Este documento trata sobre las soluciones químicas y las diferentes unidades para medir su concentración. Explica que una solución es un sistema homogéneo formado por un soluto y un solvente, y que la concentración puede medirse en términos de porcentaje en masa, porcentaje en volumen, masa sobre volumen, y partes por millón. Luego, describe las fórmulas para calcular la molaridad, molalidad y normalidad de una solución, incluyendo ejemplos numéricos.
Concentraciones Fisicas y Quimicas de las Soluciones
1. Alumna: María Mercedes Gutiérrez Guardado.
Profesor: Julio Cesar Hernández.
Materia: Ciencias Naturales.
Grado: 1° “B”
2.
3. Soluciones Químicas
Las soluciones son sistemas homogéneos formados básicamente por dos
componentes. Solvente y Soluto. El segundo se encuentra en menor
proporción. La masa total de la solución es la suma de la masa de soluto
mas la masa de solvente.
Las soluciones químicas pueden tener cualquier estado físico. Las más
comunes son las líquidas, en donde el soluto es un sólido agregado al
solvente líquido. Generalmente agua en la mayoría de los ejemplos.
También hay soluciones gaseosas, o de gases en líquidos, como el oxígeno
en agua. Las aleaciones son un ejemplo de soluciones de sólidos en
sólidos.
4. La capacidad que tiene un soluto de disolverse en un solvente depende
mucho de la temperatura y de las propiedades químicas de ambos. Por
ejemplo, los solventes polares como el agua y el alcohol, están preparados
para disolver a solutos iónicos como la mayoría de los compuestos
inorgánicos, sales, óxidos, hidróxidos. Pero no disolverán a sustancias
como el aceite. Pero este si podrá disolverse en otros solventes como los
solventes orgánicos no polares.
5. 1. Masa sobre masa ( llamado también peso sobre peso).
2. volumen sobre volumen.
3. Peso sobre volumen.
4. partes por millón.
6. Formulas :
1. % p/p = peso del soluto / peso de la solución x 100
2. % v/v = volumen del soluto / volumen de la solución x 100
3. % m/v = gramos de soluto / ml de la solución x 100
4. ppm = mg / kg ó ppm = mg/L
7. 1. peso sobre peso
Gramos de soluto en 100g de solución. Porcentaje en
masa:
La masa de soluto dividida entre la masa total de
solución multiplicada por 100.
Al relacionar la masa del soluto, en gramo, presente en
una cantidad dada de solución, debemos de aplicar la
siguiente formula:
%p/p= peso del soluto / peso de la solución x 100
8. Ejercicio de peso sobre peso :
1. calcular el porcentaje en masa de una solución de sulfato de cobre (%
en masa) en agua si contiene 25 gramos de soluto en 300 gramos de
disolución:
Resolvamos:
%p/p= p del soluto x 100
p de solución
% p/p= 25 g x 100
300 g
%p/p= 8.3 %
Interpretación: el % en masa de la disolución preparada es 8.3 en sulfato de
cobre (soluto).
9. 2. Volumen sobre volumen
El porcentaje en volumen se emplea generalmente cuando la solución
involucra a dos fases líquidas, aunque puede ser utilizado en otros casos,
como en soluciones gaseosas.
Esta unidad de concentración es útil cuando tanto el soluto como el
solvente son líquidos y es mas fácil medir los volúmenes que determinar
los pesos. Se calcula de la siguiente forma:
% v/v = volumen del soluto x 100
volumen de solución
10. Ejercicio de volumen sobre volumen:
1. que porcentaje en volumen tendrá una solución obtenida disolviendo 80 ml
de metanol en 800 ml de agua.
Resolvamos:
%v/v = volumen de soluto
volumen de solución
80 ml + 800 ml = 880 ml
entonces: v/v = 80 ml x 100
880 ml
%v/v= 9.1
interpretación: El porcentaje en volumen de la disolución preparada es de 9.1%
11. 3. Masa sobre volumen
Para bastantes aplicaciones se puede utilizar porcentajes de composición
para representar concentración de disoluciones. Pero si se requiere una
cantidad más específica de soluto, podemos simplemente medir una masa
o volumen de disolución
El porcentaje masa-volumen es la cantidad de soluto que hay en 100
centímetros cúbicos o mililitros de la disolución. Es a partir del soluto en
gramos dividido entre el volumen de la disolución en mililitros (ml):
Formula % m/v = gramos de soluto x 100
ml de la solución
12. Ejercicio de masa sobre volumen:
1. Si tenemos 5 g de cloruro de sodio y 250 ml de la solución ; cual es el
porcentaje masa - volumen:
Resolvamos:
% m/v= gramos de soluto x 100
ml de la solución
% m/v = 5 g x 100
250 g
% m/v = 2 %
Interpretación: El porcentaje masa – volumen de la solución es de 2 %.
13. 4. Partes por millón
Partes por millón (ppm) es una unidad de medida con la que se mide
la concentración. Se refiere a la cantidad de unidades de una determinada
sustancia (agente) que hay por cada millón de unidades del conjunto. Por
ejemplo, en un millón de granos de arroz, si se pintara uno de negro, este
grano representaría una (1) parte por millón. Se abrevia como "ppm".
Se pueden expresar de la siguiente manera:
ppm = miligramos de soluto x 1,000,000
kilogramos de solución
ppm = miligramos de soluto x 1,000,000
litros de solución
14. Ejercicio de partes por millón :
Se define como los miligramos (mg) del soluto contenidos en un
kilogramo (kg) de solvente.
y sus formulas son las siguientes:
1. ppm = mg
kg
2. ppm = mg
L
mg = 1kg x 1000 x 1000 mg = 1,000,000 mg
1 k 1 g
15. 1. cuantas partes por millón obtengo al disolver 0.03 de cloruro de sodio
en 12.5 L de agua.
ppm = mg
L
mg NaCl = 0.03 g NaCl x 1000 g mg NaCl = 30 mg NaCl
1 g
ppm = 30 mg = 2 . 4 NaCl
12 . 5
Interpretación: En esta solución hay 2 . 4 de partes por millón de cloruro de
sodio.
16. El análisis químico de una muestra de agua se encontró que esta contiene
1.5 ml de iones de magnesio y que la cantidad de solvente (agua) es de
350 g ¿Cuál es la concentración de iones de magnesio en ppm?
solución:
ppm = mg 350/1000= 0.35
kg
ppm = 1.5 mg = 4.28
0.35
ppm = mg de soluto
kg de solvente
Valores: soluto: mg+ 1.50 de mg
solvente: agua 350 agua x 1kg H2O x 1 kg H20 =
1000g H2O 1000g H2O
ppm = 1.50/0.35 kg H20 = 4.28 mg/kg de H2O.
18. ¿Qué es concentración?
La concentración, se refiere a la cantidad de soluto que hay en una masa o
volumen determinado de solución o disolvente.
Puesto que , términos como concentrado , diluido , saturado o insaturado
son inespecíficos , existen maneras de expresar exactamente la cantidad de
soluto en una solución , estas pueden ser:
Molaridad,
Molalidad,
Normalidad.
19. 1. Molaridad
En química, la concentración molar (también llamada molaridad), es una
medida de la concentración así nos concentramos de un soluto en
una disolución, ya sea alguna especie molecular, iónica, o atómica. Al ser el
volumen dependiente de la temperatura, el problema se resuelve normalmente
introduciendo coeficientes o factores de corrección de la temperatura, o
utilizando medidas de concentración independiente de la temperatura tales
como la molalidad.
La molaridad se refiere al numero de moles de soluto que están presentes por
litro de solución.
Formula:
Molaridad = moles de soluto
Litros de solución
20. Ejercicio de la molaridad:
Calcular la molaridad de una solución que contiene 32 g de cloruro de
sodio en 0.75 L de solución
Solución:
primero se debe calcular el numero de moles del soluto, dividiendo los
gramos de soluto por la masa molar del mismo.
masa del soluto = gramos del soluto
masa molar del soluto
masa del soluto = 32 g = 0. 54 moles de NaCl
58.4428
21. PASO # 2
Ahora aplicamos la siguiente formula general:
M = mol de soluto
L. solución
M = 0. 54 mol de NaCL = 0. 72 M
0. 75 L solución
22. 2. Molalidad
Es el numero de moles de soluto contenidos en 1 k de solvente. La
molalidad (m) para preparar desilusiones de una determinada molalidad,
no se emplea un matraz aforado como en el caso de la molaridad, si no
que se puede hacer en un vaso de precipitados y pesando con una balanza
analítica, previo paso del vaso vacío para poderle restar el correspondiente
valor.
23. 2. Molalidad
La molalidad (m) es el número de moles de soluto que contiene
un kilogramo de solvente. Para preparar disoluciones de una determinada
molalidad, 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, previo peso del vaso vacío para poderle restar el
correspondiente valor.
Es el numero de moles de soluto contenidos en 1 kilogramo de solvente.
una solución formada por 36.5 g de acido cloridico (HCL) y 1000 g de
agua es una solución a 1 molal ( 1 mol) . Se representa por la siguiente
formula:
m = Moles de soluto
kg de solvente
24. Ejercicio de la molalidad:
cuantos gramos de nitrato de plata se necesitan para preparar 100 ml de solución a 1
m.
Resolvamos:
m = Moles de soluto
kg de solvente
Ag = 107.87
N = 14.0067
O3 = 47.997 15.999 x 3 = 47.997
169.8737 = 1 mol
100 g de H2O x 1 mol de AgNo3 x 169. 8737 AgNo3 = 16.98737 de AgNO3
100 g de H2O 1 mol de AgNO3
25. 3. Normalidad
Es el numero de equivalentes gramo de soluto contenidos en un litro de solución.
La Normalidad (N) o Concentración Normal de una disolución es el número de
Equivalentes Químicos (EQ) o equivalentes-gramo de soluto por litro de disolución.
26. 3. Normalidad
N = Eq – g de soluto
Litros de solución
(Equivalente químico) (EQ)
un equivalente químico también llamado peso – equivalente o equivalente –
gramo es la cantidad de una sustancia que reacciona para producir un 1 mol de
producto.
se calcula de diferentes tipos:
a) equivalente químico de un acido:
el equivalente químico de un acido depende del numero de hidrógenos que se
disocian y viene dado por la siguiente ecuación:
EQ Acido = peso molecular del acido.
N° de Átomos de Hidrogeno.
27. Ejercicio de la normalidad:
El equivalente químico de un hidróxido, depende del numero de hidroxilos (OH) ; y
esta dado por la siguiente formula:
EQ base = peso molecular
N° grupos OH
1. NaOH
2. Ca (OH)2
3.AL (OH)3
“NaOH”
1. EQ base = 39.9967 = 39.9967
1
sodio = 22.9898
Oxigeno = 15.999
hidrogeno = 1.0079
39. 9967
28. “ Ca (OH) 2 “
EQ base = 74. 0938 = 37. 0469
2
Calcio = 40. 08
Oxigeno x 2 = 31. 998
Hidrogeno x 2 = 2. 0158
74.0938
“ Al (OH) 3 “
EQ base = 78. 0022 = 26. 007
3
Aluminio = 26.9815
Oxigeno x 3 = 47. 997
Hidrogeno x 3 = 3.0237
78.0022
