Concentración de una Disolución





La concentración de una disolución es una magnitud que relaciona cantidades de soluto con cantidades de disolución o, según los casos, de disolvente.

Las unidades de concentración más usuales son: % de peso en peso (% p/p); % de peso en volumen (% p/v); % de volumen en volumen (% v/v); molaridad (M ); normalidad (N); molalidad (m), y fracción molar de soluto (x), cuyas definiciones se agrupan en la tabla al efecto.

Es conveniente conocer bien estas unidades, así como saber pasar de una cualquiera a las demás. Los siguientes ejercicios mostrarán cómo hacerlo.

Ejercicios de Disoluciones

Los cálculos son relativamente sencillos, pues se limitan a la aplicación de las fórmulas expresadas en el cuadro de unidades de la página siguiente.

Ejercicio I.

Hallar la concentración de una solución constituida por 20 g de sal común, NaCI, en 80 g de agua. Expresar el resultado en las distintas unidades. Suponer que la densidad de la disolución es de 1,1g/cm^{3}, la del agua 1g/cm^{3} y la de la sal2,3g/cm^{3}
a)

concentración de una disolucion

por tanto, el resultado de este ejercicio, expresado en las distintas unidades, será:

b)

concentración de una disolucion 2

UNIDADES DE CONCENTRACIÓN

concentración de una disolucion 3

El problema es calcular el volumen de la disolución, pero se salva fácilmente mediante la fórmula:

concentración de una disolucion 4

y como, por el sistema métrico decimal se sabe que 1cm^{3}=1ml, se tendrá:

concentración de una disolucion 5

c) En este caso se aplicará la tercera fórmula de la tabla unidades de concentración, lo que dará el resultado siguiente:

concentración de una disolucion 6

Para hallar los mililitros de soluto se recurre a la fórmula:

concentración de una disolucion 7

Si tenemos en cuenta que los litros de disolución para el cálculo de esta fórmula son

concentración de una disolucion 8

Como gramos de soluto = 20 g NaCI y peso de un mol = 23 + 35,46 = 58,46 g, se tiene:

concentración de una disolucion 9

o sea, molaridad = 3,76, lo que suele escribirse 3,76 M (o 3,76 molar).

concentración de una disolucion 10

e) Normalidad

Lo único que falta hallar son los equivalentes gramo de soluto; para ello, se ha de calcular el peso equivalente gramo de una sal. que es el peso de un mol dividido por un producto igual al número de átomos del metal por su valencia. Así, en el NaCI:

concentración de una disolucion 11

Por regla general, la ecuación de la normalidad suele escribirse del siguiente modo:3,76 N (o 3.76 normal).

f) Molaridad

concentración de una disolucion 12

En d) se han obtenido los moles de soluto (0,342) y Como el número de kg de disolvente = 80/1 000 = 0.080. resultará

concentración de una disolucion 13

g ) Fracción molar de soluto

concentración de una disolucion 14

Y a se ha calculado el número de moles de soluto (0,342); falta obtener, pues, el de disolvente (H_{2}O) :

concentración de una disolucion 15

Ejercicio 2.
Una disolución acuosa de ácido sulfúrico, H_{2}SO_{4}, posee una concentración del 2 0 % p/v. Hallar a) su molaridad y b) su normalidad. A partir del dato

concentración de una disolucion 16

se ha de obtener la molaridad y la normalidad de la disolución, es decir:

concentración de una disolucion 17

Por tanto se han de pasar los 20 g de H_{2}SO_{4} a moles y a equivalentes gramo, y los 100 mi de disolución a
litros:

a) 1 mol de H_{2}SO_{4} = 2\cdot 1 + 32 + 4 \cdot 16 = 98 g de H_{2}SO_{4}; 100 mi = 100/1 000 = 0,1 litros.
O sea, habrá

concentración de una disolucion 18

valores que, sustituidos en la fórmula de la molaridad, proporcionan el resultado pedido:

concentración de una disolucion 19

un equivalente gramo de H_{2}SO_{4}, lo que se hace según la regla: para obtener el peso de un equivalente gramo de un ácido se divide el peso de un mol del ácido por el número de hidrógenos sustituibles que posee.

Por tanto, como 1 mol de H_{2}SO_{4} = 98 g, se tiene:

concentración de una disolucion 20

En consecuencia, los 20 g de H_{2}SO_{4} representan 20/49 = 0,4082 equivalentes gramo de H_{2}SO_{4}, y la normalidad buscada será:

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Ejercicio 3.
Hallar el número de moles y el de equivalentes gramo de hidróxido de sodio, OHNa. que hay en 10 litros de una disolución acuosa de concentración 2N de esa sustancia. Ante todo ha de interpretarse el significado de «concentración 2N»:

concentración de una disolucion 22

Para obtener el número de moles bastará tener en cuenta la siguiente regla: el peso de un equivalente gramo de un hidróxido o base se halla dividiendo el peso de un mol por el número de grupos O H que aparecen en la fórmula.

En consecuencia, puesto que el número de grupos O H de la formula OHNa es de uno, existirá igual cantidad de equivalentes gramo que de moles (si el número de O H fuera, por ejemplo, dos, habría doble cantidad de equivalentes que de m oles); es decir. 20 .

Ejercicio 4.
Calcular el peso de ácido nítrico, HNO_{3}, que se necesita para preparar 1.5 litros de disolución acuosa 2M de este ácido.

Una disolución de 2M de HNO_{3} contiene:

concentración de una disolucion 23

y como 1 mol de HNO_{3} = 1 + 14 + 16 • 3 = 63 g, el peso pedido será: p = 63 \cdot 3 = 189 g de HN0_{3}



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