CH3COOH en H2O), aguardiente (etanol en agua), formol
(HCHO en agua) y las bebidas gasificadas (Gallego y Morcillo, 2018).

2.2.3 Solución gaseosa.
Ramirez (2016) menciona que todos los gases son solubles unas con otras, la mezcla
de gases más importantes para los seres bióticos es la atmósfera. Esta capa gaseosa actúa
como disolvente de muchísimos gases inocuos y tóxicos, algunos de estos gases son liberados
desde las fábricas, restaurantes, parque automotor y los hogares.
La mezcla homogénea gaseosa resulta de reunir solvente (gaseoso) y soluto (sólido,
líquido y gas), como por ejemplo tenemos al humo, aire, gas natural, aire seco y niebla
(Gallego y Morcillo, 2018).
Figura 5. Disolución gaseosa, porcentaje de composición de la atmósfera. Fuente: Recuperado
de https://elibro.net/es/ereader/bibliotecaune/48942?page=217.
17

2.3 Según la concentración (empírica) de las soluciones
La Asociación Fondo de Investigadores y Editores (Afined, 2006) señala que la
comunidad científica (químicos, biólogos, médicos y profesiones afines) conoce muy bien
acerca de las propiedades de una solución a raíz de su concentración. En la disciplina de la
medicina es muy importante tener con precisión la concentración de un componente en la
sangre o fármacos para poder generar las recetas, estos aspectos son fundamentales en la
recolección de datos y cantidad de sustancia disueltas para el análisis y estado de salud de las
personas. El grado de concentración de una disolución nos da a entender la abundancia de
soluto que fue disuelto, la cantidad de sustancia que se disuelve se puede medir considerando
su masa (kg, g, mg, etc.), volumen (L, ml), número de moles (n), número de equivalente
gramo (#eq- g), etc. en una determinada cantidad de solución o una cantidad determinada de
disolventes. Por otro lado, la sustancia dispersada es la responsable del nombre y el grado de
concentración para la disolución.

2.3.1 Solución muy diluida.
Jardon (2013) manifiesta que “es aquella cuya concentración es menor de 0.0001
molar. A este tipo de soluciones, normalmente se acostumbra a expresarlas en parte por
millón (ppm)” (p. 21). En otros términos, una solución muy diluida contiene una ínfima
cantidad disuelta en el solvente.

2.3.2 Solución diluida.
Se conceptualiza como “aquella solución en la que su concentración queda
comprendida entre 0.01 y 0.0001 molar” (Jardon, 2013, p. 21). Por lo tanto, una disolución
diluida es aquel donde la cantidad de soluto disuelto es muy poca y el solvente puede seguir
admitiendo más sustancia a disolver (soluto); un ejemplo de solución diluida es el agua
18

envasada (mesa), ya que tiene una concentración del orden entre las décimas y diezmilésimas
de minerales, es por ello que nuestro cuerpo puede asimilarlo fácilmente.

2.3.3 Solución concentrada.
Se define como “aquella que contiene una cantidad menor de soluto que la necesaria
para tener una solución saturada a una temperatura dada. Algunos autores consideran que una
solución es concentrada cuando su concentración es superior a 1 molar” (Jardon, 2013, p. 21).
De tal forma que en las soluciones concentradas hay una ingente cantidad de sustancia (sto)
disuelta; no obstante, la fase dispersora (ste) puede aceptar disolver más sustancia a disolver
(sto), un ejemplo de este tipo es el agua de mar.
2.3.4 Solución saturada.
Las soluciones saturadas tienen la mayor cantidad de soluto por una determinada
cantidad de solvente a cierta temperatura específica. Los tipos de solución saturada son:
solución saturada sin precipitación y solución saturada con precipitación (cristalización)
(Afined, 2006).
Seese y Dabub (2005) expresan que una solución saturada tiene disuelto una masa de
fase dispersada (sto) que puede disolverse utilizando los medios normales. La sustancia
disuelta (sto) se encuentra en un proceso de equilibrio (procesos inversos) dinámicocon la
fase dispersa (sto) sin disolver; esto es, la velocidad de disolución de la fase dispersada (sto)
y la masa de la sustancia (sto) no disuelta es equivalente en cuanto a la rapidez de formación
de cristales del soluto disuelto.
Veamos el proceso de acción de una solución saturada:

19

Figura 6. Solución saturada. Fuente: Autoría propia.

2.3.5 Solución sobresaturada.
Según Afined (2006), la solución sobresaturada posee mayor cantidad de soluto en
comparación con una solución que concentra una ingente cantidad de sustancia (sto) disuelta,
teniendo presente el factor de la temperatura del sistema de disolución, siendo así que estas
soluciones son difíciles de preparar, ya que son muy inestables. Al dejar reposar o si se llega
agitar, el excedente de soluto vuelve a sedimentar y se constituye en una solución saturada;
por lo tanto, una solución sobresaturada se prepara teniendo en cuenta factores externos como
la temperatura y debe ser utilizado al momento con algún fin determinado.

Velocidad de disolución
Velocidad de cristalización
Soluto no disuelto Soluto disuelto
20

Capítulo III
Proceso de disolución

3.1 Entalpía de solución
Los químicos, en su labor rutinaria, disuelven y separan los constituyentes de una
solución. Los aspectos que se tienen en cuenta en este proceso de disolución son: (a)
interacción del soluto y el solvente para constituir partículas solvatadas, y de esta forma
generar sistemas de menor energía y alta estabilidad; y (b) el sistema tiende a alcanzar un
máximo de desorden molecular (mayor entropía) (Afined, 2006).
En el proceso de disolución se libera o absorbe calor. A manera de ejemplo, citaremos
la entalpía de disolución (∆𝑠𝑜𝑙𝐻) del polietileno.

Figura 7. Diagrama entálpico de la formación de una solución. Fuente: Recuperado
de https://www-ebooks7--24-com.eu1.proxy.openathens.net/?il=5838.
21

En la Figura 7 observamos tres etapas para ∆sol H. Primero, las moléculas del solvente
deben separarse entre sí para generar un sitio a las moléculas del soluto. Este proceso
consumirá alguna energía para vencer las fuerzas de atracción entre las partículas o moléculas
del solvente. Por lo tanto, esta etapa generalmente es endotérmico (∆H > 0). En la segunda
etapa las moléculas de la fase dispersada (sto) deben separarse entre sí, es ahí donde se
consume energía y generalmente es endotérmico. Por último, las moléculas separadas de
soluto y solvente deben atraerse entre sí. Por lo tanto, cuando las moléculas de la fase
dispersante (ste) y la sustancia dispersada (sto) están separadas llegan a combinarse para
formar una solución, en este proceso es de esperar que se libera energía. Esta etapa o proceso
es exotérmico (∆H < 0). La ∆sol H de disolución es la adición de las tres variaciones de
entalpia que se han mencionado, dependiendo de sus valores, ∆sol H será positivo
(endotérmico) o negativo (exotérmico). Este proceso de tres etapas se resume con la siguiente
ecuación (Petruci, Bissonnette, Madura, y Herring, 2017).

