Unidad Disoluciones, diluciones y densidad · Disoluciones, diluciones y densidad 9 C. Volumen/volumen El soluto, el disolvente y la cantidad total de la disolución se miden en volumen,

9Unidad

Y estudiaremos:

•Disoluciónysuscomponentes.•Concentracióndelasdisolucionesysuexpresión.

•Disolucionessaturadasysobresaturadas.

•Diluciones.•Densidad:conceptoyexpresiónmatemática.

En esta unidad aprenderemos a:

•Definirelconceptodedisoluciónydeterminarsusconceptosytipos.

•Preparardisolucionessegúnlasformasdeconcentración.

•Preparardiferentestiposdediluciones.

•Expresareldatodedensidadabsolutamatemáticamenteydiferenciarentredensidadabsolutayrelativa.

•Determinarladensidaddesólidosylíquidos.

•Utilizareldensímetroparamedirdensidadesdelíquidos.

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Disoluciones,dilucionesydensidad9

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1. Disolución y sus componentes

Ladisoluciónmássencillaestáformadaporlamezcladedoscomponentes:elcompo-nenteenmayorproporciónsellamadisolventeyelcomponenteenmenorproporciónsellamasoluto.Lasdisolucionessenombrancitandoenprimerlugarelsolutoyense-gundolugar,eldisolvente.Ejemplo:salenagua.

Cuandosetratadesolutoydisolventessólidossesueleempleareltérminodemezcla homogénea (nosepuedendistinguirsuscomponentes)enlugardeltérminodisolución,quesereservaparamezclasdesólidoylíquidoolíquidoylíquido(lasmásutilizadasenFarmacia).

Lahomogeneizacióneselprocesousadoparaconseguirquenosediferencienloscom-ponentesdeunadisolución.Enlaprácticafarmacéuticaesteprocesosellevaacabosegúnelestadofísicodeloscomponentesdeladisolución(Figs.9.1y9.2).

SolutoDisolvente

Sólido Líquido Gas

Sólido Polvospédicos Suerosalino Humo

Líquido Arcilla Alcohol70ºC Nebulización

Gas Hidrógenoenpaladio Bebidasgaseosas Aire

Tabla 9.1. Ejemplos de mezclas de sustancias y aplicaciones.

Unadisolucióneslamezclahomogéneadedosomássustancias.

Disolvente Características

AguapurificadaEsteeseldisolventemásutilizadoenFarmacia.Esinsípida,inodora,incolora,nopresentaactividadfarmacológicaynoesirritante.DescritaenRFE.

Etanoloalcoholetílico

Elalcoholde96ºC,tambiénllamadoalcoholde95ºCoalcoholoficinal,eselmásusadoenlaformulaciónmagistral.Esmiscibleconaguayotrosalcoholesyesunexcipientededeclaraciónobligatoria.Elalcoholabsolutode99%esmuyhigroscópicoynoseutiliza.Elde70ºCeseldemayorpoderantiséptico.

Isopropanol Estedisolventeestóxicoporvíaoralysoloseusaporvíatópica.

GlicerinaProductomuyviscosoqueledaconsistenciaalasdisolucionesyesmiscibleconaguayetanol.Tambiénesunconservantenotóxicoporvíaoral.

Propilenglicol Productoquesemezclaconagua,acetona,etanolyglicerinaparautilizarseenalimentaciónycosméticos.

Polietilenglicoles(PEG) Polímerosdeaguayóxidodeetileno.Sonhigroscópicos,solublesenagua,alcohol,glicerinayacetona.

Sorbitol Líquidoincoloro,deconsistenciasemejantealaglicerina,queposeesabordulceyseusacomoedulcorante.Esmiscibleconaguayalcohol.

Dimetilsulfóxido Estedisolventeseusaparadisolversustanciasinsolublesenagua.Soloseempleaparausoexterno.

Tabla 9.2. Disolventes de uso frecuente en Farmacia.

Fig. 9.1. Si los componentes de la disolución son sólidos, la homogeneización se realiza mediante mortero con pistilo (a) o con mezcladora del tamaño adecuado (b).

Fig. 9.2. Si hay algún componente líquido, la disolución se realiza bien de forma manual, en vaso de precipitados con varilla (a) o matraz aforado, o bien con agitador magnético (b).

Enlasdisolucionespuedehabermásdeunsolutopero,unavezquelamezclaestáhomogenei-zada,nosedistinguensuscom-ponentes.

Toma nota

a) Mortero con pistilo.

a) Vaso de precipitados con varilla.

b) Mezcladora.

b) Agitador magnético.

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9Disoluciones,dilucionesydensidad

2. Concentración de las disoluciones y su expresión

Laconcentraciónexpresa,cuantitativamente,laproporción de solutoenladisolución.Esteconceptosepuedeexpresardediferentesmaneras.

2.1. Expresión en porcentaje

Ladisoluciónexpresadaenporcentajepartedequelacantidadtotaldeladisoluciónson100 partesylacantidaddesolutoesunaporcióndeellas(partesdesolutoen100 partesdedisolución).Serepresentaconelsímbolo%.

Laconcentraciónentantoporcientosepuedeexpresar,asuvez,detresmaneras:a) Peso/peso(p/p);b) Peso/volumen(p/v);c) Volumen/volumen(v/v).

A. Peso/peso

Elsolutoyeldisolventesemidenenunidades de masa,aunqueamboscomponentespueden ser sólidos o líquidos.Así,sitenemosunadisolucióndeconcentraciónal3%significaque,delas100partesdedisolucióntotal,trespartessondesoluto.

Parahacerestamediciónsepuedeemplearcualquierunidaddemasa,siemprequesealamismatantoparaelsolutocomoparaeldisolvente.

LoslíquidossepesanenvasodeprecipitadosomatrazEnlermeyerpreviamentetarados.Sisonmuydensos,espreferiblehacerloenvasodeprecipitadosparafacili-tarsusalida.

Claves y consejos

EnFarmacia,lasunidades de masa más utilizadassongymg.

