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Unidades de concentración

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Las unidades de concentración se utilizan en química para expresar la proporción de soluto disuelto en una determinada cantidad de disolvente o disolución. Comprender estas unidades es fundamental en áreas como la química analítica, la farmacología, y la industria alimentaria, ya que permiten cuantificar de manera precisa la cantidad de sustancias presentes en una mezcla.

Introducción

Concentración molar o molaridad (M)

Porcentaje en volumen (% v/v)

Porcentaje masa-volumen (% m/v)

Porcentaje en masa (% m/m)

Unidades de concentración

¿Qué es la concentración?

Índice

Molalidad o concentración molal (m)

Fracción molar (X)*

Unidades físicas de concentración

Unidades químicas de concentración

Dicho esquema explica que en una misma cantidad de disolvente, a mayor cantidad de soluto, más concentrada está la disolución. Por ejemplo, si tuviéramos dos vasos con la misma cantidad de agua (A y B) y al vaso A le agrego dos cucharadas de azúcar, mientras que al vaso B le agrego cinco, la mezcla más concentrada sería la B.

Si quisiéramos teñir una polera y no sabemos cuánta cantidad agregar de anilina, podemos leer las instrucciones y determinar cuántos gramos debo agregar. Esto, nos permitirá saber lo que necesitamos para formar la disolución anilina/agua que le dará el color a nuestra prenda.La relación que existe entre la cantidad de soluto y la cantidad de disolvente, recibe el nombre de concentración. Así, mientras mayor sea la cantidad de soluto en un disolvente, más concentrada será una disolución. Del mismo modo, si una disolución tiene menor proporción soluto/disolvente que otra, se dice que la 1ª está más diluida que la 2ª.

¿Qué es la concentración?

En la primera, se utiliza masa y volumen como unidades de medida, encontrando a los porcentajes como porcentaje en masa (% m/m), porcentaje masa-volumen (% m/v) y porcentaje en volumen (% v/v). En cambio, en el segundo tipo de unidades, se utiliza el mol como unidad de medida, teniendo por ejemplo a la concentración molar, la concentración molal y la fracciónmolar.

Para expresar de forma exacta la cantidad de soluto y disolvente, los químicos han convenido el uso de diferentes unidades de concentración. Estas se clasifican en unidades físicas de concentración y unidades químicas de concentración.

Unidades de concentración

En primer lugar hablaremos de las unidades de concentración porcentuales, es decir, aquellas que me dan el porcentaje del soluto en la disolución. Las unidades físicas son:

• Porcentaje en masa (% m/m)
• Porcentaje masa-volumen (% m/v)
• Porcentaje en volumen (% v/v)

Unidades físicas de concentración

También llamada porcentaje masa/masa. Se define como la masa de soluto (en gramos) que hay en 100 g de disolución. Para su determinación, se utiliza la siguiente ecuación matemática:

Porcentaje en masa (% m/m)

Donde msoluto es la masa de soluto y mdisolución es la masa de la disolución, es decir, la suma de la masa de soluto + la masa de disolvente.

Ejercicio:“Se disuelven 12 g de sal (NaCl) en 200 g de agua. ¿Cuál será el % m/m de dicha disolución?Datos: msoluto = 12 g mdisolvente = 200 g mdisolución = 212g Respuesta: El % m/m es 5,6. Esto quiere decir que en 100 g de disolución hay 5,6 g de soluto.

Se define como la masa de soluto (en gramos) que hay en 100 mL de disolución y se calcula aplicando la siguiente ecuación:

Porcentaje masa-volumen (% m/v)

Donde msoluto es la masa de soluto y Vdisolución es el volumen de la disolución, es decir, el volumen total

Ejercicio:“Se disuelven 13 g de cloruro de aluminio en 215 ml de solución. ¿Cuál será el % m/v de dicha mezcla?Datos: msoluto = 13 g Vdisolución = 215 ml Respuesta: El % m/v es 6,04. Esto quiere decir que en 100 ml de disolución (es decir de la mezcla) hay 6,04 g de soluto.

También llamado porcentaje volumen/volumen. Cuando el soluto y el disolvente son líquidos, es muy conveniente hallar su relación en volumen. Este porcentaje indica el volumen de soluto (en mililitros) que hay en 100 mL de disolución. Se calcula empleando la siguiente ecuación:

Porcentaje en volumen (% v/v)

Donde Vsoluto es el volumen del soluto (en mililitros) y Vdisolución es el volumen de la disolución (en mililitros).Es importante saber que en este caso los volúmenes no son aditivos, es decir el vsoluto y el vdisolvente no se deben sumar a menos que, estrictamente en el ejercicio se diga que son aditivos.

Ejercicio:“Se disuelven 40 ml de alcohol en agua, formando 200 ml de solución. ¿Cuál será el % v/v de dicha mezcla?Datos: Vsoluto = 40 ml Vdisolución = 200 ml Respuesta: El % v/v es 20. Esto quiere decir que en 100 ml de disolución (es decir de la mezcla) hay 20 ml de soluto, en este caso, alcohol.

En segundo lugar hablaremos de las unidades que utilizan al “mol”, como unidad química elevante en la formación de disolución. Siendo la concentración molar, la más utilizada en el estudio químico. Las unidades son las siguientes:

• Concentración molar o molaridad (M)
• Molalidad o concentración molal (m)
• Fracción molar (X)

Unidades químicas de concentración

La molaridad es la cantidad de sustancia o cantidad de moles (n) de soluto que hay en 1 L de disolución. Se calcula a partir de la siguiente ecuación:

Concentración molar o molaridad (M)

Ejercicio:“En 3000 ml de mezcla hay 5,67 moles de sal. ¿Cuál será la molaridad (M) de dicha mezcla?Datos: nsoluto = 5,67 moles Vdisolución = 3000 ml = 3L Respuesta: La molaridad de la disolución es de 1,89 M, esto quiere decir que en 1 L de la mezcla hay 1,89 moles de sal.

Ejercicio:“Se formó una disolución de azúcar y agua. Se tenían 5 Kg de agua y se calcularon los moles de azúcar obteniéndose 5,89 moles. ¿Cuál es la molalidad (m) de la mezcla?Datos: nsoluto = 5,89 moles mdisolvente = 5 L Respuesta: La molaridad de la disolución es de 1,89 M, esto quiere decir que en 1 Kg de disolvente hay 1,89 moles de sal.

La molalidad corresponde a la cantidad de sustancia o moles (n) de soluto en 1 kg de disolvente. Para calcular la concentración molal se emplea la ecuación:

Molalidad o concentración molal (m)

La fracción molar es la relación entre la cantidad de materia (mol) del soluto y la cantidad de materia (mol) total (nsoluto + ndisolvente) y se calcula aplicando la siguiente ecuación:

Fracción molar (X)*