Figura 8. Diagrama molecular de las etapas de disolución. Fuente: Recuperado de
https://elibro.net/es/ereader/bibliotecaune/36611?page=551.
22

(a) Disolvente puro moléculas de disolvente separadas ∆Ha > 0
(b) Soluto puro moléculas de soluto separadas ∆Hb > 0
(c) moléculas de disolvente y soluto separadas disolución ∆Hc > 0

Total: disolvente puro + soluto puro disolución∆𝐻𝑠𝑜𝑙 = ∆𝐻𝑎 + ∆𝐻𝑏 + ∆𝐻𝑐

Figura 9. Ecuación entálpico en el proceso de disolución. Fuente: Autoría propia.

3.2 Fuerzas intermoleculares en mezclas
Sobre la formación de la solución a nivel molecular o microscópico, Petrucci et al.
(2017) señala que la magnitud y el signo de entalpia de disolución están en función de la
entalpia del disolvente puro, soluto puro y moléculas de disolvente y solutos separados. Cada
uno de ellos se ven influenciados por la intensidad de los tres tipos de fuerzas presentes a
nivel intermoleculares de atracción o repulsión.

Las intensidades relativas de estas fuerzas intermoleculares, sustenta Petrucci et al.
(2017) se pueden describir en cuatro posibilidades:
• Se denomina disolución ideal si todas las fuerzas intermoleculares de atracción son del
mismo tipo o de la misma intensidad, las moléculas de soluto y disolvente se mezclan al
azar. Se genera una mezcla homogénea o solución, debido a que las propiedades de las
Figura 10. Representación de las fuerzas intermoleculares en una
disolución. Fuente: Recuperado de https://www-ebooks7--24-
com.eu1.proxy.openathens.net/?il=5838
23

soluciones de este tipo pueden predecirse generalmente a partir de las propiedades de los
constituyentes puros. En la constitución de una solución ideal a partir de sus componentes
no hay una variación neta de entalpia. Esto quiere decir que ∆Hc es igual en magnitud y de
signo opuesto a la suma de la entalpia del soluto puro y del disolvente puro.
• En una disolución no ideal (caso 1), las fuerzas intermoleculares son más atractivas que las
fuerzas entre moléculas idénticas, dando como resultado una mezcla homogénea
(disolución). No obstante, las características de la disolución generalmente no son
predecibles. La interacción entre partículas o moléculas de soluto o solvente disipan más
energía exotérmica que la cantidad de energía absorbida para dispersar las moléculas. El
proceso de disolución es exotérmico. Por ejemplo, la solución de acetona o cloroformo se
aproxima a este tipo. Se generan enlaces de hidrógeno débiles entre las moléculas, pero las
condiciones para el enlace del hidrógeno no se dan en cada uno de los constituyentes
(soluto y solvente puro) de forma separada.

• En una disolución no ideal (caso 2), las fuerzas de interacción entre las partículas de la
fase dispersada (sto) y del solvente son de menor intensidad respecto a la fuerza
interacción entre las partículas del mismo tipo, en este caso se genera una mezcla
homogénea (disolución completa). La solución posee una entalpia donde los
constituyentes son puros y la etapa es endotérmico; por ejemplo, en la mezcla de disulfuro
Figura 11. Fuerzas intermoleculares entre moléculas diferentes que conducen
una disolución no ideal. Fuente: Recuperado de https://www-ebooks7--24-
com.eul.proxy-openathens.net/?il=538
24

de carbono (el líquido no polar) y acetona (liquido polar). En esta solución las moléculas
de acetona son atraídas por otras moléculas del mismo compuesto con interacción dipolo-
dipolo.
• Si la intensidad de las fuerzas entre las partículas (moléculas) diferentes es de menor
magnitud que entre las moléculas semejantes, la solución no tiene lugar de forma
apreciable.
De los cuatro tipos de interacción que se describe en los apartados anteriores, se
puede deducir que lo semejante generalmente disuelve a la sustancia semejante; es decir, que
las sustancias con estructura molecular parecida sean solubles entre sí. Por otro lado, en el
caso de las sustancias con estructuras diferentes, no pueden formar soluciones.

3.3 Formación de la disolución y equilibrio
La formación de la disolución en relación con los fenómenos que puede observarse
realmente (visión macroscópica) tienen diferentes características y etapas. Petrucci et al.
(2017) menciona que la mezcla de soluto y la sustancia en fase líquida al inicio solo se forma
una solución, luego de un tiempo se da lugar al proceso de sentido contrario inverso
(cristalización), y algunas partículas como los átomos, iones o moléculas disueltos retornan a
la etapa no disuelta. Si la etapa de disolución y formación de cristales se lleva a cabo con la
misma rapidez, la solución se caracterizará por presentar un equilibriodinámico.

Figura 12. Formación de disolución saturada. Fuente: Recuperado de https://www-ebooks7--24-
com.eu1.proxy.openathens.net/?il=5838.
25

En la Figura 12 se observa que las flechas representan la velocidad de disolución (↑)
y la velocidad de cristalización (↓). (a) tiene lugar la disolución; (b) la velocidad de
cristalización llega ser significativa; y (c,) la disolución llega a estar saturada cuando se
igualan las velocidades de disolución y cristalización.
La disolución será saturada si la cantidad de soluto disuelto permanece constante con
el tiempo. La concentración de la solución saturada se denomina solubilidad del soluto en el
disolvente, dada la solubilidad varía con la temperatura, y se denomina curva de solubilidad a
una gráfica solubilidad-temperatura (Petrucci et al., 2017).

En la Figura 13 se observa que las solubilidades pueden expresarse con molaridades,
porcentajes en masa o en gramos de soluto por 100 g de agua. Para el KClO4, los puntos
sobre la curva (S) representan soluciones saturadas. Las regiones por encima de la curva (1)
corresponde a las soluciones sobresaturadas y por debajo de la curva (2), a disoluciones no
saturadas.

Figura 13. Solubilidad en agua en función a la temperatura.
Fuente: Recuperado de https://www-ebooks7--24-
com.eu1.proxy.openathens.net/?il=5838.
26

Capítulo IV
Unidades de concentración

4.1 Unidades físicas
De acuerdo con la naturaleza y uso de la solución, hay varias formas de señalar e
identificar la cantidad de sustancia disuelta (sto) en una disolución (Afined, 2006).

