La concentración de una disolución se puede expresar cualitativa o
cuantitativamente. Se emplean los términos diluida y concentrada para describir
una disolución cualitativamente. Una disolución con una concentración
relativamente baja de soluto se describe como diluida; una con una
concentración elevada se describe como concentrada. Usamos varias formas de
expresar la concentración en términos cuantitativos, y veremos tres de ellas en
esta sección: porcentaje en masa, porcentaje en volumen y porcentaje masa en
volumen.
Concentración
La concentración de
una disolución define la cantidad de soluto presente en una cantidad
determinada de disolución. En términos cuantitativos, la concentración es la
relación o proporción matemática entre las cantidades de soluto y de
disolución. Para determinar la concentración de las disoluciones químicas se
emplean dos tipos de unidades: las físicas y las químicas.
Unidades
físicas de concentración
Las unidades físicas
de concentración se basan en el uso de valores porcentuales, lo que facilita el
estudio cuantitativo de los componentes en una disolución, particularmente si
se desea hacer comparaciones. Las unidades de concentración físicas más comunes
son: porcentaje en masa, porcentaje en volumen y porcentaje masa en volumen.
A. porcentaje
en masa (% m/m)
Es la relación en masa entre las cantidades de
soluto y de una disolución.
masa de disolución =
masa de soluto + masa de disolvente
La masa del soluto y del disolvente se deben expresar
en gramos, y como la relación corresponde a un porcentaje, esta no tendrá unidades.
El porcentaje en
masa se usa con frecuencia para rotular la concentración
de reactivos acuosos comerciales. Por ejemplo, el ácido nítrico (HNO3)
se vende al 70 % m/m, lo que significa que el reactivo contiene 70 g de
HNO3 por cada 100 g de disolución.
Aplicación ¿Cuál es la concentración % m/m de hidróxido de sodio (NaOH) para una
disolución que se preparó disolviendo 8,0 g de NaOH en 50,0 g de agua?
La concentración %
m/m de hidróxido de sodio (NaOH) para la disolución preparada es de 13,8 % m/m, es decir, en 100 g de la disolución acuosa de NaOH hay contenidos 13,8
g de soluto.
B. porcentaje en volumen (% v/v)
Es la relación en volumen entre las cantidades de soluto
y de una disolución.
volumen de disolución ≠
volumen de soluto + volumen de disolvente
El volumen del soluto y del disolvente se deben expresar
en mililitros, y como la relación corresponde a un
porcentaje, esta no tendrá unidades. El % v/v es utilizado para
especificar la concentración de una disolución preparada al diluir un soluto
líquido puro con otro líquido. Por ejemplo, una disolución acuosa de metanol
(alcohol metílico) al 5 % v/v fue preparada al diluir 5 mL de metanol puro con
agua, hasta alcanzar un volumen de 100 mL de disolución.
Aplicación ¿Cuál será la concentración % v/v de una disolución acuosa de metanol (CH3OH)
si se disuelven 10 mL de CH3OH en agua hasta completar un volumen de
50 mL?
La concentración % v/v
de metanol (CH3OH) para la disolución preparada es de 20 % v/v,
es decir, en 100 mL de la disolución acuosa de metanol hay contenidos 20 mL de
soluto.
C. porcentaje masa en volumen (% m/v)
Es la relación entre la masa del soluto y el volumen de la disolución.
La masa de soluto se mide en gramos y el volumen de la disolución en
mililitros. El % m/v se emplea para indicar la composición de disoluciones acuosas
constituidas por solutos sólidos. Por ejemplo, una disolución de nitrato de
plata (AgNO3) al 5 % m/v fue preparada al disolver 5 g de AgNO3
en 100 mL de disolución.
Aplicación Un
jarabe antialérgico contiene como principio activo una sustancia llamada
difenhidramina (C17H21NO). ¿Cuál será la concentración %
m/v de 1000 mL de este medicamento si contiene 2,5 g de C17H21NO?
La concentración % m/v
de difenhidramina (C17H21NO) para el jarabe
antialérgico es
de 0,25 % m/v, es decir, en 100 mL de la disolución hay
contenidos 0,25 g de difenhidramina (C17H21NO).
Asociar y aplicar
- Se tomaron 30 gramos de sulfato de sodio
anhidro (Na2SO4) y se disolvieron en agua hasta obtener
150 mL de disolución cuya densidad es de 1,25 g/mL.
a)
¿Cuál es la concentración masa en volumen de la
disolución?
b)
¿Cuál es la masa de la disolución?
c)
¿Cuál es la concentración en masa de la
disolución?
- Lee las siguientes preguntas y selecciona la
alternativa correcta.
a) ¿Cuantos
g de sto se requieren para preparar 50 g de una disolución al 4 % en masa?
A. 2 g de sto y 48 g de ste; B.
4 g de sto y 46 g de ste
b)
¿Cuál es el volumen de soluto presente en 60 mL de
una disolución al 22 % en volumen?
A. 22 mL ; B.
272,7 mL; C. 36,6 mL; D. 13,2 mL; E. 22 mL
- El alcohol etílico (C2H5OH)
que se emplea para friegas, se comercializa al 96 % m/v. Si compras una
botella que contiene 750 mL de esta disolución, ¿cuántos mL de alcohol
etílico puro están presentes?
- El análisis de un jugo de naranja indico que
contenía 85 g de ácido cítrico (C6H8O7)
por cada vaso de 250 mL. Calcula la concentración masa en volumen de ácido
cítrico en el jugo.