Toma nota

Preparación de una mezcla de soluto y disolventes sólidos con expresión en % p/p: 140 g de paracetamol en lactosa al 5 % .

Fundamento:preparacióndemezclahomogéneadedossustanciassólidas(paracetamolylactosa).

Material:–Vidrioderelojyvasodeprecipitados.–Morteroconpistiloomezcladoradepolvos.–Espátulasdemetal.–Paracetamol.–Lactosa.

Cálculos:

• Paracetamol:5/100=x/140;x=7g• Lactosa:140–7=133g

Técnica:

1.Ponerpapeldefiltroenlamesayprepararelmaterialquesevaanecesitar,asícomolasdossustancias.

2.Pesarlos133gdelactosaenvasodeprecipitados.

3.Pesar7gdeparacetamolenunvidriodereloj.

4.Ponerenelmorteroelparacetamolprimero(porserlasustanciaprincipal)ydespuéslalactosa.

5.Mezclarconelpistiloayudándonosconunaespátulahastaqueesténperfectamentemezclados.

Observaciones:losproductoselegidosdebenserlosade-cuadosylamezcladeberealizarseconcuidadoparanoconfundirlos.

Elparacetamolesunpolvoblancodeacciónanalgé-sica,antipiréticayantiinflamatoria.Lalactosaesunexcipientededeclaraciónobligatoria,blancoypul-verulento.

Práctica de laboratorio 1

El jefe del laboratorio farmacéutico donde trabaja Cristina le ha pedido que calcule la cantidad de soluto y disolvente que hay en ¼ kg de una mezcla de almidón de maíz en agua al 8 % p/p. ¿Qué cálculos debe hacer?

Solución:

a) Cantidaddealmidóndemaíz:8·250/100=20gdealmidón.

b) Cantidaddeagua:250–20=230gdeagua.

Caso práctico 1

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B. Peso/volumen

Lacantidaddesolutoseexpresaenmasa (g)ylacantidadtotaldedisoluciónseexpre-saenvolumen (l)(sepuedenusarlosmúltiplosysubmúltiplosdegyl).Así,unaconcen-traciónal3%significaquehay3partesdesolutoexpresadasenunidadesdemasayhasta100partesdedisoluciónexpresadasenvolumen.

Lapreparacióndedisolucionesp/vrequiereelusoderecipientesquemidanvolúmenesdeformaexacta,porloquedebenutilizarsesiempre matraces aforados.

Noolvidesponerlasunidadescorrespondientesalahoradehacerloscálculos.Asíevitaráserrores.Porejemplo:2,5gdesacarosaen100mldedisolución.

Claves y consejos

A Cristina le han pedido que calcule la concentración en % p/v de la disolución prepa-rada al disolver 3 g de un soluto en agua suficiente para completar 150 ml de solu-ción. ¿Cuál será el resultado?

Solución:

Cristinatendráquellevaracabolasiguienteoperación:3·100/150=2.Porlotanto,elresultadoserá2g%p/v.

Caso práctico 2

Preparación de 250 ml de disolución al 0,9 % p/v de NaCl.

Fundamento:mezcladeproductosólido(NaCl)conaguadetalformaquenosediferenciensuscomponentes.

Material:

–Espátulademetal.–Vasodeprecipitados.–Clorurosódico.–Embudo.–Vidriodereloj.

–Pipetagraduadade5ml.–Matrazaforadode250ml.contapón.

–Aguapurificada.

Cálculos:

• Clorurosódico:0,9/100=x/250;x=2,25g• Agua:hasta250mldedisolución.

Técnica:

1.Pesar2,25gdeNaClenelvidrioderelojconlaayudadelaespátula.

2.Poneraguapurificadaenelvasodeprecipitados.

3.Ponerclorurosódicoenelmatrazaforadoconlaayudadelembudoyunpocodeaguapurificada.

4.PonerelclorurosódicoenelotrovasodeprecipitadosyañadirunpocodeaguapurificadaparadisolverelNaCl.

5.Pasarestamezclaalmatrazaforadode250mlconlaayudadelembudo.

6.Agitarlamezclasuavementeporinversiónhastaquesedisuelva.

7.Añadiraguahastaelcuellodelmatrazyagitar.

8.Enrasarconaguahastaelaforodelmatraz.

Observaciones:elsuerosalinoofisiológicotambiénseex-presacomoNaClal9º/00p/v.

Lasal común o cloruro sódico esun sólidoenformadecristalescúbi-costransparentes,saborsaladoymuysolubleenagua.


Recuerdaquelapartecurvadelmeniscodelenrasedeunlíquidoenunmatrazaforadodebecoincidirconlamarcadelaforodelmatraz.

Claves y consejos

Enrase

Menisco

Fig. 9.3. Enrasado del matraz.

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C. Volumen/volumen

Elsoluto,eldisolventeylacantidadtotaldeladisoluciónsemidenenvolumen,gene-ralmenteenml,ytantoelsolutocomoeldisolventedebenserlíquidos.Ladiferenciaentrelacantidadtotaldedisoluciónyladesolutoserálacantidaddedisolventequesedebeañadiralsoluto.

1. Especificacuálessonelsolutoyeldisolventeen lassiguientesdisoluciones:a) Disolucióndeclorurosódicoenalcohol.b) Disolucióndecloruropotásico.c) Disolucióndeglicerina.d) Mezcladeparacetamolentalco.

2. En½kgdedisoluciónal12,5%p/pdeglicerinaenagua,¿quécantidaddeglicerinalleva?¿Ydedisol-vente?¿Cuáleselsoluto?

3. En250gdeunadisoluciónal23%p/pdesacarosaenalmidón,¿cuáleslacantidaddesoluto?¿Ylacanti-dadtotaldedisoluciónpreparada?

4. Parapreparar½litrodealmidónal40%p/v,¿quécantidaddealmidónsenecesita?¿Ydeagua?

5. Calculalacantidaddesolutoydeaguaquesenece-sitaparapreparar150mldedisoluciónal15%v/vdeácidoacético.

Actividades

Preparar 200 ml de una disolución de lejía en agua al 5 % v/v.

