Muchas reacciones químicas se hacen en disolución: en el laboratorio, en la industria y en tu propio cuerpo. Para saber cuánto reactivo hay en un volumen dado necesitas expresar la concentración con precisión. En este tema aprenderás las distintas formas de hacerlo y a pasar de una a otra.
Objetivos
- Distinguir soluto, disolvente y disolución
- Calcular la concentración en g/L, en porcentaje en masa y en volumen, la molaridad, la molalidad y la fracción molar
- Usar la densidad de la disolución para pasar de una expresión a otra
- Resolver problemas de dilución y de preparación de disoluciones
1. Componentes y expresiones de la concentración
Una disolución es una mezcla homogénea. El componente que está en mayor proporción (o que conserva su estado) es el disolvente; los demás son solutos. La masa de la disolución es m(soluto) + m(disolvente), pero los volúmenes no siempre se suman.
| Expresión | Definición | Unidad |
|---|---|---|
| Concentración en masa | g/L | |
| Porcentaje en masa | · 100 | % |
| Porcentaje en volumen | · 100 | % vol |
| Molaridad M | mol/L | |
| Molalidad m | mol/kg | |
| Fracción molar x | sin unidades |
2. Ejemplos resueltos
Se disuelven 2 g de NaOH en agua hasta 250 mL de disolución
- Concentración en masa: = 8 g/L
- n = = 0,05 mol
- Molaridad: = 0,2 mol/L (0,2 M)
Se mezclan 46 g de etanol (C₂H₅OH) con 72 g de agua
- n(etanol) = = 1 mol; n(agua) = = 4 mol
- x(etanol) = = 0,2; x(agua) = 0,8
- Molalidad: ≈ 13,9 mol/kg
3. Disoluciones comerciales: el papel de la densidad
Los ácidos comerciales se etiquetan con su riqueza (porcentaje en masa) y su densidad. Para calcular la molaridad, toma 1 L de disolución y sigue la cadena volumen → masa de disolución → masa de soluto → moles.
Ácido clorhídrico del 36 % en masa y densidad 1,18 g/mL
- 1 L de disolución tiene 1000 · 1,18 = 1180 g
- Masa de HCl: 1180 · 0,36 = 424,8 g
- n(HCl) = ≈ 11,6 mol
Molaridad ≈ 11,6 mol/L.
4. Diluciones y preparación en el laboratorio
c₁ · V₁ = c₂ · V₂
¿Qué volumen de HCl 11,6 M se necesita para preparar 500 mL de HCl 1 M?
- n = 1 · 0,500 = 0,5 mol de HCl
- V₁ = ≈ 0,043 L = 43 mL
Se toman unos 43 mL del ácido concentrado y se enrasa a 500 mL.
- Calcula la masa de soluto sólido (o el volumen de disolución concentrada) necesario.
- Pésalo (o mídelo con una pipeta) y disuélvelo en una parte del disolvente, en un vaso de precipitados.
- Trasvasa a un matraz aforado del volumen deseado, lavando el vaso con disolvente.
- Enrasa hasta la marca y agita para homogeneizar.
Recuerda
- Molaridad: mol de soluto por litro de disolución; molalidad: mol de soluto por kg de disolvente.
- Fracción molar: cociente de moles; las fracciones de todos los componentes suman 1.
- Con riqueza y densidad: parte de 1 L de disolución.
- En una dilución se conservan los moles de soluto: c₁V₁ = c₂V₂.
¡Ahora te toca a ti!
Comprueba que lo has entendido con los ejercicios y repasa con el resumen.