4.1.1 Porcentaje o composición en masa.
La determinación del grado de concentración de una disolución se puede afirmar con
el porcentaje en masa. Generalmente es utilizada la composición en masa para soluciones de
sólido diluidos en líquidos; sin embargo, el HCl acuoso y concentrado se comercializa en
disoluciones etiquetadas como 38.0 % (p/p) (peso/peso). De acuerdo al ejemplo de solución
del ácido clorhídrico, determinamos que en cada 100 g de solución hay 38.0 g de HCl y 62.0
g de oxidano (agua), esto no significa que si la solución global es de 100 g tenga un volumen
de 100 mL (Burns, 2011). Por lo tanto, podemos comprender que las unidas del soluto y la
solución se expresan en la magnitud masa, dándonos a entender que el porcentaje en masa es
la cantidad de sustancia disuelta en cada 100 g de solución.

27

Porcentaje en masa = x 100 %
Si las masas se escriben en gramos, la definición se escribe:

Porcentaje en masa = x 100 %
________________________________________________________________
Figura 14. Porcentaje o composición en masa. Fuente: Autoría propia.

Si el disolvente es oxidano (agua), que se usa generalmente, se puede medir la
cantidad especificada en ml en vez de gramos (g), si se supone que 100 ml de oxidano (agua)
tiene una masa de 100 g.

4.1.2 Porcentaje en volumen.
Si examinamos un envase con alcohol para uso corporal, es posible que tenga
registrado una cierta concentración; por ejemplo, 70% en volumen, en el cual no resulta vital
conocer la cantidad de moles(mol) de la sustancia disuelta, sino solo las cantidades relativas
de la fase disuelta (sto) y solvente. De modo que, si los componentes a disolverse están en
fase líquida, las concentraciones se pueden expresar como %V/V; por ejemplo, para obtener
100 mL de una disolución de alcohol isopropílico al 70 % v/v (en volumen), se mezcla 70.0
mL del alcohol con oxidano (agua) para alcanzar un volumen total de 100 mL de disolución.
Es relevante entender que la solución se prepara disolviendo el alcohol con agua abundante
hasta completar un volumen de 100 mL. Lo cual no es lo mismo que mezclar 70.0 mL de
alcohol con 30.0 mL de agua, porque los volúmenes de líquidos no generan 100 mL una vez
mezclados (Burns, 2011).
masa de soluto

masa de soluto

masa total
de
solución

masa
total de
solución

masa
total de
solución
g de soluto

g de soluto

g de soluto
g de soluto + g de disolvente

g de soluto + g de disolvente

28

Con ello, el autor menciona que generalmente, al tener dos sustancias en fases
líquidas, el porcentaje o composición en volumen nos indica la proporción entre el volumen
de la sustancia dispersada (soluto) y el volumen del disolvente (solvente).

Porcentaje en volumen = x 100 %

4.1.3 Partes por millón (ppm).
Esta unidad física nos da a conocer la masa en gramos de la fase dispersada (sto) por
un 1,000,000 de gramos (106g) de la disolución. Esta magnitud física es usada de forma
cotidiana para indicar el grado de concentración de las disoluciones que se encuentran muy
diluidas; es decir, disoluciones que tienen dispersadas pequeñísimas cantidades de soluto
(Afined, 2006).
Por lo tanto, las partes por millón quedarían definidas como la masa en ml de
sustancia dispersada (sto) por cada 1L de solución.

ppm = x 100 %

Wsto (mg) = ppm x Vsol (L)

4.2 Unidades químicas
4.2.1 Molaridad (M).
Esta magnitud química nos expresa la concentración molar o cantidad de sustancia en
moles de soluto por litro de disolución (Gonzalez y Montagut, 2015).

M =
volumen de soluto

volumen de soluto

volumen de soluto
volumen total de solución

volumen total de solución

Wsto (mg)

Vsol (L)

Vsol (L)
moles de soluto (n)

moles de soluto (n)

moles de soluto (n)
volumen de solución (L)

volumen de solución (L)

29

De la formula general para el cálculo de la molaridad, se desprenden las siguientes
expresiones matemáticas:
nsto = M x Vsol (L) Wsto = M x Vsol (L) x Msto
Ejemplo de aplicación:
¿Qué cantidad de hidróxido de sodio (NaOH) debes pesar a fin de preparar un litro de
disolución 2 M?
M = n/L
M = 2
Solución:
1 mol de NaOH = 40 g, luego en Wsto = M x Vsol (L) x Msto reemplazamos:

Wsto = 2 x 1L x 40 = 80 g NaOH

Si se trata de prepararun reactivo que se encuentra en forma de líquido, debes
considerar su densidad y el porcentaje en peso (masa) indicados en la etiqueta.

4.2.2 Normalidad (N).
Es la unidad química denominada concentración normal o normalidad y que nos
permite calcular y expresar la concentración de una disolución. Esta unidad de medida se
define como el número de equivalentes gramo de la sustancia disuelta (sto) en 1L de la masa
dispersante (ste) (González y Montagut, 2015).
Además, Doña y Eiroa (2015) mencionan que el equivalente de una sustancia
representa el cociente de la cantidad de moles y el número de valencia (n) y el valor de la
valencia se caracterizará por las características de la sustancia dispersada (sto): ácidos
mol

mol

L

L
g

g

mol

mol
30

(número de protones desprendidos), bases (hidroxilos expulsados), sales (de protones
sustituidos) y oxidantes y reductores (electrones transferidos).

N =

González y Montagut (2015) mencionan que, equivalente en términos de ecuación
química establece en función de una reacción o en términos de la fórmula del compuesto;
oxido-reducción es la reacción de una mol de electrones con una cantidad de sustancia y
acido base es la cuantía de sustancia que reacciona con 6.022 x1023 de iones de H+ o iones de
hidróxido (OH-).
Además, el equivalente de un ácido será el número de hidrógenos (H+) sustituibles;
para una base será el número de hidróxidos (OH−) sustituibles, indicados en ambas fórmulas;
en una sal corresponderá al número de cargas positivas; en un proceso reducción y oxidación.

Tabla 2
Algunos compuestos y sus equivalentes
Sustancia Masa molar Equivalente Equivalente en gramos
H2SO4 98 2 49
HCL 36.5 1 36.5
NaOH 40 1 40
Ba(OH)2 171.33 2 85.66
MnO4-en un proceso
redox donde cambia a
Mn2+

119

5

23.8
Nota: número de equivalentes de algunos ácidos e hidróxidos que se utilizan en la industria. Fuente: Recuperado
de https:// elibro.net/es/ereader/bibliotecaune/39463?page=112.