Fundamento:lalejíadiluidaseusaparalalimpiezadematerialdevidriodelaboratorio,comolosportaobjetos.

Material:–2vasosdeprecipitadosde250ml.

–Matrazaforadode100ml.–Embudo.–Aguapurificada.

–2pipetasde10ml.–Matrazaforadode50 ml.

–Varilladevidrio.–Lejíacomercial.

Cálculos:

•Lejía:5·200/100=10ml •Agua:200–10=190ml

Técnica:

1.Medirlos10mldelejíaconunapipetade10mlyponerenunvasodeprecipitadosde250ml.

2.Medirlos190mldeaguaenelsegundovasodepreci-pitadosdelasiguienteforma:medir100mldeaguaconelmatrazaforadode100mlyecharenelvasodeprecipitados.Medir50mldeaguaconmatrazaforadode50mlyañadiralvaso.Porúltimo,medir40mldeaguaconpipetade10mlyañadiralvaso.

3.Añadirelaguaalvasodeprecipitadosquecontienelejíayagitarconvarilladevidrio.


A Cristina le piden en la farmacia en la que trabaja que prepare 150 ml de glicerina en agua al 2 %. ¿Qué cantidad de glicerina necesita? ¿Y de agua?

Solución:

Paraaveriguarlacantidaddeglicerinaquenecesita,ten-dráquerealizarestoscálculos:

2·150/100=3 ml

Porlotanto,lacantidaddeaguaquenecesitaes:

150–3=147ml

Caso práctico 3

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Esta práctica consiste en preparar 150 g de almidón de maíz en agua al 3,5 % p/p.

Fundamento: sepreparaunamezcladeunproductosólido(almidóndemaíz)yundisolventelíquido(agua)expresa-dosambosenpeso.

Material:

–Espátula. –Varilladevidrio.–Dosvasosdeprecipitados –Almidóndemaíz.de250ml. –Agua.

Cálculos:

• Cantidaddealmidón:3,5/100=x/150=5,25g• Cantidaddeagua:150–5,25=144,75g

Técnica:

1.Pesar5,25gdealmidónenvasodeprecipitadosde250 mlypesar144,75gdeaguapurificadaenelotrovasode250ml.

2.Añadirelaguapesadaalalmidónyagitarconlavari-llahastasutotaldisolución.

Observaciones:elalmidóndemaízessolubleenaguafría.Siseutilizaaguacaliente,seformaunengrudoinso-luble.Elaguadebeañadirselentamentemientrasseagita,parafavorecerladisolución.


Preparar 500 ml de sulfato de cobre al 0,1 % p/v.

Fundamento:elsulfatodecobredisueltoenaguaseusacomoantisépticodérmico.

Material:

–Matrazaforadode500ml.

–Sulfatodecobre.

–Vasodeprecipitados.

–Embudo.

–Vasodeprecipitadosde100ml.

–Aguapurificada.

–Varilla.

Cálculos:

• Sulfatodecobre:0,1·500/100=0,5g• Agua:hasta500ml

Técnica:

1.Pesarelsulfatodecobreenelvasodeprecipitadosde100ml.

2.Añadir80mldeagua,aproximadamente,ydisolveragi-tandoconlavarilla.

3.Pasarestamezclaalmatrazaforadode500mlconunembudo.

4.Añadir50mldeagua,aproximadamente,alvasoqueconteníaelsulftatodecobre.Agitarconlavarillayaña-diralmatrazde500ml.Mezclaryenrasarconagua.


Elalmidón de maízesaptoparaenfermoscelíacosysustituyealaharinadetrigoenlaelaboracióndealimentos.

Preparación de 80 ml de disolución al 15 % v/v de glicerina.

Fundamento:sepreparaunamezcladeglicerinayagua,ambasmedidasenunidadesdevolumen.

Material:

–Dospipetasde10ml.–Dosvasosdeprecipitadosde250ml.–Matrazaforadode50ml.–Ácidoacéticocomercial.–Agua.

Cálculos:

• Cantidaddeglicerina:15/100=x/80;x=12ml• Cantidaddeagua:80–12=68ml

Técnica:

1.Ponerenunvasodeprecipitadoslos12mldeglicerinaconayudadeunapipetade10ml.

2.Añadirlos68mldeaguamedidosconunmatrazafo-radode50mlyunapipetade10ml.

3.Mezclarconvarilladevidrio.


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2.2. Expresión en moles Lamolaridad (M)eselnúmerodemolesdesolutoquehayen1litrodedisolución.Seexpresadelasiguienteforma:

Moleslamasamoleculardeunamoléculaexpresadoeng.Elnúmerodemolesquehayenunadeterminadacantidaddesustanciasecalculadividiendolamasadelasustanciaentresumasamolecular:

Elemento Símbolo Peso atómico Elemento Símbolo Peso atómico

Hidrógeno H 1,01 Hierro Fe 55,8

Oxígeno O 16 Cobre Cu 63,5

Sodio Na 23 Níquel Ni 58,7

Cloro Cl 35,5 Boro B 10,8

Azufre S 32,1 Yodo I 126,9

Nitrógeno N 14 Cinc Zn 65,4

Fósforo P 30,9 Carbono C 12

Potasio K 39,1 Manganeso Mn 54,9

Magnesio Mg 24,3 Cromo Cr 52

Calcio Ca 40,1 Aluminio Al 27

Tabla 9.3. Pesos atómicos de los elementos químicos de uso frecuente.

2.3. Expresión en normalidadLanormalidad (N)eselnúmerodeequivalentesgramodesolutoenunlitrodedisolu-ciónyseexpresaasí:

Elnúmerodegramosdesolutodivididoentresupesomoleculareselnúmero de moles; elnúmerodemolesdivididoentrelavalenciaeselnúmero de equivalentes químicos.

2.4. Expresión en partes por millón

Estaexpresiónseutilizaparamedirloselementosencantidadesmuypequeñaspresentesenunamezcla.Estoselementossellamantrazasyseexpresanconlaabreviaturappm:

Tambiénsepuededefinircomolacantidaddemateriacontenidaenunapartesobrantesobreuntotaldeunmillóndepartes.

M=Soluto(g)/Masamolecular

Volumen(l)

N.ºdemoles=masa(g)/masamolecular

N=masasoluto(g)/(masamolecular/valencia)

Volumendisolución(l)

1ppm=1µg/g,1mg/kgo1mg/l(paraagua)

Lamasadeunmoldemoléculasdecualquierelementoesigualalvalor de sumasa molecular expresadoengramos.

Claves y consejos

6. Calculalaexpresiónenmolesdeunadisoluciónde35gdeNaOHen250 mldeaguaaplican-dolafórmuladelamola-ridad.

7. Calculalanormalidaddeunadisoluciónquecontie-ne15gdesosaenmediolitrodeagua.

8. Expresaenppmlacanti-daddesolutode1litrodesulfatodecobre0.25 M.

Actividades

Elpatróndemoleselnúmerodeátomosqueestáncontenidosen12gramosdecarbonodemasaisotópica12(C12).Elnúmerodepartículasdeunasustanciacontenidasenunmoldedichasustanciasedenominanúmero de Avogadro,yelvalormásexactoqueseconocedeéles6,0221367·1023.Porejemplo:unmoldeelectronescontiene6,0221367·1023elec-tronesyunmoldemoléculasdeaguacontiene6,0221367·1023moléculasdeagua.

Importante

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3. Disoluciones saturadas y sobresaturadas

Lasolubilidaddependedelatemperatura,deformaque,engeneral,amayortempera-tura,máscantidaddesolutoadmiteladisolución.

4. Diluciones

Lafórmulaparacalcularquécantidaddesoluciónmadreydeaguasenecesitanparaprepararunadilucióndeterminadaeslasiguiente:

Elsubíndiceiindicadisolucióninicial,lamásconcentrada;elsubíndice F significadiso-luciónfinal,lamenosconcentradaodiluida.Así,tenemos:

Vi =volumendeladisoluciónmadrenecesario.Ci=concentracióndeladisoluciónmadre.VF=volumenquesedeseapreparardeladisoluciónfinalodiluida.CF=concentracióndeladisoluciónfinalodiluida.

Otraformadeexpresarunadilucióndeunadisoluciónesmedianteunafracción,siendoeldenominadorBlacantidadtotaldedisoluciónquevamosaprepararyelnumeradorA,lacantidaddeladisoluciónmadrequehayquecoger.Así:

Denominador – Numerador = cantidad de agua necesaria

Unadisolución saturadaesaquellaenlaqueestádisueltalamayorcantidadposi-bledesolutoaunaciertatemperatura.

Unadisolución sobresaturadaesaquellaquecontienetalcantidaddesolutoqueesteprecipitaaunqueseasolubleeneldisolvente.

Unadiluciónesunadisolucióndemenorconcentraciónqueaquelladelaquepartimos.Ladisolucióndepartidasellamadisolución madre.

Vi·Ci=VF·CF

Fig. 9.4. Disoluciones con distintas concentraciones de soluto: la más concentrada aparece a la derecha (con el color más intenso) y las más diluidas, a la izquierda.

UnadisoluciónsaturadadeNaClesaquellaquecontiene37,5gdisueltosen100gdeaguaa20 ºC,ysepreparaañadiendosalalaguahastaqueyanoadmitemássoluto.¿Cuándopasaríaestadisoluciónasersobresaturada?Cuando,alañadirsalalagua,precipitayquedaenelfondo.

Dudas frecuentes

9. Sideseopreparar50mldesulfatodecobreal0,1%partiendodeunadisolu-ción de sulfato de cobre al 5%, ¿qué cantidad debo coger de la soluciónmadre?

10. Enunadilucióna1/8,¿el1representaelsolutooeldisolvente?¿Yel8?

11. Completaelsiguienteenunciado:

Parapreparar50mldeglicerinadiluidaal3%senecesitan mldeglicerinapuray mldeagua.

12. Observalafiguradelaizquierda.Setratadeundisolucióndeazuldemetilenoal5%.Realizaloscálculosnecesariosparapreparar60mldesolucióndeazuldemetilenoal3%partiendodeestadisolución.

Actividades

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En esta práctica se van a preparar 50 ml de disolución de sacarosa al 3 % p/v par-tiendo de una disolución de sacarosa a 20 % p/v.

Fundamento:ladisolucióndesacarosaal20%sellamadisoluciónmadreoinicialporqueeslamásconcentrada.Ladisolucióndesacarosaal3%esladiluidaofinal.

Material:

–Pipetas.

–Vasosdeprecipitados.


Cálculos:

AplicandolafórmulaVi·Ci=VF·CFobtenemoslosiguiente:

Cieslaconcentracióndeladisoluciónquetenemos,20%.

Vieselvolumendeesadisoluciónquetenemosquecoger(eldatoquetenemosquecalcular).

VFeselvolumenquedeseamosdeladisolucióndiluida,50ml.

Portanto:20·Vi=50·3

Despejando:Vi=50·3/20=7,5mldesacarosaal20%yañadimoshasta50 mldeagua.

Técnica:coger7,5mldelasoluciónmadreconunapipetaycolocarenelmatrazaforadode50ml.Finalmente,añadirelvolumendeaguanecesariohastaelenrase.


Miguel está trabajando en el laborato-rio de farmacia y tiene que despejar la siguiente incógnita: necesita calcular el volumen de solución madre necesario, cuya concentración es 3 %, para prepa-rar 90 ml de solución diluida, cuya con-centración deseamos que sea de 2 %.

Solución:

Parahacerestecálculohayqueaplicarlasiguientefórmula:Vi·Ci=VF·CF.

Sustituyendo,quedalosiguiente:Vi·3==90·2.Despejandoahoraelvolumeninicialodelasoluciónmadre,quedaVi=180/3=60ml.

Elresto,hastalos90mlquehayquepreparardesolucióndiluida,esagua.Esdecir,Miguel tendráquemezclar60 mldesoluciónmadrey30mldeagua.

Caso práctico 4

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5. Densidad: concepto y expresión matemática

Podemosconocerlamasaoelvolumendeunasustancia,sisabemossudensidad(r),mediantelassiguientesfórmulas:

Ladensidaddeunasustanciaobtenidaaldividirsumasaentreelvolumenqueocupasedenominadensidad absoluta;sirelacionamosladensidadabsolutaconladeotrasustanciaquetomamoscomoreferencia,entoncesrecibeelnombrededensidad relati-va o peso específico.

Lasustanciahabitualdereferenciaeselagua,consideradaa4ºCy1atmósfera,yladensidadrelativa(rr)decualquiersustancia(x)siempreserelacionaráconella:

Enelvalordeladensidadinfluyendosfactores:latemperatura,puestoqueelvolumenqueocupaunlíquidooungasvaríamuchoenfuncióndeesteparámetro;ylaflotabi-lidad,yaqueunasustanciaflotarásobreotrasisudensidadesmenor.

Ladensidaddeuncuerpo(r)eselresultadodeladivisiónentresumasayelvolu-menqueocupa:r=m/V

r=m/V V =m/r m =V ·r

rr (x) = Densidad absoluta (x)/Densidad agua (4 ºC y 1 atmósfera)

13. Halla ladensidad (r) de un líquido sabiendoque20dl delmismopesan0,25 kg.

14. Colocaenuntubodeensayograduadode10ml,5mldeaguadelgrifoconpipetay5mldeaceitedealmendrasconotrapipetadistinta.Cierraeltuboconparafilmyagitaporinversiónfuertedurante30segundos;colócaloenunagradillayespera10minutos.Extraetusconclusionesenfuncióndelosdatosqueobservesindicandocuáldelosdoslíquidosesmásdensoyporqué.

Actividades

Ladensidadseexpresaenunida-desdelSistemaInternacional(SI),enkg/dm3y,másfrecuentemen-te,eng/cm3og/ml.Lassustanciasconmenordensi-dadflotaránencimadelassus-tanciasconmayordensidad,comoeselcasodelaceiteenelagua.

Importante

A4ºCya1atmósferadepre-sión,1kgdeaguaocupa1dm3,esdecir,1000gdeaguaocu-pan1000cm3,porloquesudensidadabsolutaes1g/cm3,yaque:r = m/V = 1 000 g/1 000 cm3 = = 1 g/cm3

Claves y consejos

En esta práctica se estudia la flotabilidad de diferentes sus-tancias en relación con su densidad.

Fundamento:colocardiferentessustanciasenunaprobetayobservar,trasagitación,laalturaquehanalcanzadodentrodelamisma.Amayoraltura,menordensidadymayorflotabilidad.

Material:–Probetade20ml.–Aguadestilada.–Champú.–PipetasPasteur.–Aceitedecoco.

Procedimiento:

1.Enunaprobetagraduadade20mlseponen,condife-rentespipetasPasteuryapoyandosiemprelapuntadelapipetaenlasparedesdelaprobeta:

–5mldeaguadestilada. –5mldeaceitedecoco. –5mldechampú.

2.Colocarlaprobetaenunagitadorrotativodurante10 minutos.

3.Dejarreposarlaprobeta25minutos.

4.Observarlacolocacióndelassustanciasdentrodelaprobetayextraerconclusiones.

Práctica de laboratorio 8www.m

cgra

w-hill.

es

129


Determinación de la

densidad en sólidos

Método de la

probeta

Elpesodelsólidosedeterminaconunabalanza electrónicaysemidedespuéssuvolumenatravésdellíquidodesalojadocontenidoenunaprobeta graduada.

Vf

V iVi

VF

Fig. 9.5. Probetas graduadas.

Método del principio

de Arquímedes

LareferenciaeselprincipiodeArquímedes:todocuerposumergidoenunfluidoexperimentaunempujeverticalhaciaarribaigualalpesodelfluidodesalojado.Enestecaso,empujeeselpesodellíquidodesalojadoporelsólidosumergido.

Fig. 9.6. Método de Arquímedes.

Método del picnómetro para sólidos pulverulentos

Elpicnómetroesunrecipientedevidrioprovistodetapónconuntubocapilarmarcadoyconenraseenlapartesuperior.Lamasadelsólidoseaveriguamediantepesadayelvolumenloaveriguamosdeterminandoelpesodelvolumendellíquidodesplazadoporelsólidopulverulento,queequivalealvolumendelsólidoenestudio.

Fig. 9.7. Picnómetro para sólidos pulverulentos.

Determinación de la

densidad en líquidos

Método de la pesada

Lamedicióndevolumenporestemétodotienequeserexactamediantepipetasgraduadasomatracesaforados.• Cuandoutilicemoslapipeta,tenemosqueirvertiendo

ypesandoconbalanzaelectrónica,sucesivamente,10mldeunlíquidoproblemaparacalcularsudensidad,hallandolamedia aritméticadelasdensidadescalculadasencadapaso.

• Cuandoutilicemoselmatraz,tenemosquedeterminarvariasveceselpesodeunlíquidocontenidoenunmatrazaforadode100ml.

Fig. 9.8. Pipeteo con pera de goma.

Método del

picnómetro

Elfundamentoconsisteenpesarelpicnómetrovacío(aestepesolollamaremos(P0);despuéspesaremoselpicnómetrodevolumenconocidoyperfectamenteaforadollenodellíquidocuyadensidadqueremoshallar(aestepesolollamaremos(P1);y,porúltimo,pesaremoselpicnómetrollenodeaguadestilada(P2).Paraconocerladensidad del líquidoaplicaremoslasiguientefórmula:

r= (P1–P0)(P2–P0)

=g/cm3

Fig. 9.9. Picnómetro para líquidos: con termómetro y de Gay-Lussac.

Método del

densímetro

Losdensímetrosestánformadosporuntubohuecoquetieneunensanchamientoenlaparteinferior,elcualterminaconundepósitoconperdigonesomercurio,quesirvedelastre,manteniéndoloverticalalhundirseenloslíquidos.Enlapartesuperiorpresentaunvástagocilíndricograduado,quenosindicaladensidadenelpuntodelvástagohastadondesehahundidoenellíquido.Cuantomenoresladensidaddeunlíquido,mássehundeeldensímetroenél.Losdensímetrosnosonmuyprecisos,peropermitendeterminacionesrápidas,porloqueseempleanentécnicasrutinariasquenorequierenunagranprecisión.Elfundamentodelasdeterminacionescondensímetroconsisteenrealizarcorrectamentelalecturadeladensidaddeunasolucióncontenidaenunaprobeta,observandoelpuntodelvástagograduadoquetocalasuperficiedellíquidoenestudio.

a) b) c) Lectura: 10,074 g/ml–11,000

1,100

Fig. 9.10. Para determinar la densidad, el densímetro (a) se introduce en la probeta con un leve movimiento giratorio (b). Después, sin tocar el densímetro, se hace la lectura (c).

Tabla 9.4. Métodos de determinación de la densidad en sólidos y líquidos.

5.1. Métodos de determinación de la densidad

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El objetivo de esta práctica es determinar la densidad de un sólido irregular en g/cm3.

Material:

–Dosprobetasde50cm3. –Aguadestilada.–Balanzaelectrónica. –Sólidoirregular.

Procedimiento:

1.Hallarlamasadelsólidoirregularperfectamentelimpioysecoenunabalanzaelectrónicayanotarsupeso,alquellamaremos(ms).

2. Llenarhastalamitadunaprobetade50cm3conaguadestiladayenrasarconpipetaPasteur(mirandolabasedelmeniscoqueformaellíquidoconlasparedesdelaprobeta).

3.Anotarelvolumenquealcanzaellíquido,alquellama-remosVi(volumeninicial).

4. Introducir,conmuchocuidado,dentrodelaprobetaelsólidoirregular,quedeberátocarelfondo.Anotarelvo-lumenquealcanzaelagua,alquellamaremosVF(volu-menfinal).

5.HallarelvolumendelsólidoVspordiferenciaentreVFyVi;asíVs=VF–Vi,yaqueelvolumendelsólidoyeldellíquidodesalojadosonelementalmenteiguales.

6. Ladensidaddelsólidosehallaaplicandolafórmula:

r=m1

Vs

=g/cm3


Esta práctica busca determinar la densidad de una solución de bicarbonato sódico y de otra de ácido acético glacial.

Fundamento:determinarladensidaddedossolucionesproblema,bicarbonatosódico(NaHCO3)yácidoacéticoglacial(CH3—COOH),preparadasporelprofesorem-pleandoelpicnómetroparalíquidos.

Material:

–Balanzaelectrónica.–Picnómetro.–Solucionesproblemadebicarbonatoydeácidoacéticoglacial.

–Aguadestilada.

Procedimiento:

1.Unavezestabilizadalabalanzaelectrónica,pesarelpicnómetrovacío,limpioyseco.SeobtieneelpesoP0.

2.PesarelpicnómetrollenoyperfectamenteaforadoconlasoluciónproblemadeNaHCO3.SeobtieneelpesoP1(NaHCO3)

3.Vaciarelpicnómetro,aclararconaguadestiladayen-juagarvariasvecesconlasoluciónproblemadeácidoacéticoglacial.

4.Vaciardenuevoy,sihicierafalta,secarperfectamenteporfuera.

5. Llenarelpicnómetroyaforardenuevoconlasolucióndeácidoacéticoglacial.

6.Pesarelpicnómetrollenodelasolucióndeácidoacéti-coglacialyobtenerelpesoP1(CH3—COOH).

7.Porúltimo,vaciar,aclararvariasvecesconaguadesti-lada,secarporfuera(sihicierafalta),llenarconaguadestilada,aforarperfectamenteypesar.SeobtendráP2(aguadestilada).

8. Ladensidaddelassolucionesproblemasehallarádivi-diendoelpesodecadaunadeellasentreelpesodelaguadestilada(r=1g/cm3).

9.Rellenarelcuadroqueaparecemásabajoysacarcon-clusiones.


Líquidos Picnómetro vacío Picnómetro lleno Densidad ( g/cm3)

Sinlíquido P0=

Sol.NaHCO3 P1(NaHCO3)= r= (P1–P0)(P2–P0)

∙1g/cm3=

Sol.CH3—COOHglacial P1(CH3—COOH)= r= (P1–P0)

(P2–P0)∙1g/cm3=

H2Odestilada P2(H2Odest.)=

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SíntesisDisolución y sus componentes

Mezclahomogéneadedosomássustanciasformadaporsolutoydisolventes

(sólidos,líquidosogaseosos).

Principalesdisolventes:agua,alcoholetílico,glicerina,isopropanol,propilenglicol,sorbitol,dimetilsulfóxidoyPEG.

ConcentraciónExpresacuantitativamentelaproporcióndelsoluto

enladisolución.

1. Porcentaje.Indicalaspartesdesolutoquehayen100partesde disolución.Sepuedeexpresarcomo:

•p/p:gdesolutoen100gdedisolución. •p/v:gdesolutoen100mldedisolución. •v/v:mldesolutoen100mldedisolución.2. Molaridad.Númerodemolesdesolutoquehayen1lde disolución.3. Normalidad.Númerodeequivalentesquímicospresentesen1lde

disolución.4. PPM.Partesdesolutoquehayenunmillóndepartesdeladisolución.

Densidad r

Expresiónmatemáticar=m/V

Símbolo

Unidades:kg/l,g/cm3yg/ml

Densidad absoluta:masadeunasustanciadivididaporelvolumenqueocupa.

Densidad relativa:densidadabsolutadeunasustanciaconrespectoaladensidaddeotrasustanciadereferencia.

Elvolumensemideatravésdellíquidodesalojado.Métododelaprobeta

Elempujeeselpesodellíquidodesalojado.MétododelprincipiodeArquímedes

Lamasadelsólidoseaveriguamediantepesadayelvolumen,determinandoelpesodelvolumendellíquidodesplazadoporelsólidopulverulento.

Métodoconpicnómetro

Métodos de determinación de la densidad en sólidos

Métodos de determinación de la densidad en líquidos

Métododepesada Mediciónexactadevolumenmediantepipetaomatraz.

Métodoconpicnómetro r= (P1–P0)(P2–P0)

=g/cm3

Métodocondensímetro Pocopreciso,peropermitedeterminacionesrápidas.

Disolución saturada Disoluciónenlaqueestádisueltalamayorcantidadposibledesolutoaunaciertatemperatura.

Disolución sobresaturada

Disoluciónquecontienetalcantidaddesolutoqueesteprecipitaaunqueseasolubleeneldisolvente.

Diluciones Disolucionespreparadasapartirdeotramásconcentradayquetienenmenorconcentraciónqueaquelladelacualproceden.

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Test de repaso1. Lamolaridades:

a) Unaformadeexpresarelpesodeunasustancia.

b) Unaformademedirelvolumendeunadisolución.

c) Unaformademedirconcentraciones.

d) Ningunaescorrecta.

2. Unadilucióna1/10deunadisoluciónindica:

a) 1partedesolutoy10dedisolvente.

b) 1partedesolutoy9dedisolución.

c) 1partedesolutoy11dedisolución.

d) Ningunaescorrecta.

3. En50mldeunadisoluciónde lactosaal20%p/vhay:

a) 20gdelactosa.

b) 10gdelactosa.

c) 10gdeagua.

d) 25gdelactosa.

4. Lastrazasestánrelacionadascon:

a) Concentraciónexpresadaenmolaridad.

b) Concentraciónexpresadaen%.

c) Concentraciónexpresadaenppm.

d) aybsoncorrectas.

5. Elsuerosalinoes:

a) NaClal9%p/v.

b) NaClal20%p/p.

c) NaClal0,9%p/v.

d) aycsoncorrectas.

6. ¿Cuántosmgdeglucosapormldesolucióncontieneunasoluciónal33%?

a) 0,33mg.

b) 3,3mg.

c) 33mg.

d) 330mg.

7. Laconcentracióndeunasoluciónnoseexpresaen:

a) mg%

b) g/l

c) %

d) microgramos

8. Lassiglasppmsignifican:

a) Partespormil.

b) Partesporbillón.

c) Partesparamover.

d) Partespormillón.

9. Ladensidadseexpresaen:

a) g/ml

b) g/cm3

c) kg/l

d) Todassoncorrectas.

10. ¿EncuáldeestassolucionesdeNaHCO3dedistintaconcentraciónsehundirámásundensímetro?

a) Enlade0,35g/l

b) Enlade350mg/l

c) Enlade35cg/l

d) Enlade35mg/l

11. EnelprincipiodeArquímedessellamaempuje(E)a:

a) Elpesodellíquidoquedesalojaelsólidosumergido.

b) Elvolumendellíquidoqueesdesalojadoporelsó-lidosumergido.

c) Lamasadelsólidosumergidoquedesalojaunvolu-men.

d) Todassoncorrectas.

12. Deladensidadsediceque:

a) Suvalorvaríaconlatemperatura.

b) Relacionamasayvolumendeuncuerpo.

c) Sepuedeconocertantoenlíquidoscomoensólidos.

d) Todaslasrespuestassoncorrectas.

Solución:1.c;2.d;3.b;4.c;5.c;6.d;7.d;8.d;9.d;10.d;11.a;12.d

Nota:Todas las actividades de esta página deben hacerse en un cuaderno aparte.

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Comprueba tu aprendizajeDefinir el concepto de disolución y determinar sus compo-nentes y tipos.

1. ¿Quéconcentracióntieneunasoluciónquecontiene20gdesosaen1ldeagua?

2. Calculalaconcentracióndeunadisolucióndeglucosaquecontiene100mgdeglucosaenmediolitrodeagua.

3. Calculalacantidaddesolutoydisolventede1ldealmidónal5%p/v.

4. ¿Quécantidaddesolutohayenunamezcladesaca-rosaenalmidónal35%p/p?

5. Citatresejemplosdemezclashomogéneasenelám-bitodoméstico:sólido-sólido,sólido-líquidoylíquido-líquido.

6. Busca en el laboratorio tres productos químicos enestadosólidoytresenestadolíquido.Describeentucuadernoelaspecto,coloryolordecadaunodeellos.

7. BuscaenInternetinformaciónsobrelosproductosanterio-res:usosmáscomunesyaplicacionesenellaboratorio.

8. BuscaenInternetlafórmulaquímicadeletanol,deliso-propanolydelaglicerina.¿Quétienenencomúnestassustancias?¿Aquégrupoquímicodecompuestosper-tenecen?

9. Buscaenelalmacéndel laboratorioalgúnproductoquepertenezcaalmismogrupoquímicoquelassustan-ciasanterioresycomentasusaplicacionesenellabora-toriofarmacéutico.

Preparar disoluciones según las formas de concentración.

10. Preparalassiguientesdisoluciones:

a) 125gdeeritrosinaenalmidónal1%p/p.

b) 250mldesuerosalino.

c) 250mldeNaOH0,5M.

d) 100mldeNaOH0,2N.

11. Prepara 100 ml de solución saturada de clorurosódico,pésalaycalculalacantidaddesolutoquecon-tieneladisoluciónsaturada.

12. Prepara50mldeazuldemetilenoal0,2%p/vpar-tiendodeazuldemetilenoenpolvo.

13. Calculalanormalidaddemediolitrodedisoluciónquecontiene5,6gdeHClsabiendoquesuriquezaesdel38%ysudensidadesde1,25g/ml.

14. Calculalamolaridadde200mldeunadisoluciónquecontiene3gdesosa.

15. Prepara250mldedisolucióndeyodoal2%p/v.

Preparar diferentes tipos de diluciones.

