SOLUCIONES
Para expresar la concentración de una solución debe indicarse la cantidad de
soluto que contiene la solución en una determinada cantidad de solvente o de
solución .
Concentración C = cantidad de soluto / cantidad de solvente o de solución
Las expresiones solución y disolución son equivalentes, las expresiones solvente y
disolvente también son equivalentes.
1.
Expresiones de la concentración en unidades físicas:
a)
% m / m
: gramos de soluto en 100 gramos de solución
b)
% m / m de solvente
: gramos de soluto en 100 gramos de solvente
c)
% m / V
: gramos de soluto en 100 cm
3de solución
d)
% m / V de solvente
: gramos de soluto en 100 cm
3de solvente
e)
% V / V
: cm
3de soluto en 100 cm
3de solución
f)
% V / V de solvente
: cm
3de soluto en 100 cm
3de solvente
Las expresiones a) y b) son independientes de la temperatura. Las restantes
dependen de la temperatura ya que el volumen varía al variar T.
Las expresiones e) y f) sólo pueden utilizarse para solutos y solventes líquidos y/o
gaseosos, por ejemplo, soluciones de líquido en líquido (alcohol y agua) o
soluciones gaseosas (oxígeno en el aire).
Pasajes de una expresión de la concentración a otra:
•
% m / m x densidad de la solución = % m / V
ya que:
W
g de soluto x Y g de solución = Z g de soluto
⇒
% m /
V
100 g de solución cm
3de solución 100 cm
3de solución
•
% m / m de solvente x densidad del solvente = % m / V solvente
ya que:
W
g de soluto x Y g de solvente = Z g soluto
⇒
% m / V
solvente
Las expresiones b) y d) son iguales cuando el solvente es agua ya que la densidad
del agua es 1 g/cm
3.
Existen otras formas de expresar la concentración de una solución como ser:
g)
gramos de soluto por litro de solución (g de soluto / L)
h)
mg de soluto por litro de solución (mg de soluto / L o ppm)
i)
1 x 10
-3mg de soluto por litro de solución (ppb)
j)
mg de soluto por mL de solución (mg / mL)
2.
Expresiones de la concentración en unidades químicas
k)
molaridad
: se simboliza con la letra M y expresa el Nº de moles de soluto
por litro de solución.
Concentración molar: C (M) = n (moles de soluto)
V (L de solución )
Unidades de la molaridad: mol / L
l)
formalidad
: se simboliza con la letra F y expresa el Nº de masas formulares
gramo de soluto por litro de solución.
Concentración formal : C (F) = Nº de masa formular de soluto
V (L de solución)
m)
normalidad
: se simboliza con la letra N y expresa el Nº de masas
equivalentes-gramo de soluto por litro de solución.
Conc normal: C (N) = Nº de masa equivalente-g de soluto = masa soluto /masa
Eq-g
V (L de solución)
V (L de solución)
unidades de la normalidad: Eq-g / L
n)
molalidad
: se simboliza con la letra m y expresa el Nº de moles de soluto
por kg de solvente.
Concentración molal: C (m) = n (moles de soluto)
kg de solvente
unidades: mol / kg
o)
fracción molar
: se simboliza con la letra
x
y expresa el Nº de moles de un
componente sobre numero total de moles de la solución.
x
= n
i= Nº de moles de un componente (Nº adimensional)
Las expresiones k), l) y m) dependen de la temperatura, mientras que las dos
restantes, son independientes de ésta.
3. Reacciones de neutralización
Cuando un ácido reacciona con una base se obtiene una sal y agua. En el punto
final de una titulación el Nº de masas equivalente-gramo del ácido es igual al Nº de
masas equivalente-gramo de la base. Por lo que podemos escribir que:
Nº de masas equivalente-g del ácido = Nº de masas equivalente-g de la base
(1)
Dado que la concentración normal N = Nº de masas equivalente-g / Volumen de la
solución
Entonces: Nº de masas equivalentes-g = Normalidad x Volumen = N . V (2)
Reemplazando (2) en (1) para un ácido y una base:
N
acido. V
acido= N
base. V
base4. Dilución
Cuando se diluye una solución ocurre que el volumen aumenta y la concentración
disminuye pero la cantidad total de soluto permanece constante. Cuando se realiza
una dilución el volumen y la concentración se relacionan por la expresión:
V
i. C
i= V
f. C
fDonde: V
iy V
fson el volumen inicial y final, respectivamente. Y C
iy C
fson la
concentración inicial y final, respectivamente.
La dilución está dada por la expresión:
Dilución = C
i/ C
fCuando se realizan dos o más diluciones el valor de la dilución total realizada es
igual a la productoria P de cada una de las diluciones realizadas.
P significa “productoria” y d
ison las diluciones sucesivas que se realizan, Ej: d
1, d
2,
d
3para indicar la 1º dilución, la 2º dilución, etc.
Ej: si se realizan dos diluciones sucesivas 1:10, la dilución total es 1 / 10 . 1 / 10 = 1 /
100.
5. Problemas
1)
Se prepara una solución colocando 15 g de cloruro de litio y 485 g de agua. ¿qué
cocentración tiene la solución? Expresarla en % m/m.
R: 3 % m/m
2)
¿Qué cantidad de soluto está contenido en 40 g de una solución de KCl que es 12 %
m/m?
