Quimica Analitica

“UNIDADES DE CONCENTRACIÓN ”

Concentración de una solución: La concentración de una solución lo da el número de moléculas que tenga que tenga el soluto de una sustancia y el número de moléculas que tiene el resto de la sustancia.

Para que una reacción química se lleve a cabo de forma eficiente, es necesario que las entidades que van a reaccionar (átomos, iones o moléculas), se encuentren en contacto.

En el caso de los sólidos, sus moléculas se mantienen unidas entre sí, y no entran en contacto con moléculas de otros sólidos, a excepción de las moléculas superficiales, esto tiene como consecuencia, que las reacciones químicas entre sólidos, sean en general muy lentas; sin embargo, si los sólidos que van a reaccionar, se disuelven previamente en un disolvente adecuado, sus moléculas se separan e incluso se disocian en sus iones correspondientes, favoreciendo con ello el contacto con los iones o moléculas de algún otro compuesto, lo que permite que la reacción se lleve a cabo a mayor velocidad.

establecer relaciones entre las cantidades de soluto y disolvente, o soluto y disolución, a estas relaciones se les conoce como unidades de concentración

las siete unidades de concentración más comúnmente usadas, que son: molaridad, molalidad, fracción molar, porcentaje masa-masa, porcentaje volumen-volumen, porcentaje masa-volumen y normalidad.

Existen distintas formas de decir la concentración de una solución, pero la más utilizada es: molaridad (M).Además se utilizan otras como Normalidad (N), Molalidad (m), % en volumen-volumen, % en peso-peso, % en peso-volumen

MOLARIDAD (M).

Se define como la cantidad de sustancia de soluto, expresada en moles, contenida en un cierto volumen de solución, expresado en litros, es decir:

Cuando en la disolución se tiene más de un soluto, cada soluto tendrá su respectiva molaridad;

Se llama molaridad al cociente que resulta de dividir la cantidad de moles de soluto (n soluto), entre la cantidad de litros de disolución (n disolución).

Ejemplo

Para conocer la molaridad (M) de una solución que se ha preparado disolviendo 70 g de cloruro de sodio (NaCl) hasta obtener 2 litros de solución, hay que calcular:

El número de moles de NaCl; como la masa molar del cloruro de sodio es la suma de las masas atómicas de sus elementos,

Es decir, 23 + 35,5 = 58,5 g/mol,

El número de moles será70/58,5 = 1,2

M = 1,2/2= 0,59 M (0,59 molar).

Como usar esta formula

Formas de despejar la formula

MOLALIDAD (m). Se llama molaridad al cociente que resulta de dividir la cantidad de moles de soluto (n soluto), entre la cantidad de kilogramos de disolvente (kg disolvente).

Aquí, de forma análoga al caso de la molaridad, cuando en la disolución se tiene más de un soluto, cada soluto tendrá su respectiva Molalidad.

La Molalidad (m) es el número de moles de soluto por kilogramo de disolvente. Para preparar disoluciones de una determinada Molalidad en un soluto, 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.

Es menos empleada que la molaridad, aunque puede medirse con mayor precisión y además no importan en este caso los cambios de temperatura.

Ejemplo

Supongamos que se nos encarga preparar una disolución de etanol (PM=46g/mol) 1.3m. En otras palabras, la disolución que preparemos deberá contener 1.3 moles de etanol por cada kg de agua.

Figura 1: esquema de la disolución 1.3m de etanol en agua.

Como se muestra en la figura 1, por cada kg de disolvente (por cada 1000g de agua) en la disolución hay 1.3 moles de etanol, o lo que es lo mismo, 59.8g de etanol.

Este esquema nos permite también visualizar la relación másica entre soluto y disolución: por cada 1000g de disolvente tendremos 59.8g de soluto y por lo tanto 1059.8g de disolución.

Cuando se manejan molalidades es altamente recomendable realizar un esquema de este tipo, ya que la relación másica entre soluto y disolución (fracción másica) será necesaria para calcular las masas de soluto y disolvente.

Se nos tendrá que decir también cuánta disolución habrá que preparar. Lo habitual en estos casos es que se nos diga la masa (y no el volumen) de disolución necesaria. Supongamos que se nos pidiera preparar 300g de disolución, y calculemos las masas de soluto y disolvente que habría que pesar y mezclar.

En conclusión, para preparar 300g de disolución 1.3m de etanol en agua habría que pesar 16.928g de etanol y mezclarlos con 283.072g de agua.

Comprobemos que el cálculo ha sido correcto calculando la Molalidad de una disolución preparada mezclando ambas masas.

Como vemos, se pondría el número de moles de etanol en el numerador y la masa de agua, en kg, en el denominador. Volvemos a obtener la molalidad de partida, por lo tanto concluimos que nuestro cálculo era correcto.

Como conclusión de este apartado: cuando se nos encarga preparar una disolución de una cierta Molalidad, esta variable deberá transformarse en fracción másica. De este modo se podrán hallar las masas de disolvente y soluto necesarias.

CONVERSIÓN DE UNIDADES ENTRE M Y M

Veamos en este apartado cómo se puede obtener la molalidad de una disolución conociendo su molaridad y viceversa. Comparemos ambas variables:

Como puede verse, en ambos casos tenemos el mismo numerador, pero el denominador es diferente. Consecuentemente, la transformación de una variable en otra radica en transformar el volumen de disolución en masa de disolvente o viceversa.

Para poder relacionar el volumen de disolución con la masa de disolvente es necesario conocer dos propiedades de la disolución:

• Densidad: relaciona el volumen de disolución con la masa de disolución

• Fracción másica: relaciona la masa de disolución con la masa de soluto (y por tanto también con la de disolvente, que será la masa de la disolución menos la de soluto).

En realidad cuando se conoce M o m de una disolución, su fracción másica es sencilla de obtener.

Veamos un ejemplo de conversión de molaridad en molalidad .

Se parte de una disolución 2.3M de sacarosa (PM = 342g/mol) en agua. Hallemos su molalidad sabiendo que su densidad es 1.3g/ml.

El esquema de la figura 2 te ayudará a comprender

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