Disoluciones II: Unidades químicas de concentración … · 2. Otras unidades de concentración Para expresar concentraciones muy pequeñas, trazas de una sustancia muy diluida en

Disoluciones II:

Unidades químicas de concentración y dilución

Resumen de la clase anterior

MATERIA

Sustancias

puras

Mezclas

Elementos

Compuestos

Homogéneas Heterogéneas

Suspensión Coloide Disolución

Ø > 10–4 cm 10–7 cm < Ø < 10–4 cm Ø < 10–7 cm

Aprendizajes esperados

• Conocer las unidades químicas de concentración. • Identificar diluciones.

Páginas del libro

desde la 81 a la 88.

Pregunta oficial PSU

La siguiente figura presenta tres soluciones de una misma sal que están en una relación de volumen de 4:2:1, respectivamente: En relación a sus concentraciones, se puede afirmar correctamente que las tres soluciones presentan A) igual concentración molar. B) la solución 1 es de mayor concentración molar que las soluciones 2 y 3. C) la solución 3 es de menor concentración molar que las soluciones 1 y 2. D) la solución 1 es de menor concentración molar que las soluciones 2 y 3. E) la solución 3 es de mayor concentración molar que las soluciones 1 y 2.

Fuente : DEMRE - U. DE CHILE, Modelo de Prueba de Ciencias 2015

1. Unidades químicas de concentración

2. Otras unidades de concentración

3. Dilución


Molaridad (M)

Las concentraciones se pueden expresar por medio de unidades

químicas, que se diferencian de las unidades físicas en que están

referidas a los mol del soluto (y en ocasiones del disolvente). Entre las

unidades químicas más utilizadas tenemos:

Molalidad (m) Fracción molar (X)

Para trabajar con estas unidades se debe tener en cuenta lo siguiente:

1 L = 1000 mL

1 L = 1000 cc o cm3

1 kg = 1000 g

1 g = 1000 mg

= �� = �


1.1 Molaridad (M)

M = X mol de

soluto en 1000 mL

de disolución

Una disolución de la concentración deseada se prepara fácilmente,

utilizando matraces volumétricos calibrados con precisión. Ventaja

El volumen de la mayoría de las disoluciones depende en parte de la

temperatura (dilatación térmica). Desventaja

Molaridad M = mol de soluto litro de disolución

1) Masar NaCl

1 mol = 58,4 g

2) Poner los 58,4 g

en un matraz de

aforo

3) Agregar agua

destilada hasta la

marca de 1 litro

Ejemplo:

Calcular la molaridad (M) de una disolución que se preparó masando 71,0 g

de sulfato sódico (Na2SO4) y añadiendo suficiente agua hasta aforar un

volumen de 500 mL.

MM Na2SO4 = 142 g/mol

2 4

2 4

X mol de Na SO 1000 mL de disolución

0,5 mol de Na SO 500 mL de disolución

X = 1,0 mol/L ; M ; molar

M = , mol de soluto, L de disolución = , molL o , M O podemos utilizar la fórmula

n = g g/mol = , mol

1.1 Molaridad (M)


Pregunta

Habilidad de Pensamiento Científico: Procesamiento e interpretación de datos y

formulación de explicaciones, apoyándose en los conceptos y modelos teóricos.

La masa de 1 mol de sustancia se denomina masa molar. Este valor permite establecer relaciones entre los gramos y los mol de una sustancia. La siguiente tabla muestra información sobre 2 disoluciones:

Considerando que la concentración molar o molaridad es la cantidad de mol de soluto disuelto en 1 litro de disolución, ¿cuál de las siguientes afirmaciones es correcta con respecto a las disoluciones? A) La 1 tiene mayor número de mol de soluto y mayor molaridad que la disolución 2. B) La 2 tiene menor número de mol de soluto y mayor molaridad que la disolución 1. C) La 1 tiene menor número de mol de soluto y menor molaridad que la disolución 2. D) La 2 tiene igual número de mol de soluto que la disolución 1 y su molaridad es menor. E) La 1 tiene igual número de mol de soluto que la disolución 2 y su molaridad es menor.

B ASE


1.2 Molalidad (m)

m = X mol de soluto en

1000 gramos de

disolvente

La molalidad no está en función del volumen, por lo que es

independiente de la temperatura y la presión. Ventaja

Para relacionarla con la molaridad se requiere conocer la densidad de la

disolución. Desventaja

Molalidad m = mol de soluto kg de disolvente

1 mol por kg de

agua: 1 molal

Marca de 1 L en el matraz

Balanza Balanza

180 g 1 mol de glucosa

1 kg de agua (1 L)

1 kg

Ejemplo:

Se agregan 73,0 gramos de ácido clorhídrico (HCl) a 200 gramos de agua,

¿cuál es la molalidad de la disolución?

MM HCl = 36,5 g/mol

disolvente

X mol de HCl 1000 g de disolvente

2,0 mol de HCl 200 g de disolvente

X = 10,0 mol/Kg ; m ; molal

m = , mol de soluto, kg de disolvente = , molkg disolvente = , m O podemos utilizar

la fórmula


1.2 Molalidad (m)

n = , g de HCl, g/mol = , mol de HCl

Ejercitación

B Aplicación

La masa molar del metano (CH4) es 16 g/mol. ¿Cuál será la molalidad (m) de una disolución acuosa de concentración 32% m/m de CH4?