R: 4,8 g
3)
¿Qué masa de solución puede prepararse con 30 g de NaCl para que la solución
resultante sea 6% m/m?
R: 500 g
4)
Para preparar una solución se pesan 500 mg de carbonato sódico y se agregan 39,5 g
de agua. Calcular la concentración de la solución en % en masa.
R: 1,25 % m/m
5)
Una solución acuosa contiene 150 mg de yoduro de potasio en 5 gramos de solución.
Expresar la concentración de la misma en % m/m de solución y m/m de solvente.
R: 3 % m/m 3,09 % m/m de solvente
6)
Se disuelven 7,2 g de ácido oxálico en agua obteniéndose 103,2 g de solución.
Determinar la concentración de la solución en % m/m de solvente.
R: 7,5 % m/m de solvente
7)
¿Qué masa de solución cuya concentración es 5 % m/m de KOH contiene 3,2 g de
soluto?
R: 64 g de solución
8)
Una disolución acuosa de soda cáustica y carbonato sódico contiene 3,6 g de NaOH,
9,26 g de Na2CO3 y 75,68 g de agua. Hallar el tanto por ciento en masa de cada
componente en la disolución.
R: 4,07 % de NaOH, 10,46 % de NA2CO3, 85,47 % de agua
9)
Calcular la masa de NaOH que debe pesarse para preparar 1.500 cm
3de solución para
que su concentración sea 4,5 % m/V?
R: 67,5 g
10)
¿Qué masa de soluto está contenida en 3 litros de una disolución acuosa de CaCl2 cuya
concentración es 8 % m/V?
R: 240 g
11)
Una solución acuosa de ácido perclórico cuya concentración es 20 % en masa posee
densidad de 1,11 g / ml. Calcular su concentración expresada en % m / V.
12)
Una solución de ácido sulfúrico posee una concentración 98 % m/m ¿Cuál será su
concentración expresada % m/V si su densidad es 1,84 g/cm
3?
R: 180,32 % m/V
13)
¿Qué masa de CrCl3 deberá pesarse para preparar 2,8 litros de solución 8 % m/m
sabiendo que la densidad de la solución obtenida es 1,07 g/cm
3?
R: 239,68 g
14)
Para preparar una solución acuosa de alcohol etílico se miden con pipeta 5 ml de
alcohol y se colocan en un matraz aforado completando el volumen hasta 50 ml con
agua destilada. Calcular la concentración y expresarla en % V / V.
R: 10 % V/V
15)
Se desea preparar 250 cm
3una solución de alcohol isopropílico en agua cuya
concentración sea 5 % V/V. Explicar cómo debe procederse.
R: medir con pipeta 12,5 cm
3de alcohol isopropílico, colocarlos en un matraz aforado
de 250 cm
3y llevar a volumen con agua destilada.
16)
Una solución acuosa posee una concentración 96 % V/V de alcohol. ¿Qué volumen de
alcohol está contenido en 2,5 cm
3de solución?
R: 2,4 cm
317)
La composición en volumen del aire es 21 % de oxígeno - 79 % de nitrógeno. Si se
requieren 212 litros de oxígeno medidos en CN (para una combustión) ¿Qué volumen de
aire debe suministrarse?
R: 1.009, 5 litros medidos en CNPT
18)
Calcular el volumen de una solución de ácido clorhídrico que contiene 90 g de ácido
clorhídrico puro, siendo que la solución posee una concentración 30 % m/m y su
densidad es 1,16 g/ml.
R: 258,62 ml
19)
Calcular el volumen de ácido nítrico concentrado (de densidad 1,513 g/cm
3,
cuya
concentración es 99,07 % m/m de HNO3 ) que contendrá 40 g de ácido puro.
R: 26,69 cm
320)
La densidad de una solución de sulfato de magnesio es 1,0445 g/cm
3a 20 ºC.
Determinar la concentración de la solución (expresada en % en masa) interpolando el
valor de la densidad entre los valores que correspondan en la tabla adjunta.
Conc. % 0 ºC 20 ºC 30 ºC 40 ºC 2 1,0210 1,0186 1,0158 1,0123 4 1,0423 1,0392 1,0362 1,0326 8 1,0858 1,0816 1,0782 1,0743 12 1,1309 1,1256 1,1220 1,1179 16 1,1777 1,1717 1,1679 1,1637 20 1,2264 1,2198 1,2159 1,2117 26 1,3032 1,2961 1,2922 1,2879
R: 4,5 % m/m
21)
a) La densidad de una solución de cloruro férrico es 1,060 g/cm
3a 20ºC. a) Determinar
la concentración de la solución % m/m interpolando el valor de la densidad entre los
valores que correspondan en la tabla adjunta. b) cuál es la concentración % m / v.
Conc. % 0 ºC 10 ºC 20 ºC 30 ºC 1 1,0086 1,0084 1,0068 1,0040 2 1,0174 1,0168 1,0152 1,0122 4 1,0347 1,0341 1,0324 1,0292 8 1,0703 1,0692 1,0669 1,0636 12 1,1088 1,1071 1,1040 1,1006 16 1,1475 1,1449 1,1418 1,1386 20 1,1870 1,1847 1,1280 1,1786