Concentraciones Quimicas

Concentración en una disolución

Es una medida de la cantidad del soluto presente, dada en cierta cantidad de disolvente.

Unidades para expresar la concentración de la disolución

Porcentaje relación masa del soluto en gramos presente en una dada cantidad de solución. %p/p.

Porcentaje referido al volumen, es el volumen del soluto en ml. %v/v

Porcentaje masa volumen, representa la masa de soluto en cada 100 ml de solución. %p/v

Partes por millón (ppm), mide algunas concentraciones pequeñas

Definiciones:

%MOLAR. Es el porcentaje de todas las moléculas en la disolución o disoluciones, estas son de un tipo determinado( es decir cada porcentaje se enfoca en solo un tipo de moléculas; v.gr. %MOL de Na, %MOL de Cl, etc.).

El porcentaje molar se deriva de la fracción molar; a esta se le multiplica por 100( ya que es la escala que se toma del 100%).

Xi=Cantidad de componente “i” (en moles)/ moles de soluto + moles de disolvente

( fórmula para fracción molar en una disolución)

Ejemplos.

Fracción molar

1- Solución Agua - Etanol 96%

PM Agua = 18 g /mol

PM Etanol = 42 g/mol

moles de etanol = 96 / 42 = 2.285 moles

moles de agua = 4 g / 18 = 0.2222 moles

suma de moles agua + moles etanol = 2.508 moles

x(etanol) = 2.285 / 2.508 = 0.911

%MOLAR.

0.911x100=91.1% etanol

2- Calcular fracción molar del agua en una solución de NaOH 0.5 M

PM de NaOH = 40 g/mol

g NaOH = (0.5 moles)(40 g/mol) = 20 g

Suponiendo la densidad de la solución igual a la del agua (1000 g/L).

1000g - 40g = 960 g de agua

moles de agua = 960 / 18 = 53.33 moles

Ya podemos calcular los moles totales de la solución:

53.33 + 0.5 =53.83 moles

x(agua) = 53.33 / 53.83 = 0.9907(agua)

%MOLAR

0.9907(agua)x100 = 99.07% de agua

3-

%VOLUMEN/VOLUMEN. Es el indicador que se refiere al volumen de soluto (expresado en ml), presente en cada 100 ml de solución. Este se calcula

%V/V= volumen de soluto/ volumen de la solución x100

Ejemplos.

1- ¿ Cual es el % volumen/volumen de una solución que contiene 1ml de acido en 40 ml de agua?

Volumen total de la solución:

Vt= 1ml (acido) + 40 ml (agua) = 41ml

%VOLUMEN SOLUTO= 1ml /41ml x100 = 2.4 % acido

2- Encontrar el porcentaje de volumen de etanol, en 100 ml de disolución (10 ml de etanol).

%VOLUMEN ETANOL= 10 ml solvente / 100 ml disolución = 10 % etanol

3- ¿ Cuál es el porcentaje en volumen de alcohol etílico para un cerveza que contiene 13.33ml de alcohol en el volumen total de 333.33ml?

%VOLUMEN ALCOHOL ETILICO = 13.33 ml (soluto)/ 333.33ml(solución) x 100= 3.999% alcohol etílico

%MASA/MASA. Es la cantidad de masa del soluto disuelto, por cada 100 unidades de masa de la disolución. Este se calcula:

%M/M = masa de soluto/ masa de la solución x 100

Ejemplos.

1- Si se disuelven 20 g de azúcar en 80 g de agua, el porcentaje en masa será:

100•20/(80+20)=20%, 20%

2- Si se disuelven 5g de NaCl en 95.0 g de agua, se obtienen 100 g de de una disolución que es 5 % en mas de NaCl

3- Se se disuelven 30 g de NaI en 70 g de agua, el porcentaje de masa será:

100-30/(70+30) = 30 %

Calculo para preparar una disolución.

Ejemplo. Se quiere preparar 3L de una disolución de HNO3 en agua cuya concentración es 0.5 m. Para prepararla se tiene que, el acido nítrico es del 70% en peso con una densidad de 1.41g*ml -1. ¿Cómo se preparara?

1- Se debe calcular la cantidad de soluto necesaria para preparar la disolución. Encontrar la cantidad en gramos que se necesitara; primero se calcularan los moles necesarios, posterior mente con la masa molar, se calcularan la masa en gramos de soluto.

V.gr.

Mácido nítrico = MH • 1 + MN • 1 + MO • 3 = 1 • 1 + 14 • 1 + 16 • 3 = 63 u

La masa molar del ácido nítrico es de 63 g / mol

c = n / V ; 0,5 = n / 3 ; n = 3 • 0,5 = 1,5 moles

n = m / M (nº moles = masa en gramos / masa molar)

1,5 = m / 63 ; m = 63 • 1,5 = 94,5 g de ácido nítrico puro

2-(Tenemos el porcentaje de masa) Se tiene que hacer una regla de tres con los datos del porcentaje y el dato de masa de soluto necesario. (el porcentaje indica los gramos de soluto que hay por cada 100g de disolución) con la regla de 3 se obtendrá la masa de disolución que se tendrá que tomar para hacer la disolución.