16. Preparalassiguientesdiluciones:

a) 80mldeunadilucióna1/20deladisoluciónante-rior.

b) 300ml dedisoluciónde yodoal 1,2%p/vpar-tiendodeladisolucióndeyodoal2%p/v.

c) 50mldeazuldemetilenodiluidoa1/4apartirdeladisoluciónmadredelaactividad12.

Expresar el dato de densidad absoluta matemáticamente y diferenciar entre densidad absoluta y relativa.

17. Determinalardeuncuerpoquepresentalossiguien-tesvaloresdemasayvolumen:a) masa=345dg;volumen=35,6cm3

18. SitedicenqueunasustanciaC tieneunar=0,986a25ºC,¿aquétipodedensidadserefiere?

Determinar la densidad de sólidos y líquidos.

19. Llenaunaprobetade50mlconetanolanhidroyenrá-salabiena25ml conpipeta Pasteur. Pesa3gdeNaClenbalanzaelectrónicayañadeconcuidadolasal.Rellenaelsiguientecuadro:

Volúmenes V(inicial) V(final) Vf – Vi

Etanol 25ml

r(NaCl)=

20. ElprofesorteentregaunadisolucióndesulfatodeZn7H2Oquehapreparado,juntoconunpequeñofrascodevidriocontapónesmeriladode100ml,ytedicequehalleslardelasoluciónproblemasiguiendoelcuadroadjunto:

P0(frascovacío)= P1–P0=

P1(frascollenoH2Odest.)= P2–P0=

P2(frascollenosol.ZnSO4)= rH2O(T°C)=

21. HallalardelasolucióndeZnSO4·7H2Oaplicandolafórmulacorrespondienteyexplicandopasoapasolatécnicaaemplear.

Utilizar el densímetro para medir densidades en líquidos.

22. DeterminalardedossolucionesdeNaClconconcen-tracionesde2g/ly12g/l,respectivamente.Despuésdehallarlardecadaunacondensímetro,relacionaelvalorderobtenidoconlacantidaddesolutoquetienecadaunayconelniveldeflotabilidaddelden-símetro.

Nota:Todas las actividades de esta página deben hacerse en un cuaderno aparte.

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Práct icas propuestasPráctica propuesta 1

Preparar 1 litro de disolución de sulfato de cinc al 1 % y, a partir de ella, preparar 100 ml de solución de sulfato de cinc diluido a 1/10.

Fundamento:sepreparaunasoluciónmadrey,apartirdeella,preparamoslasdilucionesquenecesitemos.

Material:


–Pipetagraduadade10ml.

–Varillasagitadoras.

–Embudos.


–2vasosdeprecipitados.

–PipetasPasteur.

Parte 1. Preparación de la disolución madre: sulfato de cinc al 1 %.

Cálculo: senecesita1000·1/100=10gdesulfatodecinc.

Procedimiento:

1.Sepesanlos10gdesulfatodecincenunvasodeprecipitadosde250mlyseañaden,aproximada-mente,100mldeagua.Seagitaysetrasladaconelembudoalmatrazaforadode1l.

2.Seañadenotros100mlaproximadamentedeaguaalvaso,seagitaysevuelveaecharalmatrazafo-rado.Seagitayseenrasaconaguahastaelaforode1000ml.

3.Etiquetarelmatraz.

Parte 2. Preparar 100 ml de disolución a 1/10 a partir de la anterior.

Cálculos:lacantidaddesoluciónmadrequesenecesitaes:100·1/10=10ml

Procedimiento:1.Semiden10mlconlapipetaadecuadayseponen

enunmatrazaforadode100ml.2.Seañadeaguahastaelenrase.3.Etiquetarelmatraz.

Elsulfato de cincseutilizacomoantisépticodérmi-coparaeltratamientocoadyuvantedelherpes.

Práctica propuesta 2Determinar la densidad de una solución de cristal vio-leta.

Material: –Balanzaelectrónica.

–Matrazaforadode100mlcontapón.

–Embudo.

–PipetaPasteur.

–Soluciónproblemadecristalvioletapreparadaporelprofesor.

Procedimiento:

1. Colocarunmatrazaforadocontapón,limpioyseco,enunabalanzaelectrónica.Anotarelpesodelma-trazvacíocomom01.

2. Utilizandounembudo,llenarelmatrazconellíquidoproblemahasta2cmpordebajodelalíneadeaforo.

3. Conlalíneadeaforodelmatrazalaalturadelosojos,utilizarunapipetaPasteurparaenrasarcorrec-tamente;esdecir,conlapuntadelapipetaPasteurapoyadaenlasparedesdelmatraz,dejarcaerellí-quidohastaquelabasedelmeniscoqueformaellíquidoconlasparedesdelcuellodelmatraz,toquetangencialmentealalíneadeaforo.Después,cerrarcontapón.

4. Colocarelmatrazenlabalanzaelectrónica,esperaraqueseestabilicenlosdígitosyanotarelpesocomom11.

5. Repetirelmismoprocesodosvecesmás.6. Acontinuación,rellenarlasiguientetabla:

VolúmenesPeso matraz

vacío con tapón (g)

Peso matraz lleno cerrado con tapón (g)

Peso del líquido (g)

Densidad g/ml

100ml m01= m11= (m11–m01)= r1=

100ml m02= m12= (m12–m02)= r2=

100ml m03= m13= (m13–m03)= r3=

7. Pordiferencia,hallar,cadavez,elpesodellíquidocontenidoenelmatrazaforado.

8. Calcular,cadavez,ladensidad,aplicandolafórmu-la r=m/V.Seobtendrántresvaloresdedensidad(r1,r2,r3).

9. Además,parahallarladensidaddelasolucióncris-talvioleta,calcularlamediaaritméticadelostresvaloresdedensidadhallados:

r(solución)=r1+r2+r3

3=g/ml

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Unidad Disoluciones, diluciones y densidad · Disoluciones, diluciones y densidad 9 C. Volumen/volumen El soluto, el disolvente y la cantidad total de la disolución se miden en volumen,