Concentración de las disoluciones

La concentración de las disoluciones De acuerdo con la cantidad de soluto presente, tendremos soluciones diluidas, saturadas y sobresaturadas. Si bien podemos diferenciar una solución concentrada de una diluida, no podemos determinar exactamente que tan concentrada o diluida está. En el laboratorio con mucha frecuencia, se deben preparar soluciones a partir de los reactivos puros. Para preparar soluciones se necesitan distintos instrumentos de laboratorio: vasos de precipitados, Erlenmeyer, probetas, matraces y tubos de ensayo.

¿Qué es concentración? La concentración de una solución expresa la cantidad de soluto presente en una cantidad dada de solvente o de solución. En términos cuantitativos, esto es, la relación o proporción matemática entre la cantidad de soluto y la cantidad de solvente o, entre soluto y solución. Esta relación suele expresarse en porcentaje.

Unidades de concentración Existen 2 tipos de unidades de concentración. Pueden ser físicas o químicas.

Unidades físicas Entre estas tenemos:

Unidades químicas Molaridad (M): es la forma más usual de expresar la concentración de una solución. Se define como el número de moles de soluto disueltos en un litro de solución. Alternativamente, se puede expresar como milimoles de soluto disueltos en mL de solución. Matemáticamente se expresa así:

Molalidad (m): indica la cantidad de moles de soluto presentes en un kg (1.000 g) de solvente. Cuando el solvente es agua, y debido a que la densidad de esta es 1 g/ml, 1 kg de agua equivale a un litro. La molalidad se calcula mediante la expresión:

Normalidad (N): relaciona el número de equivalentes gramo o equivalentes químicos de un soluto con la cantidad de solución, en litros. Se expresa como: El concepto de equivalente gramo o equivalente químico ha sido desarrollado especialmente para referirse a ácidos y bases. Así, un equivalente gramo es la masa de sustancia (ácido o base) capaz de producir un mol de iones H+ o OH-, según el caso.

Fracción molar (X): expresa el número de moles de un componente de la solución, en relación con el número total de moles, incluyendo todos los componentes presentes. Se calcula mediante la expresión: Para una solución de dos componentes, llamando nA y nB al número de moles de A y B, la expresión matemática es: La suma de las fracciones molares de una solución es igual a uno.

Diluciones Los reactivos disponibles en el laboratorio se encuentran, por lo general, en forma de sólidos o en soluciones comerciales muy concentradas (cercanas al 100%). Con cierta frecuencia, es necesario preparar soluciones menos concentradas, a partir de estos materiales, para lo cual debemos diluirlas. Al diluir el volumen del solvente, aumenta el de la solución, mientras que el número total de moles o de moléculas del soluto permanece igual. Esto significa, que el número de moléculas o de moles del soluto al principio y al final, es el mismo. Lo más común es que las concentraciones de las sustancias se encuentren expresadas como molaridad. La mayoría de los productos químicos comerciales vienen a altas concentraciones y para usarlos es necesario diluirlos.

, en donde C indica la concentración de la solución. Si partimos de una solución inicial n1 = M1 x V1, para obtener una segunda solución n2 = M2 x V2, debe cumplirse que el número inicial de moles sea igual al número final de moles (n1 = n2 ).   De ahí deducimos que M1 x V1= M2 x V2. Esta expresión es la clave para determinar el volumen final, V2, o la concentración final, M2, según sea el caso. Cuando la concentración de la solución se expresa como normalidad, podemos basarnos en una generalización de la expresión anterior: , en donde C indica la concentración de la solución. C1 x V1= C2 x V2

Preparación de disoluciones Observa detenidamente la imagen: