9.º gradoRuta de edumaterial
Qué vas a aprender
- Relacionar balances de soluto con concentraciones y cambios de las condiciones.
- Distinguir rapidez de disolución, solubilidad y concentración de la fase líquida.
Antes de empezar
- Leer registros, proporciones y unidades; separar datos de conclusiones.
- Revisar la definición y el procedimiento de esta lección antes de aplicar su modelo.
Elegir el denominador y seguir el soluto
Una solución es una mezcla homogénea con soluto distribuido en el solvente. La masa de solución incluye ambos componentes. La concentración compara una cantidad de soluto con una cantidad de solución o de solvente; cambiar el denominador cambia la magnitud que se informa.
El porcentaje en masa es 100 × masa de soluto / masa de solución. El porcentaje en volumen es 100 × volumen de soluto / volumen final de solución, bajo la convención de preparación indicada. El volumen final debe medirse: los volúmenes iniciales de líquidos no tienen por qué ser aditivos.
La molaridad M = n de soluto / litros de solución. La molalidad m = n de soluto / kilogramos de solvente. n se expresa en moles, una unidad de cantidad de sustancia. Si se da masa de soluto y masa molar, n = masa / masa molar; no sustituimos masa por volumen.
Si un recipiente cerrado cambia de temperatura sin perder material ni reaccionar, conserva cantidades de soluto y solvente, pero puede cambiar su volumen. Por eso molaridad y molalidad pueden responder de forma diferente. Evaporación, reacción o separación de un precipitado obligan a revisar el balance.
La solubilidad expresa la cantidad máxima que puede disolverse en unas condiciones. La rapidez de disolución indica cuánto tarda un proceso: agitar puede acelerarlo sin aumentar el límite. Un dato en gramos por 100 g de solvente no es un porcentaje en masa de solución.
Una solución saturada contiene el máximo disuelto para esas condiciones, en equilibrio. Si queda sólido sin disolver, la masa añadida no coincide con la masa disuelta. Al enfriar, un cambio de solubilidad puede separar soluto; para calcular la concentración de la fase líquida se excluye el sólido separado.
Los datos de estas lecciones son simulados. No son instrucciones para preparar mezclas reales ni recomendaciones de consumo. Las cuentas de masa suponen ausencia de reacción y pérdidas; las de volumen usan la medida final declarada.
- Concentración
- Relación cuantitativa cuyo numerador, denominador y unidades deben indicarse. Dos valores numéricos iguales en escalas distintas no garantizan composiciones iguales.
Del dato a una explicación comprobable
- Identifica soluto, solvente y fase que se analiza.
- Escribe la fórmula con su denominador y convierte unidades antes de dividir.
- Comprueba conservación, temperatura y material separado; explica qué cambio de concentración se puede deducir.
Compara sin perder las condiciones
| Expresión | Numerador | Denominador |
|---|---|---|
| % en masa | Masa de soluto | Masa de solución |
| % en volumen | Volumen de soluto según la convención | Volumen final de solución |
| Molaridad | Moles de soluto | Litros de solución |
| Molalidad | Moles de soluto | Kilogramos de solvente |
Un ejemplo resuelto
Una solución contiene 12 g de soluto y 108 g de agua. Se retiran por evaporación solo 20 g de agua, sin reacción ni pérdida de soluto. Todo el soluto permanece disuelto y no aparece sólido. ¿Cómo cambia el porcentaje en masa?
- Al inicio hay 120 g de solución: 100 × 12/120 = 10 %.
- Quedan 88 g de agua y 100 g de solución.
- El porcentaje final es 12 %, no 12/88 × 100: 88 g es la masa de solvente.
La concentración aumenta de 10 % a 12 % en masa.
Revisa esta inferencia
Toda cantidad de soluto añadida forma parte de la concentración de la solución.
Hay que distinguir soluto añadido y soluto realmente disuelto.
Un sólido separado no se cuenta como parte de la fase líquida homogénea.
Pon a prueba el modeloPrueba otro caso
Una solución homogénea contiene 6 g de soluto y tiene masa total de 60 g. No hay pérdidas ni reacción y todo el soluto permanece disuelto. Se necesita llevarla al 4 % en masa añadiendo únicamente agua. Ajusta masa final de solución y masa de agua que debe añadirse, en gramos enteros. Ajusta los dos balances de masa.
Otra solución tiene masa total de 80 g y concentración del 5 % en masa. El soluto no es volátil; solo sale agua y no aparece sólido. Se evapora agua hasta alcanzar 8 % en masa. Ajusta masa final de solución y masa de agua retirada, en gramos enteros. Reconstruye el balance después de concentrar.
Solución accesible sin interacción
Respuesta: Masa final de solución (g): 150; Agua añadida o retirada (g): 90
El soluto conservado es 6 g: masa final 6/0,04=150 g, agua añadida 150−60=90 g.
