Calculo de concentraciones

La concentración se refiere a la cantidad de soluto que hay en una masa o volumen determinado de solución o solvente. Puesto que términos como concentrado, diluido, saturado o insaturado son inespecíficos, existen maneras de expresar exactamente la cantidad de soluto en una solución.

Molaridad
La molaridad se refiere al número de moles de soluto que están presentes por litro de solución. Por ejemplo, si una solución tiene una concentración molar de 2.5M, sabemos que hay 2.5 moles de soluto por cada litro de solución. Es importante notar que el volumen de solvente no es tomado en cuenta sino el volumen final de la solución.

Molaridad = moles de soluto / litros de solución

M = mol soluto / L solución

Ejemplo:
Calcule la molaridad de una solución que contiene 32g de cloruro de sodio en 0.75L de solución.

Solución:
Primero se debe calcular el número de moles de soluto, dividiendo los gramos de soluto por la masa molar del soluto.

Moles Soluto = gramos soluto / masa molar soluto

Moles NaCl = 32g NaCl / 58.4g NaCl = 0.55 mol NaCl

Ahora, sustituyendo la fórmula M = mol soluto / L solución:

M NaCl = 0.55 mol NaCl / 0.75 L solución = 0.73 M

La concentración de la solución de cloruro de sodio es 0.73 M.

Molalidad

Otra unidad de concentración comúnmente utilizada es la molalidad, la cual expresa el número de moles de soluto por kilogramos de solvente utilizados en la preparación de la solución. Si una solución tiene una concentración de 1.5 m, sabemos que contiene 1.5 moles de soluto por cada kilogramo de solvente. En esta unidad, no es importante la cantidad final de solución que se obtiene.

Molalidad = moles de soluto / kilogramos de solvente

m = mol soluto / kg solvente

Ejemplo­:

Calcule la concentración molal de una solución que contiene 32g de cloruro de sodio en 10. kilogramos de solvente.

Solución:

En el ejemplo anterior se calculo que 32g de NaCl equivale a 0.55 moles de soluto. Sustituimos la ecuación para molalidad, así:

m = 0.55 mol NaCl / 10. kg solvente = 0.055 m

La concentración de la solución de NaCl es de 0.055 m.

Normalidad

La normalidad es una medida de concentración que expresa el número de equivalentes de soluto por litro de solución. La definición de equivalentes de soluto depende del tipo de reacción que ocurre. Para reacciones entre ácidos y bases, el equivalente es la masa de ácido o base que dona o acepta exactamente un mol de protones (iones de hidrógeno).

Ejemplo:
Calcule la concentración normal de una solución que contiene 3.75 moles de ácido sulfúrico por litro de solución.

Solución:
Como cada mol de ácido sulfúrico es capaz de donar dos moles de protones o iones hidrógeno, un mol de ácido es igual a 2 equivalentes de soluto.

Puesto que hay 3.75 moles de soluto en la solución, hay 3.72 x 2 ó 7.50 equivalentes de soluto.

Como el volumen de solución es de 1 L, la normalidad de la solución es 7.50 N.

Otras unidades de concentración
La concentración de una solución también puede expresarse de las siguientes maneras:

Fracción Molar (Xi)

Xi = # moles de componente i .
# total de moles de la solución

Porcentaje Masa/Masa (% m/m)

%m = gramos de soluto x 100
gramos de solución