Unidades físicas de concentración-normalidad, molaridad

Unidades físicas de concentración.

Porcentaje en peso. Se refiere a la masa del soluto contenida en 100 unidades de peso de la disolución.

Su expresión matemática: 

 %en peso= Gramos del soluto / Gramos de disolución X100

Recuerda, que la masa de la disolución = masa del soluto + masa del disolvente

Veamos un ejemplo.

Determina el porcentaje en peso del hidróxido de calcio Ca (OH)2 en una disolución que se prepara disolviendo 12 gramos de Ca (OH)2 en 150 g de agua.

Primero debemos calcular la masa de la disolución.

12 gramos de Ca (OH)2 + 150 gramos de disolvente (agua) = 162 g de disolución de Ca (OH)2

Sustituimos en la fórmula:

% en peso = 12 g de Ca (OH)2   / 163 gramos de disolución X100

% en peso = 7.40 % de Ca (OH)2  en la disolución.

Porcentaje en volumen. Se refiere al volumen del soluto contenido en 100 unidades de volumen de la disolución.

Esta forma de expresar la concentración sólo se aplica cuando el soluto y el disolvente son gases o líquidos.

Su expresión matemática: 

 % en volumen = mililitros de soluto / mililitros de disolución X100

Recuerda, que el volumen de la disolución = volumen del soluto + volumen del disolvente

Ejemplo 1.

¿Cuál es el porcentaje en volumen de una disolución preparada con 40 ml de CH3OH disueltos en agua hasta un volumen de 120 ml.?

 Sustituimos en la fórmula:

% en volumen = mililitros de soluto / mililitros de disolución X100

% en volumen= 40 ml de CH3OH / 120 ml    100 = 33%

Ejemplo 2.

Se tienen 150 ml de una disolución al 36 % en volumen de ácido sulfúrico H2SO4 a una temperatura de 25 °C. ¿Cuál es el volumen del H2SO4 en la solución?

Sustituimos en la fórmula:

% en volumen = mililitros de soluto / mililitros de disolución X100

36 % = X (100) / 150 ml

X = (36 %) (150 ml) / 100

X= 54 ml de H2SO4 

Partes por millón (ppm).

También es frecuente expresar las concentraciones de los solutos que se hayan muy diluidos en partes por millón.

Las ppm se refieren a las partes en peso del soluto que se encuentran contenidas en un millón de partes iguales de la solución.

Su expresión matemática: 

ppm = (gramos de soluto / gramos de disolución) X 1 000 000 

Ejemplo

Una muestra de agua contiene 0.05 gramos de iones fluoruro en 825 gr de solución. Calcula las partes por millón del ion fluoruro en la muestra.

ppm = (gramos de soluto / gramos de disolución) X 1 000 000 

ppm = (0.05 gramos / 825 gr de disolución) X 1 000 000 = 60.6 ppm

Unidades químicas de concentración.

Molaridad, se refiere al número de moles de soluto disueltos en un litro de disolución.

 Su expresión matemática.

Molaridad (M) = Moles del soluto  / Litros de disolución.

El mol es la unidad química que mide la cantidad de materia, por lo que los moles de cualquier sustancia no se pueden pesar, entonces es necesario utilizar los gramos.

El número moles de soluto  = masa del soluto en gramos / masa molar del soluto.

Ejemplo.

Calcula la molaridad (M) de una disolución que se prepara disolviendo 1.36 de HCl en agua suficiente hasta tener 26.8ml de disolución.

Primero convertimos los gramos de HCl a moles y los mililitros de la disolución a litros.

El número moles de soluto = masa del soluto en gramos / masa molar del soluto.

n = 1.36 g de HCl / 36.5g/mol

 n = 0.0372 mol de HCl

Convertimos los mililitros a litros. 26.8 ml = 0.0268 L

Como ya tenemos los datos en los términos requeridos, sustituimos la fórmula.

Molaridad (M) = Moles del soluto  / Litros de disolución.

M = 0.0372 moles de HCl / 0.0268 L

M = 1.38 M

 Normalidad (N), se refiere al número de gramo–equivalente de soluto en un litro de disolución.

Su fórmula matemática es:

N = m / (V x Peq.)

De dónde m = masa del soluto en gramos

                   V = Volumen de la disolución en litros

                    Peq. = peso equivalente del soluto (g/g-eq.)

                   N = g-eq. / L

El peso equivalente (Peq.) El peso equivalente de una sustancia es la masa en gramos de un equivalente de dicha sustancia y puede corresponder a la masa molar de la sustancia o una fracción sencilla de esta. El peso equivalente se determina de acuerdo con el número de átomos de hidrógeno o iones hidroxilo contenidos en una molécula de sustancia que, intervienen en una reacción. También se refiere al número de valencia del metal en una sal.

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