Respuesta: Masa final de solución (g): 50; Agua añadida o retirada (g): 30
Soluto inicial 80×0,05=4 g; masa final 4/0,08=50 g; sale 30 g de agua.
A 25 °C el límite de solubilidad es 25 g de soluto por 100 g de agua; dos recipientes tienen cada uno 30 g de soluto y 100 g de agua. Los dos permanecen a esa temperatura y sin pérdidas; solo uno se agita. Tras 1 minuto se observan 22 g disueltos en el agitado y 15 g en el quieto; no se ha alcanzado el equilibrio. Evalúa si el ensayo prueba que agitar eleva la solubilidad. Predice cuánto sólido quedará en cada uno al llegar al equilibrio y qué dato permite separar rapidez y límite.
Solución accesible sin interacción
- Comparar lo observado al minuto con la condición de equilibrio antes de evaluar la afirmación sobre agitación.
- Calcular por separado la masa disuelta y la masa sólida prevista al equilibrio en ambos recipientes, usando las condiciones del caso.
- Proponer qué seguimiento permitiría contrastar el límite de disolución.
Respuesta: Se aceptan paráfrasis, notaciones equivalentes y otro orden de razonamiento que cumplan todos los criterios. Fracciones, porcentajes y decimales equivalentes son válidos; conserva unidades y sentido cuando proceda. Un ejemplo de respuesta no es una cadena obligatoria. La revisión es semántica por autoevaluación o docente, no por igualdad literal. Los datos tempranos apoyan mayor rapidez en el agitado; no mayor solubilidad. Al equilibrio ambos disuelven 25 g y dejan 5 g de sólido. Se necesita seguirlos hasta equilibrio a la misma temperatura.
Las cantidades tempranas no son límites; el límite común predice el estado final.
- Relación cuantitativa cuyo numerador, denominador y unidades deben indicarse. Dos valores numéricos iguales en escalas distintas no garantizan composiciones iguales.
- Hay que distinguir soluto añadido y soluto realmente disuelto.
- Una explicación necesita relacionar evidencias y conservar las condiciones del modelo.
Compruébalo ahora
Se toman 100 g de una solución al 10 % en masa de un soluto. Ambas soluciones usan el mismo soluto y solvente; al mezclarlas no hay reacción, pérdidas ni precipitado. Se añaden 200 g de otra solución al 4 % en masa. Una etiqueta propuesta dice «6 % en masa». Decide si la etiqueta corresponde a la mezcla y evalúa el procedimiento de promediar simplemente 10 % y 4 %.
Ver solución explicada
- Recuperar 10 g y 8 g de soluto, sumar 18 g en 300 g y obtener 6 % en masa.
- Explicar que promediar 10 % y 4 % sin ponderar las masas daría 7 % y no representa esta mezcla.
Respuesta: Se aceptan paráfrasis, notaciones equivalentes y otro orden de razonamiento que cumplan todos los criterios. Fracciones, porcentajes y decimales equivalentes son válidos; conserva unidades y sentido cuando proceda. Un ejemplo de respuesta no es una cadena obligatoria. La revisión es semántica por autoevaluación o docente, no por igualdad literal. Criterios: Recuperar 10 g y 8 g de soluto, sumar 18 g en 300 g y obtener 6 % en masa. Explicar que promediar 10 % y 4 % sin ponderar las masas daría 7 % y no representa esta mezcla. Modelo orientativo: Solutos 10 g y 8 g; total 18 g de 300 g: 6 %. La etiqueta sirve. Promedio simple sería 7 %, equivocado porque masas son diferentes.
Ponderar las masas de las dos soluciones y conservar sus solutos, sin promedio simple.
Un recipiente cerrado tiene 0,20 mol de soluto en 0,50 L de solución a la temperatura inicial. No hay reacción, pérdida de material ni precipitado al calentarlo. Contiene 0,40 kg de solvente; al calentarse el volumen final es 0,52 L. Compara la molaridad inicial y final y la molalidad antes y después. Explica qué magnitud sirve para expresar la composición sin depender de este cambio de volumen. Redondea M a tres decimales.
Ver solución explicada
- Obtener M inicial 0,400 mol/L y final 0,385 mol/L a tres decimales; valor exacto final 5/13 mol/L.
- Obtener m = 0,50 mol/kg en ambos estados y atribuir la diferencia de M al cambio de volumen, no a pérdida de soluto.
- Elegir molalidad para la comparación que conserva la masa del solvente en este caso.