A) m

C) m

B) m

D) m

E) m


1.3 Fracción molar (X)

Expresa la cantidad de mol de cada componente en relación a la totalidad de los mol

de disolución. Corresponde a una unidad adimensional.

X soluto + X disolvente = 1

Apropiada para el cálculo de presiones parciales de los gases y

para trabajar con presiones de vapor de las disoluciones. Ventaja

No se utiliza para expresar la concentración de las disoluciones

para valoraciones o para análisis gravimétricos. Desventaja

Fracción molar X = mol de soluto o mol de disolventemol totales de la disolución

Ejemplo:

Una disolución esta formada por 324 g de agua (H2O) y 120 g de ácido

acético (CH3COOH). Calcular la fracción molar de cada uno.

MM H2O = 18 g/mol MM CH3COOH = 60 g/mol

Calculando los mol de ambos compuestos:

X soluto (ác. acético) + X disolvente (agua) = 0,9 + 0,1 = 1

Fracción molar X agua = mol de agua mol de agua + mol de ácido acético = ,

Fracción molar X ácido acético = mol de agua mol de agua + mol de ácido acético = ,


1.3 Fracción molar (X)

n = g de Ác. acético g/mol = , mol de CH COOH n = g de H O g/mol = , mol de H O

Ejercitación

A Aplicación

¿Cuál será la fracción molar del metanol (MM CH3OH = 32 g/mol) en una disolución compuesta por 32% m/m de metanol, 23% m/m de etanol (MM CH3CH2OH = 46 g/mol) y 45% m/m de agua MM H2O = 18 g/mol)? A) 0,25 D) 0,62

B) 0,33 E) 0,94 C) 0,40


Para expresar concentraciones muy pequeñas, trazas de una sustancia

muy diluida en otra, es común utilizar otras unidades de concentración,

tales como:

ppm: partes por millón ppt: partes por trillón ppb: partes por billón

Permiten trabajar con disoluciones muy diluidas. Ventajas

Soluto y disolución deben usar la misma unidad de medición. Desventajas

6masa solutoppm = x 10

masa disolución

masa de soluto (mg)

masa disolucion (Kg)

En el caso de disoluciones acuosas, una parte por millón (1 ppm)

equivale a un miligramo (mg) de soluto por litro (L) de disolución.

Ejemplo:

¿Cuál es la concentración en ppm de una disolución de 500 gramos que

contiene 0,018 gramos de manganeso (Mn)?

1 g 1000 mg

0,018 g X mg 18 mg

X mg de Mn 1000 g de disolución

18 mg de Mn 500 g de disolución

mg X = 36 , ppm

Kg


3. Dilución

Es el procedimiento que se sigue para preparar una disolución menos

concentrada a partir de una más concentrada.

Al efectuar un proceso de dilución, agregando más

disolvente a una cantidad dada de la disolución

concentrada, su concentración cambia (disminuye)

sin que cambie el número de mol de soluto.

Mol de soluto antes de la dilución = Mol de soluto después de la dilución

Para una disolución de concentración y

volumen conocido. Ci x Vi = n

Ci x Vi = Cf x Vf

Donde:

Ci: concentración inicial (M) Vi: volumen inicial (mL o L)

Cf: concentración final (M) Vf: volumen final (mL o L)

Ejemplo:

Preparar 1L de una disolución de permanganato de potasio (KMnO4) 0,40 M

a partir de una disolución de KMnO4 1,00 M.

Tenemos:

Ci: 1,00 M Vi: ?

Cf: 0,40 M Vf: 1L

Ci x Vi = Cf x Vf

1,00 M x Vi = 0,40 M x 1L

Vi = 0,4 L = 400 mL

Tomar 400 mL de disolución de KMnO4 1000 mL

Aforar con agua, completando 1000 mL de disolución

Por tanto, la dilución se realiza de la

siguiente forma:

3. Dilución

Ejercitación Ejercicio 22

“guía del alumno”

D Aplicación

Considerando volúmenes aditivos, ¿qué cantidad de agua se debe agregar a 50 mL de una disolución al 20% m/v de hidróxido de sodio (NaOH), cuya masa molar es de 40 g/mol, para obtener una disolución de concentración 0,2 M? A) 12,5 mL D) 1200,0 mL

B) 120,0 mL E) 1250,0 mL C) 125,0 mL

Pregunta oficial PSU

La siguiente figura presenta tres soluciones de una misma sal que están en una relación de volumen de 4:2:1, respectivamente: En relación a sus concentraciones, se puede afirmar correctamente que las tres soluciones presentan A) igual concentración molar. B) la solución 1 es de mayor concentración molar que las soluciones 2 y 3. C) la solución 3 es de menor concentración molar que las soluciones 1 y 2. D) la solución 1 es de menor concentración molar que las soluciones 2 y 3. E) la solución 3 es de mayor concentración molar que las soluciones 1 y 2.

Fuente : DEMRE - U. DE CHILE, Modelo de Prueba de Ciencias 2015

A Comprensión

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