4.2.3 Correspondencia entre molaridad (M) y normalidad (N).
Al relacionar las fórmulas o algoritmos de cálculo para la concentración normal y
molaridad, tenemos:

# equivalente - gramo de soluto

# equivalente – gramo de soluto

volumen de solución (L)

volumen de solución (L)
#Eq – g (sto)

#Eq – g (sto)

nsto

https://elibro.net/es/ereader/bibliotecaune/39463?page=112
31

N = = = x 𝜃 N=M x 𝜃

Un frasco del laboratorio que contiene ácido sulfúrico (H2SO4) indica una
concentración de 0.8 M. ¿A qué normalidad corresponde?
Molaridad= moles/L
Normalidad = equivalentes /L
La molaridad del ácido en este ejemplo indica:

Y por definición de equivalente, un mol de H2𝑆𝑂4 contiene 2 equivalentes
(correspondientes a los 2H):

N= x = 1.6 eq

Por tanto: normalidad de la disolución = 1.6 N

4.2.4 Molalidad (m).
La concentración molal nos indica la cantidad de moles de sustancia dispersada por
kg de sustancia dispersante; asimismo, no está influido por el grado de agitación molecular
(T°) y se emplea en el estudio de propiedades de ascenso ebulloscópico, presión osmótica y la
disminución de la presión de vapor (Doña y Eiroa, 2015)

m =
Vsol (L)

Vsol (L)

#Eq – g (sto)

Vsol (L)

M

M
0.8 moles de H2SO4

0.8 moles de H2SO4

1L

1L
0.8 mol H2SO4

0.8 mol H2SO4

0.8 mol H2SO4
1L

1L

2 eq H2SO4

2 eq H2SO4
1mol

1mol

L

H2SO4

H2SO4
moles de soluto

moles de soluto

moles de soluto
masa de disolvente (kg)

masa de disolvente (kg)

32

Ejercicio de aplicación:
Calcule la molalidad de una disolución de ácido sulfúrico que contiene 24.4 g de
ácido sulfúrico en 198 g de agua. La masa molar del ácido sulfúrico es de 98.09 g.
Estrategia, para calcular la molalidad de una disolución, necesitamos saber el número
de moles de soluto y la masa del disolvente en kg (Chang y Overby, 2020, p. 159).
Solución:

m =

Primero, debemos encontrar el número de moles del ácido sulfúrico en 24.4 g del
ácido, utilizando su masa molar como el factor de conversión.

Moles de H2SO4 = 24.4g H2SO4 x

= 0.24 mol H2SO4
La masa del agua es de 198 g o 0.198 kg. Por lo tanto.

m = = 1.26 m

4.2.5 Fracción molar (X).
Es la razón de la cantidad de moles (6,022 x 1023) de una sustancia respecto al número
total de moles en la disolución (González y Montagut, 2015).
Xi = ni/nT

moles de soluto

masa de disolvente (kg)

masade disolvente (kg)
1mol H2SO4

1mol H2SO4

1mol H2SO4
98.09g H2SO4

98.09g H2SO4

0.249 mol H2SO4

0.198 kg H2O

0.198 kg H2O
33

Otra manera de expresar la concentración, según Rodríguez y Martínez (2015) es
expresar la concentración del peso del sto por litro de solución. Por ejemplo, al disolver 5 g
de NaCl en agua hasta completar medio litro de disolución, tenemos que C= 5/0,5 = 10 g/L
NaCl y partes por millón, ppm. Miligramos de soluto por kg de disolución. Esta unidad tiene
submúltiplos, por ejemplo, ppb (μg soluto/kg de disolución) y el ppt (ng de soluto/kg de
disolución). Se utiliza para dar a conocer concentraciones muy bajas, por ejemplo, en
estudios medioambientales donde se identifican concentraciones de metales pesados en agua
de mar ([Ni] ≈ 0,2 ppb y [Co] ≈ 0,3 ppt), o para determinar la contaminación aire ([SO2] ≈ 1
ppm). Con ello el autor menciona que la fracción molar del componente i (disolvente o
soluto) constituye la fracción del total de las moléculas en la disolución que son del tipo i.

34

Capítulo V
Solubilidad

5.1 Solubilidad de los compuestos iónicos
Jardón (2013) sostiene que, en una solución, el soluto tiene una cierta capacidad para
disolver a una determinada temperatura. Esta propiedad está relacionada a la naturaleza del
par soluto-solvente y la presencia de otros componentes. La solubilidad nos representa la
concentración de una solución saturada. Por convención, también se establece como la masa
máxima de sto que se disuelve en 100 g de solvente, a cierto grado de agitación molecular.

𝑆𝑠𝑡𝑜
𝑇°𝐶 =

Bracciaforte (2014) señala que la solubilidad describe la cantidad de soluto que se
disuelve en una cantidad específica del disolvente teniendo en cuenta las condiciones de la
mezcla. Por otro lado, una sustancia puede ser muy soluble, moderadamente soluble o
ligeramente insoluble. Estos términos no indican de forma exacta cuántos solutos se va a
disolver, se emplea para describir en forma cualitativa la solubilidad de las sustancias. En
cuanto a los líquidos, podemos asignar que son miscibles o inmiscibles al realizar el proceso
de disolución. Dos sustancias liquidas son solubles mutuamente si son miscibles, es decir, se
Wmaximo (sto)

Wmaximo (sto)

Wmaximo (sto)
100 g (ste)

100 g (ste)

Figura 1
Disolución de
cloruro de
sodio en agua.
Fuente:
Recuperado
de
https://elibro.n
et/es/ereader/b
35

pueden disolver entre sí formando una mezcla homogénea. Los líquidos inmiscibles no son
solubles mutuamente, llegando a formar una mezcla heterogénea, es decir, se observa la
presencia de dos fases, un ejemplo muy clásico es el agua y el aceite (líquidos inmiscibles).
Las moléculas de agua, al disolver, rodean a la red cristalina. Esto se explica debido a
la naturaleza polar y su poder disolvente a sustancias iónicas. Al interactuar con un ion
negativo, las moléculas de agua se alinean de forma tal que los extremos dipolares positivos
del agua apuntan al ion. La atracción de un solo dipolo del agua con el ion es más débil que la
atracción entre dos iones; sin embargo, si las moléculas de agua están rodeando al ion, las
atracciones de varios dipolos vencen a las atracciones entre los iones y el ion pasa a
disolución (Bracciaforte, 2014).
La cantidad de sto que se disuelve en un ste depende de las atracciones relativas entre
las partículas de la disolución. Burns (2011) aprecia básicamente que son tres eventos que se
llevan a cabo para que una sal forme una solución acuosa: el primer evento se refiere a
superar las fuerzas que tiene unido a los iones de las sales, luego se debe superar a la fuerza
de interacción entre al menos algunos de las partículas del agua, posteriormente las moléculas
de sto y de ste deben interactuar mutuamente. Asimismo, para que haya hidratación, la
energía liberada por la interacción del sto con el ste debe exceder a la adición de energía
necesaria para superar las fuerzas que sostiene a los iones en la red cristalina.

