UNIDADES DE CONCENTRACIN OBJETIVO: El alumno definir las unidades de concentracin y las utilizar adecuadamente resolviendo problemas. AUTOR: Hortencia Caballero LpezINTRODUCCIN:Puestoquelaspartculassemezclan rpidamenteenlasdisoluciones,sepuedenmanejarcon mayor facilidad, por lo que se han estudiado varios mtodos paraexpresarlaconcentracindelasdisoluciones, comnmentellamadosunidadesdeconcentracin.Estas unidadesdeconcentracinnosmuestranentrminos cuantitativosel comportamiento de una disolucin. Las unidades de concentracin son las siguientes: Molaridad (M) Molalidad (m) % en masa (%m/m) % en masa volumen (%m/v) % en volumen volumen (%v/v) Fraccin molar (X) Partes por milln (ppm) Disolucin: Unadisolucinesunamezcladedosoms sustanciasdecomposicinvariable.Est formadadedoselementos,unollamado soluto y el otro llamado disolvente. Soluto:Eslasustanciaquesepresentaen menor proporcin generalmente. Disolvente: Es la sustancia que se presenta en mayor proporcin La concentracin de una disolucin se puede expresarcualitativamenteo cuantitativamente.Paraexpresarla cualitativamenteseempleanlostrminos diluida y concentrada. Diluida:Esunaconcentracinconun soluto relativamente bajo. Concentrada:Esunaconcentracincon un soluto elevado. Concentracin: Es la cantidad fsicaque permite relacionar al soluto con el disolvente Molaridad (M) Es la cantidad de soluto en moles por cada litro de disolucin. donde : w = masa del soluto Mm = masa molecular del soluto Uso comn Simulacin Ejercicio resuelto Ejercicios propuestos Regresar a unidades de concentracin ((
=LmolVnMMmwn =Molalidad (m) Es la cantidad de soluto en moles por cada kilogramo de disolvente. donde : w = masa del solutoMm = masa molecular del soluto Uso comn Simulacin Ejercicio resuelto Ejercicios propuestos Regresar a unidades de concentracin Mmwn = ((
=kgmolmasanmTanto por ciento en masa (%m/m) Es la cantidad de masa de soluto por cantidad total de disolucin por 100. Uso comn Simulacin Ejercicio resuelto Ejercicios propuestos Regresar a unidades de concentracin 100 / % Xdisolucin de masasoluto de masam m =Tanto por ciento en masa - volumen (%m/v) Es la cantidad de masa de soluto por cada mililitro de disolucin por 100. Uso comn Simulacin Ejercicio resuelto Ejercicios propuestos Regresar a unidades de concentracin ((
=mLgXvolumensoluto de masav m 100 / %Fraccin molar Razn del nmero de moles de un componente, respecto al nmero total de moles. n = nmero de molesA,B,C = componentes Uso comn Simulacin Ejercicio resuelto Ejercicios propuestos Regresar a unidades de concentracin ... + + +=C B ACCn n nnX... + + +=C B ABBn n nnX... + + +=C B AAAn n nnX1 ... = + + + =C B AX X X XPartes por milln (ppm) Es la cantidad en volumen de un componente (cc o ml) en 106, 109 y 1012 partes en volumen (cc o ml). Uso comn Simulacin Ejercicio resuelto Ejercicios propuestos Regresar a unidades de concentracin 610 =disolucin de total masacomponente del masacomponente del ppmUso comn de la molaridad Lamolaridadpuedeusarseparadeterminar larelacinquehayentrelosioneso molculasdesolutoamolculasdeagua decualquierdisolucindada.Noes necesarioqueeldisolventeseaelagua.Si noseindicalocontrario,suestudiose limita a soluciones acuosas. Uso comn de la molalidad Seusacuandolasdisoluciones, particularmentesisehacenensolventes orgnicos,sesometenatemperaturasque causanvariacionessignificativasenel volumen del soluto. Esmenosempleadaquelamolaridad, aunquepuedemedirseconmayor precisinyademsnoimportaneneste caso los cambios de temperatura. Uso comn del %masaSe usa comnmente en la resolucin de problemas qumicosen que se miden volmenes de disoluciones Uso comn del %masa-volumen Se usa frecuentemente en el caso de mezclas de gases o de lquidos. - Ver tabla de mezclas Uso comn del %masa-volumen Ejemplos Nombres corrientes que reciben Gas Lquido Nubes, brumas Aerosoles lquidos Gas Slido Humos Aerosoles slidos Lquido Gas Espuma Espumas Lquido Lquido Agua-AceiteEmulsiones (Pepto bismoil) Lquido Slido Pinturas Slido Lquido Jaleas, queso Emulsiones slidas Uso comn de la fraccin molar Estaformadeexpresinparala concentracinseusaenrelacinconla presindevapordelasdisoluciones diluidaseidealesdeslidosenlquidosy enelestudiodelequilibriolquido-vapor de las disoluciones de lquidos. Su valor no depende de la temperatura. Uso comn de las ppm Estasunidadesseusanparadesignarlos componentesgaseosososlidosen muestrasdeaireoagua.Assinosdicen quelaconcentracindeozonoO3enel aire es de 6ppm, quiere decir que hay 6[g] dedichocomponenteporcada106ccde aire. Ejercicio de molaridad Calculelamolaridaddeunadisolucinquecontiene441[g]deHCl disueltos en suficiente agua para formar 1500 [ml] de disolucin. | |((
+=molgHCl gn] 453 . 35 1 [441HCl de mol n 09 . 12 =| |((
= =Lmoldisolucin de LHCl de molM 06 . 85 . 109 . 12Ejercicio de molalidad CuntosgramosdeNaOHsedebenagregara5000[g]deaguapara preparar una disolucin de 0.100(m)? moles de soluto=(molalidad)(kilogramos de disolvente) = (0.100 [m] ) (5 [kg] ) = 0.5 [mol] gramos de soluto = (0.5 [mol] de NaOH) (40 [g/mol] )
= 20 [g] de NaOH Ejercicio de % m/m Se prepara una disolucin disolviendo 13.5 [g] de glucosa (C6H12O6) en 0.100[kg] de agua. Calcule el porcentaje en masa de soluto en esta disolucin.
100] [ 100 ] [ 5 . 13] [ 5 . 13+=g gg100cosdisolucin de masaa glu de masa%m/m de glucosa = = 11.89% Ejercicio de % m/v Se desea preparar 1 litro de disolucin de HCl al 5%m/v. Calcule la masa de soluto necesaria para la preparacin de dicha disolucin. 1001% 5 =disolucin de litrosoluto de masa| | LLkgsoluto de masa 1 05 . 0 ((
=masa de soluto = 0.05 [kg] = 50 [g] Ejercicio de fraccin molar Una disolucin dada contiene 100[g] de sal (NaCl) y 900[g] de agua. Cul es la fraccin molar de los componentes de la disolucin? | |((
+=molggnNaCl45 . 35 99 . 22] [ 100NaCl de mol] [ 711 . 1 =| |((
+=molggnO H999 . 15 ) 008 . 1 ( 2] [ 9002O H de mol2] [ 958 . 49 =0331 . 0958 . 49 711 . 1711 . 1=+=NaClX 967 . 0958 . 49 711 . 1958 . 492=+=O HX1 967 . 0 0331 . 0 = + = XEjercicio de ppm Se determin que una muestra de 2.5[g] de aguas feticas (se encuentran abajo del suelo) contena 5.4[g] de Zn2+. Calcule la concentracin de Zn2+ en partes por milln. | | ] [ 10 4 . 5 4 . 56g g = 610 =disolucin de masasoluto de masappm| || |66105 . 210 4 . 5=ggppm 2 . 2 =Ejercicios propuestos de molaridad 1.-CuntosgramosdeNaOHsenecesitarnparapreparar5litrosde disolucin 0.100M?20[g] de NaOH 2.- Qu volumen de disolucin 0.75M se puede preparar a partir de 500[g] de Na2SO4 ?4.7 [L] 3.- A 25[C] se disolvern 0.200 [g] de CaSO4 en 100 [ml] de disolucin . Cul es la molaridad de la disolucin obtenida? 0.0147M 4.