Respuesta: Se aceptan paráfrasis, notaciones equivalentes y otro orden de razonamiento que cumplan todos los criterios. Fracciones, porcentajes y decimales equivalentes son válidos; conserva unidades y sentido cuando proceda. Un ejemplo de respuesta no es una cadena obligatoria. La revisión es semántica por autoevaluación o docente, no por igualdad literal. Criterios: Obtener M inicial 0,400 mol/L y final 0,385 mol/L a tres decimales; valor exacto final 5/13 mol/L. Obtener m = 0,50 mol/kg en ambos estados y atribuir la diferencia de M al cambio de volumen, no a pérdida de soluto. Elegir molalidad para la comparación que conserva la masa del solvente en este caso. Modelo orientativo: M inicial 0,400 mol/L; final 0,20/0,52=0,385 mol/L redondeada. m=0,20/0,40=0,50 mol/kg ambas veces. La composición en molalidad conserva el denominador de masa.
Cruzar cantidad conservada con volumen cambiante y masa de solvente fija distingue dos escalas.
A 40 °C pueden disolverse hasta 40 g de un soluto por 100 g de agua; se mezclan 30 g de soluto con 100 g de agua a esa temperatura. El sistema no pierde masa y llega al equilibrio al enfriarse. A 20 °C el límite es 20 g por 100 g de agua. Se separa el sólido que aparece. Predice la masa de sólido separado y el porcentaje en masa de la solución líquida a 20 °C. Explica por qué no se usa toda la masa añadida como soluto de esa fase. Redondea el porcentaje a una décima.
Ver solución explicada
- Reconocer disolución de los 30 g a 40 °C y límite de 20 g disueltos a 20 °C; separar 10 g de sólido.
- Obtener 120 g de fase líquida y concentración 16,7 % en masa a una décima; exacto 50/3 %.
- Excluir el sólido separado del numerador y del denominador de la fase líquida.
Respuesta: Se aceptan paráfrasis, notaciones equivalentes y otro orden de razonamiento que cumplan todos los criterios. Fracciones, porcentajes y decimales equivalentes son válidos; conserva unidades y sentido cuando proceda. Un ejemplo de respuesta no es una cadena obligatoria. La revisión es semántica por autoevaluación o docente, no por igualdad literal. Criterios: Reconocer disolución de los 30 g a 40 °C y límite de 20 g disueltos a 20 °C; separar 10 g de sólido. Obtener 120 g de fase líquida y concentración 16,7 % en masa a una décima; exacto 50/3 %. Excluir el sólido separado del numerador y del denominador de la fase líquida. Modelo orientativo: Todo se disuelve a 40 °C; a 20 °C quedan disueltos 20 g y separados 10 g. Masa líquida 120 g; concentración 20/120×100=16,7 %. El sólido no es parte de esa fase.
Aplicar dos límites de solubilidad y reconstruir masa de la fase líquida.
El procedimiento A usa 20 mL de un soluto líquido y añade agua hasta medir 100 mL de solución. Se emplea la convención % en volumen = volumen inicial de soluto / volumen final de solución × 100, sin reacción. El procedimiento B usa los mismos 20 mL de soluto, añade 100 mL de agua y mide 118 mL de solución. Elige qué procedimiento corresponde a una etiqueta de 20 % en volumen. Calcula el porcentaje del otro a una décima y evalúa la afirmación «los volúmenes de partida se suman».
Ver solución explicada
- Elegir A para 20 % en volumen y obtener B = 16,9 % a una décima (exacto 1000/59 %).
- Explicar que 100 mL de agua no son 100 mL finales de solución y que 118 mL medidos refutan aditividad 120 mL para este caso.
Respuesta: Se aceptan paráfrasis, notaciones equivalentes y otro orden de razonamiento que cumplan todos los criterios. Fracciones, porcentajes y decimales equivalentes son válidos; conserva unidades y sentido cuando proceda. Un ejemplo de respuesta no es una cadena obligatoria. La revisión es semántica por autoevaluación o docente, no por igualdad literal. Criterios: Elegir A para 20 % en volumen y obtener B = 16,9 % a una décima (exacto 1000/59 %). Explicar que 100 mL de agua no son 100 mL finales de solución y que 118 mL medidos refutan aditividad 120 mL para este caso. Modelo orientativo: A es 20 %. B es 20/118×100=16,9 %. El volumen medido 118 no es 20+100=120; se debe completar hasta el volumen final.
Distinguir medir volumen final de añadir volumen de solvente, contrastando la no aditividad.
Alineación curricular y fuentes
- DBA Ciencias Naturales V.1 (2016), grado 9.º, número 3. Selección parcial; páginas impresas 31. · Derechos Básicos de Aprendizaje: Ciencias Naturales, V.1
- EBC (2006), Ciencias Naturales, banda 8.º–9.º, páginas impresas 138–139. Código EBC de localización editorial, no numeración oficial. Correspondencia temática de la banda; la secuencia concreta de grado 9.º se fija por el DBA indicado. · Estándares Básicos de Competencias en Lenguaje, Matemáticas, Ciencias y Ciudadanas: Guía sobre lo que los estudiantes deben saber y saber hacer con lo que aprenden
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