Soluciones Quimicas

Objetivos.

- Identificar los componentes de una Solución Químicas.

- Calcular la concentración de una solución expresada como: porcentaje de masa de soluto en masa de solución (% m/m), porcentaje de masa de soluto en volumen de solución (% m/v), porcentaje de volumen de soluto en volumen de solución (% v/v), Molaridad (M) y partes por millón (ppm).

Las Soluciones Químicas

Las soluciones Químicas son mezclas homogéneas de dos o más componentes entre los que existe interposición molecular. Esto quiere decir, que dos o más sustancias pueden interactuar dispersándose unas en otras a nivel molecular.

Una solución consta de dos partes: una dispersante, llamada disolvente y que es la que se encuentra en mayor proporción; y la otra dispersa, llamada soluto que es la que se encuentra en menor proporción.

Las soluciones pueden existir en fase sólida, líquida o gas, pero generalmente están referidas al líquido que se obtiene al difundir un sólido, líquido o gas en otro líquido.

La forma en que se puede establecer cuantitativamente la proporción de mezcla, se denomina concentración de una solución y se puede expresar de variadas maneras, siendo las más usadas:

1.- Porcentaje de masa de soluto en masa de solución, % m/m.

2.- Porcentaje de masa de soluto en volumen de solución, % m/v.

3.- Porcentaje de volumen de soluto en volumen de solución, % v/v.

4.- Molaridad, M.

5.- Partes por millón, ppm.

1.- Porcentaje de masa de soluto en masa de solución, % m/m: Representa la cantidad en gramos de soluto que hay en 100 gramos de solución.

masa de soluto

% m/m = X 100 % (1)

masa de soluto + disolvente

Ejemplo: Se disuelven 50.0 gramos de alcohol etílico (CH3CH2OH) en 150.0 g de agua. ¿Cuál es el porcentaje en masa de la solución?

Respuesta: De acuerdo a la expresión (1), la relación se completa como sigue:

50.0 g CH3CH2OH

% m/m = X 100 % = 25.0 %

(150.0 + 50.0) g solución

Finalmente la concentración de la solución: c = 25.0 % m/m.

2.- Porcentaje de masa de soluto en volumen de solución, % m/v : Expresa la cantidad en gramos de soluto que hay en 100 mL de solución.

masa soluto

% m/v = X 100 % (2)

volumen solución

Ejemplo: Se mezcla 30.0 g de Cloruro de potasio (KCl) en agua, formándose una solución de 150 mL. ¿Cuál es la concentración porcentual de masa en volumen de la solución?.

Respuesta: De acuerdo a la expresión (2), se debe reemplazar la masa de soluto y el volumen total de la solución obtenida:

30.0 g KCl

% m/v = X 100 % = 20.0 %

150 mL solución

Finalmente la concentración de la solución: c = 20.0 % m/v.

3.- Porcentaje de volumen de soluto en volumen de solución, % v/v: Expresa los cm3 o mL de soluto que hay en 100 cm3 o mL de solución. Se utiliza para determinar la concentración de una solución formada por solutos y disolventes líquidos.

volumen soluto

% v/v = X 100 % (3)

volumen soluto + disolvente

Ejemplo: Se disuelven 50.0 mL de alcohol etílico (CH3CH2OH) en 150.0 mL de agua. ¿Cuál es el porcentaje en volumen de la solución?

Respuesta: De acuerdo a la expresión (3), la relación se completa como sigue:

50.0 mL CH3CH2OH

% v/v = X 100 % = 25 %

(150.0 + 50.0) mL solución

Finalmente la concentración de la solución: c = 25.0 % v/v.

4.- Molaridad, M: Expresa la cantidad de mol de soluto existente por litro de solución. Luego una solución que contiene 1.0 mol de soluto por cada litro de ella, se denomina solución 1.0 molar y se escribe 1.0 M.

Moles de soluto

M = (4)

Litros de solución

Ejemplo: Se prepara una solución disolviendo 30.0 g de yoduro de potasio (KI) en agua hasta completar 100 mL (0.100 L) de solución. Determinar la molaridad de la solución.

Respuesta: De acuerdo a la expresión (4) se debe calcular la cantidad de materia o mol de KI que constituyen 30 0 g de la sal. Lo primero es determinar la Masa molecular o Masa molar del KI (MKI), observando la tabla periódica de los elementos químicos:

MKI = masa atómica del K (Mk) + masa atómica del I (MI)

MKI = 39.102 g/mol + 126.904 g/mol = 166.006 g/mol

Esto quiere decir que un mol de KI masa 166.006 g. Por lo tanto, para calcular la cantidad de moles que constituyen 30.0 g de KI :

masa KI 30.0 g KI

n° moles KI = = = 0.181 mol KI

MKI 166.006 g

Entonces para calcular la molaridad utilizando la expresión (4):

0.181 mol de KI

M = = 1.81 M

0.100 L

Finalmente la concentración molar de la solución es: c = 1.81 M

5.- Partes por millón, ppm: Expresa la cantidad de miligramos (mg) de soluto por litro de solución. Corrientemente, este tipo de expresión de la concentración, se utiliza para soluciones gaseosas en las que se encuentra uno o varios componentes volátiles y/o particulado en suspensión, como polvos y humos.

masa en mg de soluto

ppm = (5)

1.0 L de solución

Ejemplo: En una habitación de 3.00 m x 3.00 m y una altura de 2.10 m, se detectó la presencia de polvo en suspensión, finamente dividido. Este, al ser aislado, pesó 12.65 g. ¿Cuál era la concentración del polvo en suspensión en ppm?.

Respuesta: De acuerdo a la expresión (5), se debe calcular el volumen total de la habitación en litros y determinar la masa de polvo en mg.

Entonces, para el volumen total, Vt:

Vt = 3.00 m x 3.00 m x 2.10 m = 18.9 m3 , pero 1.0 m3 = 1000 L = 1.0 x 103 L

Por lo tanto: Vt = 18.9 m3 (1.0 x 103 L/ m3) = 18.9 x 103 L

Luego, para el polvo: m = 12.65 g , pero 1.0 g = 1000 mg = 1.0 x 103 mg

Por lo tanto: m = 12.65 g (1.0 x 103 mg/g) = 12.65

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