- Cuntos gramos de CuSO45H2O se necesitan para preparar un litrode disolucin2.0M de CuSO4?499.4[g] 5.- Si se tiene 1[g] de NaCl y deseamos obvtener un volumen de disolucin de 100[ml] Cul es la molaridad final de dicha disolucin ?M=0.17 Ejercicios propuestos de molalidad 1.-Culeslamolalidaddeunadisolucinenlaque250[g]deCaCl2se disolvieron en 1500[g] de agua? 1.5(m) 2.- Cuntos gramos de agua debern agregarse a 1000[g] de azcar (C12H22O11) con el fn de prepararuna disolucin1(m)?2924[g] 3.-Calcule la molalidad de una solucin que contiene 441[g] de HCl disueltos en 1500[g] de agua 8.07(m) 4.- Cul es la masa final de cada una de las siguientes disoluciones? H2Sal 0.75mAl2(SO4)3 al 5.6m H3PO4 al 0.007m Ejercicios propuestos de %m/m 1.-Culeslacomposicindeunadisolucinde125[g]dehidrxidode potasio (KOH) en2 [kg] de agua en trminos de %m/m? 5.88% 2.- Cuntos gramos de H3PO4 se necesitan para preparar 1 [g] de disolucin al 10%m/m? 0.1[g] 3.- Se prepara una disolucin mezclando 0.200 moles de NaOH y 0.500[kg] de agua. Cul es el % m/m de la disolucin? 7.4% 4.- Una disolucin acuosa de NaCl al 5%, contiene 5[g] de sal Cul es la cantidad de disolucin obtenida? 100[g] Ejercicios propuestos de %m/v 1.-100[mL]deunadisolucinacuosadealcoholetlico(C2H5OH)se encuentraal10%m/vCuleslacantidaddealcoholinvolucrada en esta disolucin? 10[g] 2.- A qu volumen de agua se deber diluir 1[g] de KMnO4 para obtener una concentracin de 75%m/v? 1.33[mL] Ejercicios propuestos de fraccin molar 1.-Calcleselacomposicinenfraccinmolardeunadisolucinque contiene 500[g] de C2H5OH y 500[g] de H2O. XC2H5OH = 0.28 XH2O = 0.72 2.- Qu fraccin molar de HCl debe tener unadisolucin que contiene 1 mol de HCl y 8 moles de agua? XHCl= 0.111 Ejercicios propuestos de ppm 1.-Unadisolucintieneunaconcentracinde1ppmy1[g]desoluto. Cul es la masa total de disolucin? 1000000[g] 2.-Laconcentracin mximapermisibledearsnico enaguapotableen EstadosUnidosesde0.010ppm,sisetieneunamuestrade 0.500[kg]deaguapotableCuleslacantidaddearsnico involucrada en la muestra? 0.00005[g]Tanto por ciento en volumen - volumen (%v/v) Es el volumen de un lquido en 100 [mL] de la disolucin por 100. Uso comn Simulacin Ejercicio resuelto Ejercicios propuestos Regresar a unidades de concentracin 100 / % Xdisolucin la de total volumenlquido del volumenv v =Uso comn del% v/v Muchasveces,lasdisolucionesquese preparancondoslquidosseexpresanen porcentaje volumtrico respecto al soluto. Elporcentajeenvolumengeneralmentees empleada en la industria de las bebidas Ejercicio de % v/v La etiqueta de una botella de alcohol normal indica alcohol isoproplico, 70% en volumen. Si esta disolucin fue preparada mezclando 70 [mL] de alcohol con agua, obtenga el volumene total de disolucin en [mL]. 100] [] [ 70% 70 =disolucin de mL Xalcohol de mL| |1007070] [ Xalcohol de mLdisolucin de mL X == 100 [mL] | | 100 1 ] [ X alcohol de mL disolucin de mL X =Ejercicios propuestos de %v/v 1.- Se mezclan: 85 [mL] de H2SO4 con 100 [mL] de NaOH . Determine la concentracin en %v/v desconocida 2.- A qu volumen de agua se debern diluir10 [mL] de cido actico para obtener una concentracin de vinagre al 37 % v/v ?. 3.- Calcular la cantidad de soluto y disolvente que hay en: a) 450 [mL] de disolucin al 20 % v/v. b) 980 [mL] de disolucin al 25 % v/v. c) 50 [mL] de disolucin al 30 % v/v. Sugerencias y comentarios: [email protected]