Nota: si se pesa la disolución y se completa con el disolvente hasta alcanzar el volumen que se quiere preparar, se lograra la concentración deseada.

V.gr.

Como se decía el 70% es = a 70g de acido nítrico, por cada 100g de disolución. Como se necesitan 94.5 g de acido nítrico puro, se debe de coger una masa x de la disolución.

70g de HNO3 = 100g de disolución de HNO3 ---> x= 94.5 / 70 x 100 = 135 g de disolución.

94.5g de NHO3

3- Para averiguar el volumen que se debe de utilizar. La densidad de la disolución representa la masa de la disolución por volumen de la misma. La densidad ya se tiene, y la masa de disolución se ah calculado a partir del porcentaje en masa. Se despeja la fórmula de “densidad”.

V.gr.

Densidad= masa de la disolución / volumen de la disolución.

1.41= 135/V ---- > V = 135/1,41 = 95.74 ml de disolución.

“La densidad viene en g por ml, la masa se pondrá en gramos y el volumen se dará en ml.”

Finalmente se tomaran 95,74 ml de la disolución de acido nítrico del 70% en peso. Se colocaran en una probeta o matraz aforado que mida en volumen, y se completara con agua hasta llegar al volumen que se pide tres litros (3L). de esta manera se tendrá una disolución de 0.5 M de ácido nítrico en agua.

Procedimiento de unas disolución de un sólido en líquido en el laboratorio.

• Realizar los cálculos necesarios para determinar la cantidad de soluto, teniendo en cuenta las condiciones del mismo (pureza, agua de cristalización, etc.).

• Sacar una cantidad aproximada al utensilio que se vaya a utilizar para realizar la pesada (vidrio de reloj, vaso de precipitados), teniendo siempre en cuenta las medidas de seguridad y prevención que figuran en la etiqueta del producto.

• Proceder a la pesa de la sustancia y recordar que, una vez utilizada, la balanza debe quedar completamente limpia.

• Añadir disolvente hasta 2/3 del volumen total de la disolución a preparar.

• Agitar la solución hasta su disolución y pasarla a un matraz aforado de la misma capacidad que el volumen de disolución que se tiene que preparar.

¿Qué es una curvatura de calibración?

Es un método de química analítica que se utiliza para determinar la concentración de una determinada sustancia. Para elaborar una curva de calibración se tiene que medir una propiedad especifica. Cualquier propiedad medida será en función de la concentración.

Esta se calculara basándose en varias muestras de concentración conocida, con ello se podrá calcular la concentración de la amuestra desconocida.

Determinar densidad en un picnómetro

Procedimiento:

1) Peso del picnómetro. El primer paso es pesar el picnómetro vacío (limpio y seco) : Pp

2) Peso de picnómetro + masa. Se coloca la muestra dentro del picnómetro y nuevamente se pesa: Pp+M

3) Peso de picnómetro+ masa+ masa de agua. Se rellena el picnómetro con agua destilada. Se pone el tapón, se enrasa y se pesa: Pp+M+Ar

4) Peso del picnómetro + masa de agua. Se llena el picnómetro con agua destilada y se pesa: Pp+ A

Cálculos necesarios.

2-4= masa del solido M

4-1= Masa de agua A

3-2= Agua no desalojada Ar

A-Ar = agua desalojada = volumen del solido D muestra = m/v ( A-Ar)

Picnómetro; definición y aplicación

Definición.

Un picnómetro o botella de gravedad especifica, es un frasco con cierre sellado de vidrio que dispone de un tapón provisto de un finísimo capilar, de tal manera que pueda obtenerse un volumen con gran precisión. Esto permite medir la densidad de un fluido, en referencia a la de un fluido de densidad conocida como el agua de mercurio.

Aplicación.

El picnómetro se utiliza para determinar densidades de forma precisa.

Existencia en el mercado.

FUENTES

1. CHANG, Raymond(1999), “Química”, 6ta ed., Mc Graw-Hill, Mexico,

2- HARRIS ,Daniel C. ( 2001), “Análisis Químico Cuantitativo”, 2ª edición. Editorial Reverte, España .

3- MARTINEZ, Pedro ( 2003) , “ Análisis químico cuantitativo “ ,. En línea << http://platea .pntic.mec.es/pmarti1/educacion/primero_bach/fundamentos_quimica/disoluciones_a.htm>> ,04-06-03. Consultado 13-10-13

4- WHITTEN,W.K., Davis, R. E., Peck, M. L., Stanley, G. G.(2008), “Química general”, 8va ed., CENGEAGE Learning, Mexico

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