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Disoluciones II:
Unidades químicas de concentración y dilución
Resumen de la clase anterior
MATERIA
Sustancias
puras
Mezclas
Elementos
Compuestos
Homogéneas Heterogéneas
Suspensión Coloide Disolución
Ø > 10–4 cm 10–7 cm < Ø < 10–4 cm Ø < 10–7 cm
Aprendizajes esperados
• Conocer las unidades químicas de concentración. • Identificar diluciones.
Páginas del libro
desde la 81 a la 88.
Pregunta oficial PSU
La siguiente figura presenta tres soluciones de una misma sal que están en una relación de volumen de 4:2:1, respectivamente: En relación a sus concentraciones, se puede afirmar correctamente que las tres soluciones presentan A) igual concentración molar. B) la solución 1 es de mayor concentración molar que las soluciones 2 y 3. C) la solución 3 es de menor concentración molar que las soluciones 1 y 2. D) la solución 1 es de menor concentración molar que las soluciones 2 y 3. E) la solución 3 es de mayor concentración molar que las soluciones 1 y 2.
Fuente : DEMRE - U. DE CHILE, Modelo de Prueba de Ciencias 2015
1. Unidades químicas de concentración
2. Otras unidades de concentración
3. Dilución
1. Unidades químicas de concentración
Molaridad (M)
Las concentraciones se pueden expresar por medio de unidades
químicas, que se diferencian de las unidades físicas en que están
referidas a los mol del soluto (y en ocasiones del disolvente). Entre las
unidades químicas más utilizadas tenemos:
Molalidad (m) Fracción molar (X)
Para trabajar con estas unidades se debe tener en cuenta lo siguiente:
1 L = 1000 mL
1 L = 1000 cc o cm3
1 kg = 1000 g
1 g = 1000 mg
= �� � = �
1. Unidades químicas de concentración
1.1 Molaridad (M)
M = X mol de
soluto en 1000 mL
de disolución
Una disolución de la concentración deseada se prepara fácilmente,
utilizando matraces volumétricos calibrados con precisión. Ventaja
El volumen de la mayoría de las disoluciones depende en parte de la
temperatura (dilatación térmica). Desventaja
Molaridad M = mol de soluto litro de disolución
1) Masar NaCl
1 mol = 58,4 g
2) Poner los 58,4 g
en un matraz de
aforo
3) Agregar agua
destilada hasta la
marca de 1 litro
Ejemplo:
Calcular la molaridad (M) de una disolución que se preparó masando 71,0 g
de sulfato sódico (Na2SO4) y añadiendo suficiente agua hasta aforar un
volumen de 500 mL.
MM Na2SO4 = 142 g/mol
2 4
2 4
X mol de Na SO 1000 mL de disolución
0,5 mol de Na SO 500 mL de disolución
X = 1,0 mol/L ; M ; molar
M = , mol de soluto, L de disolución = , molL o , M O podemos utilizar la fórmula
n = g g/mol = , mol
1.1 Molaridad (M)
1. Unidades químicas de concentración
Pregunta
Habilidad de Pensamiento Científico: Procesamiento e interpretación de datos y
formulación de explicaciones, apoyándose en los conceptos y modelos teóricos.
La masa de 1 mol de sustancia se denomina masa molar. Este valor permite establecer relaciones entre los gramos y los mol de una sustancia. La siguiente tabla muestra información sobre 2 disoluciones:
Considerando que la concentración molar o molaridad es la cantidad de mol de soluto disuelto en 1 litro de disolución, ¿cuál de las siguientes afirmaciones es correcta con respecto a las disoluciones? A) La 1 tiene mayor número de mol de soluto y mayor molaridad que la disolución 2. B) La 2 tiene menor número de mol de soluto y mayor molaridad que la disolución 1. C) La 1 tiene menor número de mol de soluto y menor molaridad que la disolución 2. D) La 2 tiene igual número de mol de soluto que la disolución 1 y su molaridad es menor. E) La 1 tiene igual número de mol de soluto que la disolución 2 y su molaridad es menor.
B ASE
1. Unidades químicas de concentración
1.2 Molalidad (m)
m = X mol de soluto en
1000 gramos de
disolvente
La molalidad no está en función del volumen, por lo que es
independiente de la temperatura y la presión. Ventaja
Para relacionarla con la molaridad se requiere conocer la densidad de la
disolución. Desventaja
Molalidad m = mol de soluto kg de disolvente
1 mol por kg de
agua: 1 molal
Marca de 1 L en el matraz
Balanza Balanza
180 g 1 mol de glucosa
1 kg de agua (1 L)
1 kg
Ejemplo:
Se agregan 73,0 gramos de ácido clorhídrico (HCl) a 200 gramos de agua,
¿cuál es la molalidad de la disolución?
MM HCl = 36,5 g/mol
disolvente
X mol de HCl 1000 g de disolvente
2,0 mol de HCl 200 g de disolvente
X = 10,0 mol/Kg ; m ; molal
m = , mol de soluto, kg de disolvente = , molkg disolvente = , m O podemos utilizar
la fórmula
1. Unidades químicas de concentración
1.2 Molalidad (m)
n = , g de HCl, g/mol = , mol de HCl
Ejercitación
B Aplicación
La masa molar del metano (CH4) es 16 g/mol. ¿Cuál será la molalidad (m) de una disolución acuosa de concentración 32% m/m de CH4?
