EXPRESIÓN DE LA CONCENTRACIÓN DE UNA SOLUCIÓN DESDE EL PUNTO DE VISTA QUÍMICO: MOLARIDAD, MOLALIDAD, FRACCIÓN MOLAR Y NORMALIDAD

PCP-IEH-2020-4°AÑO-INTRODUCCIÓN A LA QUÍMICA

ACTIVIDAD N°8-SOLUCIONES (II)

 EXPRESIÓN DE LA CONCENTRACIÓN DE UNA SOLUCIÓN DESDE EL PUNTO DE VISTA QUÍMICO: MOLARIDAD, MOLALIDAD, FRACCIÓN MOLAR Y NORMALIDAD

A) MOLARIDAD:

        La molaridad (M), o concentración molar, indica la cantidad de moles de soluto por cada litro de solución. Por ejemplo, si se disuelven 0,5 moles de soluto en 1000 mL de solución, se tiene una concentración de ese soluto de 0,5 M (0,5 molar). Para preparar una solución de esta concentración habitualmente se disuelve primero el soluto en un volumen menor, por ejemplo 300 mL, y se traslada esa disolución a un matraz aforado, para después enrasarlo con más solvente hasta los 1000 mL.

[pic 1]

        Es el método más común de expresar la concentración en química, sobre todo cuando se trabaja con reacciones químicas y relaciones estequiométricas. Sin embargo, este proceso tiene el inconveniente de que el volumen cambia con la temperatura, porque así lo hace la densidad de la solución.

B) MOLALIDAD

        La molalidad (m) indica el número de moles de soluto que contiene un kilogramo de solvente. Para preparar soluciones de una determinada molalidad, no se emplea un matraz aforado como en el caso de la molaridad, sino que se puede hacer en un vaso de precipitados y pesando con una balanza analítica, previo peso del vaso vacío para poderle restar el correspondiente valor.

[pic 2]

        La principal ventaja de este método de medida respecto a la molaridad es que como el volumen de una solución depende de la temperatura y de la presión, cuando estás cambian, el volumen cambia con ellas. Gracias a que la molalidad no está en función del volumen, es independiente de la temperatura y la presión, y puede medirse con mayor precisión. Es menos empleada que la molaridad pero igual de importante.

C) FRACCIÓN MOLAR DE SOLUTO Y FRACCIÓN MOLAR DE SOLVENTE: (Xst y Xsv)

        Se define a la fracción molar de soluto como el cosciente entre los moles de soluto y los moles totales (moles de soluto + moles de solvente) presentes en la solución

Xst = moles st / (moles st + moles sv)

        Se define a la fracción molar de solvente como el cosciente entre los moles de solvente y los moles totales (moles de soluto + moles de solvente) presentes en la solución

Xst = moles sv / (moles st + moles sv)

        En cualquier solución la suma de las fracciones molares de cada componente es igual a 1 por lo que en una solución binaria:

Xst + Xsv = 1

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ACTIVIDAD N°1: ¿Está seguro que Xst + Xsv = 1? Justifique

D) NORMALIDAD (N):

        Definimos así a la relación entre el número de equivalentes del soluto y 1 litro de solución.

N = n°equiv st/litro de sc

Así como definimos la masa molar como la masa de 1 mol expresada en g, podemos definir la masa equivalente como la masa de 1 equivalente químico expresada en g, Podemos calcular la masa equivalente de la siguiente forma:

Masa equivalente = Masa molar/ n

donde “n” puede tomar diferentes valores según el uso que se le dé a la solución. Si la solución involucra un ácido como soluto y se utiliza en un proceso ácido-base, n será el número de moles de cationes H+ que puede liberar 1 mol del ácido. Si la solución involucra una base, n será el número de moles de aniones OH- que se pueden liberar por mol de base o el número de moles de H+ que puede tomar 1 mol de base. Si la solución involucra una sal, “n” será el número total de cargas totales positivas o negativas obtenidas al disociar la sal.

        Por ejemplo, la masa molar del ácido sulfúrico (H2SO4) es de 98g/mol por lo que la masa de 1 mol de H2SO4 es de 98g. La masa equivalente del ácido sulfúrico se puede definir de dos maneras:

a) H2SO4 + NaOH → NaHSO4 + H2O   se pierde 1 sólo mol de H+ por lo que n = 1 y entonces  la masa equivalente del  H2SO4 será 98/1 = 98g/equivalente por lo que la masa de 1 equivalente de H2SO4 en este caso será de 98g.

b) H2SO4 + 2 NaOH → Na2SO4 + 2 H2O   se pierden 2 moles de H+ por lo que n = 2 y entonces  la masa equivalente del  H2SO4 será 98/2 = 49g/equivalente por lo que la masa de 1 equivalente de H2SO4 en este caso será de 49g.

EJERCICIOS:

1) Determinar la molaridad, la normalidad, la molalidad y la fracción molar de soluto de una solución formada al disolver 12 g de Ca(OH)2 en 200 g de agua, si la densidad de esta solución es 1050Kg/m3.

Rta:   0,80 M  1,6N  0,81m   Xst = 0,014.

2) 100 g de H2SO4 se encuentran disueltos en 500 g de solución acuosa de densidad 1,120 g/cm3. Calcular la molaridad , la normalidad, la molalidad y fracción molar del soluto y del solvente.

Rta: : 2,29M    4,58N  2,55m      Xst = 0,044    Xsv  = 0,956.

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