Figura 15. Disolución de cloruro de sodio en agua. Fuente: Recuperado de https://
elibro.net/es/ereader/bibliotecaune/37860?page=449.
36

Además, Bracciaforte (2014) manifiesta que se denomina hidratación al proceso por
el cual las moléculas de agua rodean a los iones de un soluto. Por otro lado, si el líquido no es
el agua, se denomina solvatación. Si las fuerzas que mantienen unidos a los iones son
grandes, la hidratación de los iones no los vencerá. Los sólidos insolubles en agua tienen
iones con cargas dobles y triples.

5.2 Solubilidad de los compuestos covalentes
Según una regla remota, se asevera que lo “semejante disuelve a semejante”, esto
denota que las sustancias (soluto) sin polaridad (muy poco polares) se dispersan mejor en
solventes sin polaridad, y aquellos que se disuelven con sustancias polares, como el agua, se
podrán disolver si son solutos muy polares. En una solución acuosa y solutos polares, la regla
no aplica necesariamente, ya que la solubilidad en agua depende de la capacidad de formar
puentes hidrogeno. Por lo general, las moléculas que tienen alta concentración de oxigeno o
nitrógeno se disuelven bien en agua. De manera general, en la formación de puentes
hidrogeno es más importante que la polaridad de las sustancias para determinar la solubilidad
en agua (Bracciaforte, 2014).

Figura 16. Mezcla de agua y aceite. Fuente: Recuperado de
https://elibro.net/es/ereader/bibliotecaune/37860?page=449.
37

5.3 Efecto de la temperatura en la solubilidad
La solubilidad de las sustancias es afectada de forma general por la temperatura.
Muchos de los solutos, a cierta temperatura, tienen una solubilidad limitada y en un
determinado solvente. Para la mayor parte de los sólidos disueltos aumenta la solubilidad al
incrementar la temperatura en un medio líquido. En un gas, la solubilidad disminuye con la
temperatura, porque para disolverse necesitan formar algún tipo de enlace con las moléculas
del líquido, cuando se incrementa el grado de agitación molecular. Esto impactará en la
variación de la energía cinética y las partículas de gas que escapan del líquido (Bracciaforte,
2014).

5.4 Efecto de la presión en la solubilidad
La presión no afecta de forma significativa la solubilidad de S-L o de L-L; sin
embargo, influye de forma significativa en la cantidad de sto de un gas que se disuelve en un
líquido, es decir, la cantidad de soluto disuelto es directamente proporcional a la presión que
la sustancia en estado gaseoso ejerce en la disolución (Bracciaforte, 2014).
En el siglo XIX, el químico inglés William Henry formuló la Ley de Henry, que establece
que, a un cierto grado de agitación molecular que permanece constante, la masa de la
sustancia en estado gaseoso disuelto en un medio de estado líquido es directamente
Figura 17. Temperatura – solubilidad. Fuente: Recuperado de:
https://elibro.net/es/ereader/bibliotecaune/37860?page=449.
38

proporcional a la presión parcial que ejerce el gas sobre el medio líquido. Una situación
biológica es el fenómeno de la solubilidad del oxígeno en la sangre o la del oxígeno en el
agua, lo que permite el desarrollo de la vida acuática.La ecuación de Henry queda terminada
como sigue: 𝐶𝛼𝑃 , 𝐶 = 𝑘𝑃. Dónde C es la concentración molar, esto es la cantidad de moles
de soluto por litro de solución del gas disuelto; p es la presión (en atmósferas) del gas sobre la
solución, la constante k solo depende de la temperatura y tiene como unidades a mol/L. atm.
Si la presión del gas es de una atmosfera, la concentración es igual al valor de k. Por otro
lado, si hay más de dos sustancias en estado gaseoso de la disolución, P es la presión parcial.
Desde el punto de vista de la teoría cinética, la cantidad de partículas de la sustancia en
estado gaseoso se disuelve en un ste y dependerá de forma significativa de la frecuencia de
colisión entre las partículas de la sustancia gaseosa contra la parte superficial del medio en
estado líquido y de las partículas que quedan atrapadas en la fase compacta (condensada).
De manera matemática, se puede expresar como: Cgas=kPgas (Pgas es la presión del
gas que se encuentra en contacto con la disolución, k es constante para un gas específico y un
disolvente a una temperatura específica y Cgas es la concentración del gas disuelto).
Una aplicación industrial de la Ley de Henry es el fenómeno de la efervescencia que
se genera al abrir un recipiente de gaseosa. En la producción de estas bebidas se inyecta a
una alta presión cierta cantidad de mezcla gaseosa (aire) y dióxido de carbono con una
concentración saturada con vapor de agua. La presión a la que se inyecta el 𝐶𝑂2 en la mezcla
gaseosa es muy alta (mayor a una atmósfera), por ello el gas queda disuelto en alta
concentración. Al destapar la bebida se libera el gas disuelto hasta que la presión interna
queda igual a la presión externa del recipiente (presión atmosférica) y la cantidad de 𝐶𝑂2 que
queda diluido en la bebida se puede determinar solo por la presión parcial atmosférica normal
del 𝐶𝑂2( 0.0003 atm). Es decir, que el gas de CO2 liberado es el gas que se encontraba en
exceso, generando la efervescencia (Goldsby y Chan, 2017).
39

5.5 Velocidad de disolución-estado de subdivisión
La velocidad de la disolución depende del tamaño de la partícula (a mayor superficie
expuesta del soluto hacia el solvente, mayor velocidad de disolución), temperatura (al
incrementarse la temperatura se acelera la rapidez de disolución , aumenta la solubilidad),
concentración de la solución (al incrementar el soluto ya disuelto disminuirá la velocidad de
disolución) y agitación ( aumenta la rapidez de disolución ya que cuando se modifica el
estado de reposo del medio se logra variar la de difusión en el líquido) ( Bracciaforte, 2014).