A) m
C) m
B) m
D) m
E) m
1. Unidades químicas de concentración
1.3 Fracción molar (X)
Expresa la cantidad de mol de cada componente en relación a la totalidad de los mol
de disolución. Corresponde a una unidad adimensional.
X soluto + X disolvente = 1
Apropiada para el cálculo de presiones parciales de los gases y
para trabajar con presiones de vapor de las disoluciones. Ventaja
No se utiliza para expresar la concentración de las disoluciones
para valoraciones o para análisis gravimétricos. Desventaja
Fracción molar X = mol de soluto o mol de disolventemol totales de la disolución
Ejemplo:
Una disolución esta formada por 324 g de agua (H2O) y 120 g de ácido
acético (CH3COOH). Calcular la fracción molar de cada uno.
MM H2O = 18 g/mol MM CH3COOH = 60 g/mol
Calculando los mol de ambos compuestos:
X soluto (ác. acético) + X disolvente (agua) = 0,9 + 0,1 = 1
Fracción molar X agua = mol de agua mol de agua + mol de ácido acético = ,
Fracción molar X ácido acético = mol de agua mol de agua + mol de ácido acético = ,
1. Unidades químicas de concentración
1.3 Fracción molar (X)
n = g de Ác. acético g/mol = , mol de CH COOH n = g de H O g/mol = , mol de H O
Ejercitación
A Aplicación
¿Cuál será la fracción molar del metanol (MM CH3OH = 32 g/mol) en una disolución compuesta por 32% m/m de metanol, 23% m/m de etanol (MM CH3CH2OH = 46 g/mol) y 45% m/m de agua MM H2O = 18 g/mol)? A) 0,25 D) 0,62
B) 0,33 E) 0,94 C) 0,40
2. Otras unidades de concentración
Para expresar concentraciones muy pequeñas, trazas de una sustancia
muy diluida en otra, es común utilizar otras unidades de concentración,
tales como:
ppm: partes por millón ppt: partes por trillón ppb: partes por billón
Permiten trabajar con disoluciones muy diluidas. Ventajas
Soluto y disolución deben usar la misma unidad de medición. Desventajas
6masa solutoppm = x 10
masa disolución
masa de soluto (mg)
masa disolucion (Kg)
En el caso de disoluciones acuosas, una parte por millón (1 ppm)
equivale a un miligramo (mg) de soluto por litro (L) de disolución.
Ejemplo:
¿Cuál es la concentración en ppm de una disolución de 500 gramos que
contiene 0,018 gramos de manganeso (Mn)?
1 g 1000 mg
0,018 g X mg 18 mg
X mg de Mn 1000 g de disolución
18 mg de Mn 500 g de disolución
mg X = 36 , ppm
Kg
2. Otras unidades de concentración
3. Dilución
Es el procedimiento que se sigue para preparar una disolución menos
concentrada a partir de una más concentrada.
Al efectuar un proceso de dilución, agregando más
disolvente a una cantidad dada de la disolución
concentrada, su concentración cambia (disminuye)
sin que cambie el número de mol de soluto.
Mol de soluto antes de la dilución = Mol de soluto después de la dilución
Para una disolución de concentración y
volumen conocido. Ci x Vi = n
Ci x Vi = Cf x Vf
Donde:
Ci: concentración inicial (M) Vi: volumen inicial (mL o L)
Cf: concentración final (M) Vf: volumen final (mL o L)
Ejemplo:
Preparar 1L de una disolución de permanganato de potasio (KMnO4) 0,40 M
a partir de una disolución de KMnO4 1,00 M.
Tenemos:
Ci: 1,00 M Vi: ?
Cf: 0,40 M Vf: 1L
Ci x Vi = Cf x Vf
1,00 M x Vi = 0,40 M x 1L
Vi = 0,4 L = 400 mL
Tomar 400 mL de disolución de KMnO4 1000 mL
Aforar con agua, completando 1000 mL de disolución
Por tanto, la dilución se realiza de la
siguiente forma:
3. Dilución
Ejercitación Ejercicio 22
“guía del alumno”
D Aplicación
Considerando volúmenes aditivos, ¿qué cantidad de agua se debe agregar a 50 mL de una disolución al 20% m/v de hidróxido de sodio (NaOH), cuya masa molar es de 40 g/mol, para obtener una disolución de concentración 0,2 M? A) 12,5 mL D) 1200,0 mL
B) 120,0 mL E) 1250,0 mL C) 125,0 mL
Pregunta oficial PSU
La siguiente figura presenta tres soluciones de una misma sal que están en una relación de volumen de 4:2:1, respectivamente: En relación a sus concentraciones, se puede afirmar correctamente que las tres soluciones presentan A) igual concentración molar. B) la solución 1 es de mayor concentración molar que las soluciones 2 y 3. C) la solución 3 es de menor concentración molar que las soluciones 1 y 2. D) la solución 1 es de menor concentración molar que las soluciones 2 y 3. E) la solución 3 es de mayor concentración molar que las soluciones 1 y 2.
Fuente : DEMRE - U. DE CHILE, Modelo de Prueba de Ciencias 2015
A Comprensión