Molaridad

Molaridad

Quimica II

Introducción

En la vida real solemos encontrar sustancias que son mezclas de diferentes elementos y compuestos. Un ejemplo de mezcla es el cuerpo humano. ¿Sabías que la masa del cuerpo humano es aproximadamente 57% agua? Básicamente somos un conjunto de moléculas biológicas, gases e iones inorgánicos disueltos en agua.

Si mezclamos sustancias de modo que su composición sea la misma en toda la muestra, les llamamos mezclas homogéneas. En contraste, una mezcla que no tiene una composición uniforme en toda la muestra se llama heterogénea. Las mezclas homogéneas también se conocen como soluciones, y las soluciones pueden contener componentes que son sólidos, líquidos y/o gases. Muchas veces queremos cuantificar la cantidad de cierta especie presente en una solución, a lo cual le llamamos la concentración de dicha especie. En este artículo veremos cómo describir soluciones cuantitativamente y discutiremos cómo se puede utilizar esa información al hacer cálculos de estequiometría.

Mol

Un mol de una sustancia es igual a 6.022 × 10²³ unidades de esa sustancia (tal como átomos, moléculas, o iones). El número 6.022 × 10²³ se conoce como número de Avogadro o constante de Avogadro. El concepto de mol se puede usar para convertir entre la masa y el número de partículas.

• Calcula la masa molar del bicarbonato de sodio, NaHCO3

Ejercicio

Calcular la masa molar del :

• H2SO4
• H3PO4
• KCIO3
• CH3
• C3H6

• C12H22O11
• BF3
• N2O4
• P4
• HNO2
• HCl
• CO2

Averigua cuántos gramos hay en 5 moles de bicarbonato de sodio, NaHCO3

Paso 1: Cálculo de la masa molar Del ejemplo anterior conocemos la masa molar del bicarbonato de sodio (si no la conociéramos, debemos calcular como se muestra en el ejemplo anterior). (84.0061 gramos masa de un mol de NaHCO3) Paso 2: Para convertir moles a gramos, se multiplica la masa molar obtenida por 5 (número de moles). Si 84.0061g → 1mol g=? 5 mol Resultado: Masa = 420.0305 g de NaHCO3

Concentración molar

El componente de una solución que está presente en mayor cantidad se conoce como solvente. Cualquier especie química mezclada en el solvente se llama soluto, y los solutos pueden ser gases, líquidos o sólidos. Por ejemplo, la atmósfera terrestre es una mezcla de 78% gas nitrógeno, 21% gas oxígeno 1% argón, dióxido de carbono y otros gases. Podemos pensar en la atmósfera como una solución donde el gas nitrógeno es el solvente y los solutos son oxígeno, argón y dióxido de carbono.

La molaridad o concentración molar de un soluto se define como el número de moles del soluto por litro de solución (¡no por litro de solvente!)

La molaridad tiene unidades de mol / litro, las cuales se pueden abreviar como molar o M. La concentración molar nos permite hacer conversiones entre el volumen de la solución y los moles (o masa) del soluto.

¿Cómo se calcula la molaridad?

Considera un problema típico de estequiometria que pide la molaridad de una solución que contiene 100 g de cloruro de sodio (NaCl) en 2,5 litros de solución. En primer lugar, determina la “masa molar” o masa de la fórmula de NaCl mediante la suma de los pesos atómicos de sus elementos (Na y Cl). Dado que hay un átomo de sodio y uno de cloro en una molécula de cloruro de sodio tememos: 22,99 + 35,45 = 58,44 g NaCl / mol.

A continuación se calcula el número de moles contenidos en 100 g de NaCl, si sabemos que 1 mol representa 58,44 gramos de cloruro de sodio hemos de suponer que 100 gramos será un poco más de un mol. Haremos el siguiente cálculo 100 gramos NaCl x (1 mol / 58,44 gramos NaCl) = 1,7111 moles de NaCl contenidos en 100 gramos. Por último, calculamos la molaridad de la solución dividiendo el número de moles de NaCl entre el volumen de la solución: 1,71 moles de NaCl / 2,5 litros = 0,684 M.

Ejercicio

Ejercicio 1: Calcular la molaridad de una disolución de 250 ml en la que está disueltos 30 gramos de cloruro sódico (NaCl). Datos: pesos atómicos Na=23, Cl=35,45. Ejercicio 2: Calcular los gramos de hidróxido de sodio (NaOH) de 350 ml de disolución 2 M. Datos: pesos atómicos Na=23, O=16, H=1. Ejercicio 3: Calcular la molaridad de 5 gramos de ácido sulfúrico (H2SO4) en una disolución de 200 ml. Datos: pesos atómicos S=32,1, O=16, H=1.

Revisión de la Tarea

Determina la masa molecular de los siguientes compuestos a. KBr b. Na2SO4 c. C2H5OH

d. HC2H3O2 e. FE3O4 f. C12H22O11

Revisión de la Tarea

¿Cuántos moles hay en los siguientes casos? a. 25.0 g de NaOH b. 44.0 g de Br2 c. 0.684 g de MgCl2

d. 14.8 g de CH3OH e. 2.88 g de Na2SO4

Ley de Lavoisier

La ley de Lavoisier o ley de conservación de la masa explica que durante una reacción química no hay cambio de masa, es decir la suma de la masa de los reactivos (antes de que se produzca la reacción) es igual a la masa de los productos (después de que se produzca la reacción).La ley de Lavoisier es una de las más importantes en Química ya que marcó el nacimiento de la Química moderna y el abandono de su predecesora, la Alquimia. La ley implica que la masa no se puede crear ni destruir, pero puede transformarse en el espacio, o las entidades asociadas con ella pueden cambiar de forma.

Ley de Proust

La ley de Proust es aquella que establece que el número relativo de elementos que forman un compuesto es siempre constante sin que se tenga en cuenta cuál es el origen de dicho compuesto. En la Ley de Proust, que también se conoce como Ley de las Proporciones Constantes o Ley de las Proporciones Definidas se establece que los elementos de un compuesto químico dado siempre se mantienen con la misma proporción de masa

Ley de Dalton

La Ley Dalton, también llamada de las presiones parciales dice que, a una temperatura dada, la presión total de una mezcla de gases es igual a la suma de las presiones parciales ejercidas por cada uno de los gases que componen la mezcla. La presión individual ejercida por cada uno de los gases en un recipiente se llama presión parcial. Esta presión representa solo una parte de la presión total ejercida por todos los gases contenidos en el recipiente. Aunque esta ley solo sería aplicable en gases ideales, no reales, se puede aplicar en gases reales con un error muy pequeño.

Ley de richter-wenzel

La ley de las proporciones equivalentes llamada también de los pesos de combinación, fue esbozada por Richter en 1792 y completada varios años más tarde por Wenzel. Se puede enunciar de la siguiente forma: «Los pesos de los diferentes elementos que se combinan con un mismo peso de un elemento dado, son los pesos relativos a aquellos elementos cuando se combinan entre sí, o bien múltiplos o submúltiplos de estos pesos.»

Ejercicio

1. ¿Cuantos moles representan 25.0 g de hierro?2. Calcular la molalidad de una disolución de 95 gramos de ácido nítrico (HNO3) en 2,5 litros de agua. 3. Calcular los gramos de metanol (CH3OH) en una disolución 15 molal donde el disolvente son 50 gramos de agua. 4. Calcular la molalidad de una disolución de 90 gramos de glicerina (C3H8O3) en 200 gramos de agua 5. Se prepararon 150 ml de solución conteniendo 15 g de Na2CO3, ¿qué concentración molar tiene dicha solución?

Volumen molar

El volumen molar es el espacio ocupado por un mol de una sustancia. Este término es utilizado en el campo de la química para determinar en el volumen molecular reflejado en metros cúbicos por mol (m3 x mol-1). Un mol es la unidad contemplada por el Sistema Internacional de Unidades que permite medir y expresar a una determinada cantidad de sustancia. El volumen molar de un gas ideal en condiciones normales (1 atmósfera de presión y 0°C de temperatura) es igual a 22,4 litros/mol. El volumen molar puede ser calculado en sustancias en estados líquidos, sólidos y gaseosos.

Para qué se usa el volumen molar Sirve para conocer el volumen que ocupa una sustancia en un espacio determinado. Esta sustancia puede estar en estado gaseoso, líquido o sólido.

Fórmula del volumen molar La fórmula química para calcular el Volumen es V= M/D.

Símbolo El símbolo del volumen molar es Vm

En sustancias gaseosas la formula es Vm= V/N. Donde V es el Volumen y N es igual al número mol /gramo En mezclas o sustancias no gaseosas se calculan con la fórmula de Vm= M (masa expresada en moles) / D (densidad expresada en cm3)

Calcular el volumen que ocuparía 1 kg de oxígeno (O2) a 1 atmósfera de presión y 0ºC. En primer lugar necesitamos conocer el número de moles de O2 que están presentes en 1 kg. Lo averiguamos a partir de su peso molecular: Peso molecular del O2 = 32 gramos / mol = 0,032 kg / mol 1kg / (0,032 kg / mol) = 31,25 moles de O2 Ya conocemos el número de moles de gas, por lo tanto, suponiendo que el O2 es un gas ideal tenemos que: Volumen O2 = 31,25 mol · 22,4 litros / mol = 700 litros

¡Muchas gracias!