5.6 Equilibrio de solubilidad
En un determinado solvente, una gran parte de sustancias tiene un límite en cuanto a
la cantidad que se puede disolver. El límite de solubilidad está relacionado con la naturaleza
del soluto, solvente y la temperatura. Las solubilidades se traducen generalmente como
gramos de soluto por cien gramos. Entre la disolución de un cristal sólido y el proceso
Figura 18. Interpretación molecular de la Ley de Henry. Fuente: Recuperado de
https://elibro.net/es/ereader/bibliotecaune/36611?page=560
40

inverso (cristalización) existe un equilibrio dinámico similar a cambios de fase. En el
equilibrio, la rapidez de cristalización equivale a la rapidez de disolución (Bracciaforte,
2014).
Una solución saturada está en equilibrio dinámico y a una determinada temperatura
con soluto sin disolver. Por otro lado, una solución no saturada es cuando la solución
contiene menos soluto que el límite de solubilidad. Algunas veces es posible preparar una
solución que contenga más sto que el que sea necesario para preparar una solución saturada,
en este caso estaríamos frente a una disolución sobresaturada (inestable). Los golpes en las
paredes del recipiente, agitación o la siembra con cristales son suficientes para inducir a la
precipitación del excedente del soluto generando el estado de equilibrio de la disolución. Por
ello es fundamental contar con el valor de la temperatura al evaluar la solubilidad de una
sustancia.

41

Aplicación didáctica
Unidad didáctica
Unidad 2: Producción y comercialización del oxígeno medicinal
1. DATOS GENERALES
1.1 Institución Educativa: Innova Schools, Sede Mayorazgo - Ate Vitarte
1.2 Nivel: Secundaria
1.3 Área curricular: Proyecto Integrador (Ciencias, Comunicación y DPSC-
Desarrollo Personal, Social y Ciudadano).
1.4 Ciclo: VII
1.5 Grado y Sección: 10mo A
1.6 Duración de la unidad: Del 5 de abril al 7 de mayo
1.7 Docente: Denis Sergio Gamarra Ordoñez

2. PROPÓSITO DE LA UNIDAD
La pandemia del COVID-19 ha causado, entre otras cosas, un aumento en la demanda
del oxígeno medicinal. En consecuencia, el oxígeno medicinal ha comenzado a escasear en el
Perú y su precio ha aumentado. Esta situación presenta una serie de desafíos de distinto tipo:
políticos, económicos, sociales, éticos y científicos. ¿Cómo crees que las decisiones sobre la
producción y comercialización de oxígeno medicinal durante la crisis del COVID-19 pueden
hacerse de forma justa, responsable, eficiente y científicamente sólida? Después de explorar
algunas de las complejidades de esta pregunta, propón alternativas que puedan ayudar al
Estado y a las empresas a tomar decisiones que optimicen la producción y comercialización
de oxígeno medicinal en el Perú.

3. DESEMPEÑOS ESPERADOS
42

Para este proyecto, el producto final será a elección del estudiante y para ello se propone tres
opciones:
• Texto argumentativo y video
• Artículo periodístico y video
• Guion del video y video

4. HERRAMIENTAS DE EVALUACIÓN
Rúbrica de evaluación.

5. CONTENIDOS O TÓPICOS
DPSC. Asunto público, economía informal, el rol del Estado en la economía,
regulación de precios, organismos que se encargan de esto y modelo económico peruano.
CIENCIAS. Soluciones y sus aplicaciones en la industria, seguridad química, ley de
la conservación de la materia, cálculos y velocidad de reacción.
COMUNICACIÓN. Tipología textual (propósito comunitario), capacidad de
inferencia e interpretación (preguntas enfocadas a reconocer el propósito del texto), la
encuesta (propósito y características), lenguaje no verbal (gestos, movimientos corporales) y
conectores.

6. RELACIÓN DE ORGANIZADORES, ASPECTOS Y ESTÁNDARES
Área Organizador Aspecto Estándar

Comunicación
oral

Expresión oral
Se comunica oralmente
mediante diversos tipos de
texto; infiere información
relevante y conclusiones e
interpreta la intención del
interlocutor y las relaciones
de poder en discursos que
contienen sesgos, falacias y
Se comunica oralmente mediante
diversos tipos de textos; infiere
información relevante y conclusiones
e interpreta la intención del
interlocutor y las relaciones de poder
en discursos que contienen sesgos,
falacias y ambigüedades. Se expresa
adecuándose a situaciones
comunicativas formales e informales
43

Comunicación

ambigüedades. Se expresa
adecuándose a situaciones
comunicativas formales e
informales y a los géneros
discursivos orales en que
participa. Organiza y
desarrolla sus ideas en torno
a un tema y las relaciona
mediante el uso de diversos
recursos cohesivos; incorpora
un vocabulario especializado
y enfatiza los significados
mediante el uso de recursos
no verbales y paraverbales.
y a los géneros discursivos orales en
que participa. Organiza y desarrolla
sus ideas en torno a un tema y las
relaciona mediante el uso de diversos
recursos cohesivos; incorpora un
vocabulario especializado y enfatiza
los significados mediante el uso de
recursos no verbales y paraverbales.
Reflexiona sobre el texto yevalúa la
validez de la información y su efecto
en los interlocutores, de acuerdo con
sus conocimientos, fuentes de
información y al contexto
sociocultural. En un intercambio,
hace contribuciones relevantes y
evalúa las ideas de los otros para
contraargumentar, eligiendo
estratégicamente cómo y en qué
momento participa.

Comprensión
de comprensión

Construcción del
significado
Lee diversos tipos de textos
con estructuras complejas,
vocabulario variado y
especializado. Integra
información contrapuesta y
ambigua que está en distintas
partes del texto. Interpreta el
texto considerando
información relevante y de
detalle para construir su
sentido global, valiéndose de
otros textos y reconociendo
distintas posturas y sentidos.
Lee diversos tipos de textos con
estructuras complejas, vocabulario
variado y especializado. Integra
información contrapuesta y ambigua
que está en distintas partes del
texto. Interpreta el texto
considerando información relevante
y de detalle para construir su sentido
global, valiéndose de otros textos y
reconociendo distintas posturas y
sentidos. Reflexiona sobre formas y
contenidos del texto y asume una
posición sobre las relaciones de
poder que este presenta. Evalúa el
uso del lenguaje, la validez de la
información, el estilo del texto, la
intención de las estrategias
discursivas y recursos
textuales. Explica el efecto del texto
en el lector a partir de su
conocimiento y del contexto
sociocultural en el que fue escrito.
DPSC
Formula
explicaciones
económicas
Formula
explicaciones económicas
Analiza la gestión de los recursos
económicos y financieros a diversas
escalas desde una perspectiva de
bienestar, reconociendo los derechos
del consumidor y las interrelaciones
y roles de los agentes económicos y
financieros. Asume una posición
crítica frente a las actividades de
producción, publicidad y consumo
que deterioran el ambiente y afectan
los derechos del consumidor.
Argumenta cómo el incumplimiento
de las responsabilidades tributarias y
la toma de decisiones financieras que
no consideran la atención de una
necesidad futura, afectan el bienestar
común. Explica el rol del Estado
44

como agente supervisor del sistema
financiero.
Ciencias
Indaga
científicamente
las causas de
un problema
identificado
Identifica un problema,
plantea una pregunta de
investigación y genera una
hipótesis.
Diseña estrategias para
comprobar una hipótesis y
experimenta, genera y
registra información.
Organiza y analiza la
información resultante de la
experimentación y comunica
lo investigado.
Analiza hechos, fenómenos, ciclos,
procesos o diversas situaciones
problemáticas del entorno local,
regional o internacional. Propone
preguntas e hipótesis verificables y
científicamente sustentadas que
establezcan relaciones entre las
variables. Propone y sustenta un
diseño de indagación que responde a
la pregunta de indagación. Analiza
las variables que intervienen en la
indagación, las controla, mide y
manipula adecuadamente. Organiza y
procesa los resultados en tablas de
doble entrada y/o gráficos de barras
y/o gráficos circulares y/o gráficos de
dispersión u otro formato. Concluye,
comunica y evalúa los resultados y el
proceso de la indagación
estableciendo relaciones de variables
y contrastando los datos obtenidos
con fuentes bibliográficas. Formular
nuevas preguntas de indagación.
45

Evaluación del proyecto integrado
• Para este proyecto, el producto final será a elección del estudiante y para ello se
propone tres opciones:
- Texto argumentativo y video
- Artículo periodístico y video
- Guion del video y video
El video, independientemente de la opción que elijan, será evaluado solo con la
rúbrica de Comunicación (Comunicación oral).
• A su vez, por las características propias del estándar 3 de Ciencias, se evaluará el diseño
de indagación, el cual será trabajado durante el proyecto. Este se evaluará mediante un
criterio de la rúbrica de Ciencias.
• Asimismo, en el área de Comunicación, el estándar de Comprensión de textos se
evaluará de manera sumativa con criterios de logro, los cuales se precisarán dentro de la
sesión en la que se implemente.
• Para evidenciar los aprendizajes logrados durante el proceso, se realizará un producto
formativo para recoger información de los logros y oportunidades de mejora del grupo,
para seguir trabajando en las necesidades identificadas. Por ello, es importante que se
brinde retroalimentación oportuna a este producto.
• La evaluación formativa del Proyecto Integrado la aplicará el docente a cargo de la
sesión y la revisión la realizarán los docentes de las tres áreas (DPSC, Ciencias o
Comunicación).
• Durante el desarrollo del proyecto, es necesario que se brinde retroalimentación a los
trabajos durante la clase sincrónica(principalmente) y de forma asincrónica(focalizados)
en el Google Classroom, en el menor tiempo posible, para que ellos puedan identificar
los aspectos de mejora y realizar los ajustes necesarios.
46

• Los bloques de la asesoría de la semana 4 podrán ser utilizados a criterio del docente,
ya sea para reforzar o culminar las actividades del día.
Conocemos de tu espíritu investigador; por ello, esperamos que realices una
investigación complementaria que enriquezca el desarrollo del proyecto. Recuerda siempre
tener presente la meta del día como la pregunta reto y asegurar los procesos que garanticen
el aprendizaje de los estudiantes.
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Sesión de aprendizaje
Énfasis en Ciencias
Meta de la sesión:
Calcular la concentración de oxígeno que requiere el organismo.

● Inicia la sesión virtual saludando a los estudiantes. Invítalos a recordar las reglas de
comunicación y su importancia para el logro de nuestros aprendizajes. Enseguida
recuerda el reto y explica brevemente la meta del día.
● Posteriormente, invítalos a responder a través del Jamboard la siguiente pregunta: ¿de
qué manera el saber calcular la concentración de oxígeno aportaría a una toma de
decisión dentro de la pregunta reto? Explica cómo.
● Luego de un tiempo genera un espacio interactivo donde compartan sus ideas;
asimismo, anda realizando una lectura de los que van escribiendo. Crea el Jamboard
con anticipación para brindar el link a los estudiantes.
● Menciónales que después de haber leído y realizado el trabajo interactivo nos podemos
dar cuenta de que la opiniones o ideas son diversas, por ello es importante conocer la
concentración del oxígeno, no solo a nivel de la naturaleza sino en el ámbito de salud.
Sabiendo ello, realiza la siguiente pregunta: ¿De qué manera el término saturación se
relaciona con la concentración de oxígeno en el organismo?
Crea las salas Zoom con anticipación y anímalos a encender su cámara para la
socialización en plenario.
● Posteriormente, con las respuestas brindadas, complementa las ideas de los estudiantes
acerca de la saturación del oxígeno en el organismo.
● Luego, tomando como punto de partida sus aportes, invítalos a familiarizarse con una
de las leyes que le permitirán conocer cómo calcular la concentración del oxígeno,
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teniendo como referencia sus métodos de obtención, que en una asesoría anterior se
debe tratar acerca de los métodos como, por ejemplo, la Ley de Henry.
Según la Ley de Henry:
“La cantidad de gas disuelta en un líquido a temperatura constante es
proporcional a la presión parcial del gas sobre el líquido.”

● Llevando ese enunciado a la parte aplicativa, se le presenta la ecuación, hagamos
mención que es importante familiarizarse y relacionar la importancia de conocer la ley
para la resolución de ejercicios con la toma de decisiones dentro del proyecto.

La ecuación de Henry:
Pi = kH· C M= P.K
Donde:
Pi: presión parcial del gas
C: concentración del gas (saturación)
kH: constante de Henry
M: molaridad

● Seguidamente, invítalos a observar cómo modelar un ejercicio, tomando como
referencia al oxígeno, ya que la Ley de Henry permite también conocer la concentración
de otros gases. Puedes preguntar allí: ¿De qué otros gases es necesario saber su
concentración?, ¿por qué? Desarrolla con ellos dos ejercicios que les permita
familiarizarse con la aplicación de la fórmula. Se adjunta una tabla de valores de la
constante K, de la Ley de Henry, para el oxígeno.
Constante de Henry: su unidad de expresión es (mol/L.atm):
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GAS 1°C 10°C 20°C 30°C 40°C
Oxígeno 2,55
x 104
3,27x
104
4,01
x 104
4,75
x 104
5,35 x
104

● Luego, indícales que realizarás el desarrollo de algunos ejercicios con el apoyo de ellos
(docente y estudiantes), pidiéndoles un trabajo interactivo.
Ejercicios planteados:
1. Calcula la concentración de oxígeno en parte por millón (ppm) en saturación y el
porcentaje de saturación, a una temperatura de 25 °C, a una presión de una atmósfera. La
concentración es de 5,1 ppm.
Rpta.: La concentración: 8,516 mg/L y el porcentaje es: 59,88% de saturación.
2. La constante de la Ley de Henry para el oxígeno es de 1,76x10-6 molal/mm Hg
cuando se disuelve en agua a 25 °C. ¿Cuál es la concentración de oxígeno en agua a 25 °C,
cuando la presión parcial de este gas es de 150 mmHg?
Rpta.: M= 2,64 x 10-4 molar
Resolución del ejercicio 1:
1. Calcula la concentración de oxígeno en parte por millón (ppm) en saturación y el
porcentaje de saturación, a una temperatura de 25 °C, a una presión de una atmósfera. La
concentración es de 5,1 ppm. (recordar que la presión parcial del O2 se obtiene de dividir
el porcentaje en la atmósfera entre 100).
Resolución:
Datos: P= 1 atm C= 5,1 ppm
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a) Fórmula: Pi= K.c; b) Despejamos “C” ;
C= Pi/k
Donde Pi es presión parcial; por lo tanto, debemos saber el valor:
Po2= P x Fr; Po2 = 1 atm. (0.21); Po2 = 0,21 atm
Reemplazamos
C= Pi/k
C= 0,21 atm/43800 atm
C= 4,75x 10-5mol O2/mol H2O
Nota: El valor de C se transforma en partes por millón (ppm) mg/L
4,75x 10-5mol O2/mol H2OX32gO2/1mol O2x 1g O2/1000 mg O2x1
mol de H2O/18g H2Ox 1g H2O/1ml H2Ox1000ml/1L H2O= 8,516 mg/L
Lo hallado corresponde al 100%, ahora hallamos el porcentaje de
saturación cuando el valor de su concentración es de 5,1 ppm:
8,516 mg/L ------------ 100%
5,1 mg/L -------------- X
X= 59,88% de saturación.

● Posteriormente, invítalos a trabajar en equipo, para que puedan resolver los ejercicios
que faltan de la ficha (en un tiempo de 5 minutos aprox.) e interpretar y comparar lo
obtenido con el porcentaje de saturación normal en las personas. Puedes apoyarte
respondiendo a la siguiente pregunta:
¿Qué piensas ahora, después de haber obtenido el resultado haciendo referente al proceso
de saturación y concentración del oxígeno en una persona sana, con problemas pulmonares
y en pacientes con Covid-19?
-Acompaña el trabajo de los estudiantes ingresando a las salas de Zoom o al documento
compartido. Atiende las consultas y ofrece tu apoyo para ayudar a lograr la actividad
esperada.
● Después, genera un espacio de diálogo y retroalimentación entre estudiantes, a partir de
la socialización de sus productos, a través de su pantalla. Complementa y aclara
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utilizando ejemplos.
● Cierra la sesión generando un espacio reflexivo al responder las siguientes preguntas:
¿En qué medida, conocer la saturación de oxígeno, te indica que no estás en un
proceso de hipoxia?, explica.

Importante:
El producto que los estudiantes subirán al CLASSROOM, en un solo
documento, es el siguiente:

-Ejercicios resueltos

Este documento de Word deberá llevar el título “Sesión 4”.

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Guía instructiva

Sesión 4 – Ficha de trabajo del estudiante

Meta del día:
Calcular la concentración de oxígeno que requieren para el organismo

● Te invito a responder a través del Jamboard la siguiente pregunta: ¿de qué manera el
saber calcular la concentración de oxígeno aportaría a una toma de decisión dentro de la
pregunta reto? Explica cómo.
● El docente te invitará a realizar un trabajo interactivo, y te invita a responder la
siguiente pregunta: ¿De qué manera el término saturación se relaciona con la
concentración de oxígeno en el organismo? Tu participación es activa e importante.

● Antes de conocer acerca de la aplicación de la Ley, el docente te invita a responder la
siguiente: ¿Tienen alguna idea de cómo se obtiene el oxígeno? Te invito a explicar.
Luego conocerás con el docente acerca de la Ley de Henry, con la cual conocerás cómo
hallar la concentración y porcentaje de saturación del oxígeno, nuestro elemento
estrella: “Oxigenín”

Te invito a resolver las actividades propuestas por tu docente con el fin de que
puedas conocer cómo se puede conocer la concentración de los gases, en este caso
del oxígeno

Recuerda seguir la indicación de tu docente durante la transmisión.
¡Éxitos el día de hoy!

Te invito a resolver las actividades propuestas por tu docente con el fin de que
puedas conocer cómo se puede conocer la concentración de los gases, en este caso
del oxígeno

Recuerda seguir la indicación de tu docente durante la transmisión.
¡Éxitos el día de hoy!
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● Para poder aplicar mi ley, menciona Henry Cavendish, debemos utilizar una fórmula
sencilla, que ahora te pido veas, ya que luego, con ayuda de tu docente, resolverán
algunos ejercicios.
La ecuación de Henry
Pi = kH · C M= P.K
Donde:
Pi: presión parcial del gas
C: concentración del gas (saturación)
kH: constante de Henry
M: molaridad

● Sabiendo ya el enunciado y la fórmula realizada por el científico Henry, la cual se usa
para poder hallar la concentración de un gas, el docente empezará desarrollando dos
ejercicios de los cinco que están en tu ficha de trabajo. Te invito a estar atento y
preguntar de manera adecuada cuando sea necesario. Hay algo importante que debes
saber: la constante “K” tiene valores específicos, cuya variable.
Constante de Henry: su unidad de expresión es (mol/L.atm)
GAS 1°C 10°C 20°C 30°C 40°C
Oxígeno 2,55x 104 3,27x 104 4,01 x 104 4,75 x 104 5,35 x 104

Solo
puedo
decir que

Sol
o puedo
decir que
“La cantidad de gas disuelta en
un líquido a temperatura constante es
proporcional a la presión parcial del gas
sobre el líquido.

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● Ejercicios:
1. Calcula la concentración de oxígeno en parte por millón (ppm) en saturación y el
porcentaje de saturación, a una temperatura de 25 °C, a una presión de una atmósfera.
La concentración es de 5,1 ppm.
Rpta.: La concentración: 8,516 mg/L y el porcentaje es: 59,88% de saturación.
2. La constante de la Ley de Henry para el oxígeno es de 1,76x10-6 molal/mm Hg cuando
se disuelve en agua a 25 °C. ¿Cuál es la concentración de oxígeno en agua a 25 °C,
cuando la presión parcial de este gas es de 150 mmHg? Rpta.: M= 2,64 x 10-4 molar.
● Culminada la explicación, el docente te invita a formar parte de tu grupo de trabajo para
el desarrollo de los ejercicios que aún faltan desarrollar y luego interpreta y compara,
teniendo en