Concentración de Soluciones

Siempre hablamos de una solución diluida o concentrada; es una forma cualitativa de expresar la concentración de una solución. Una solución diluida significa que la cantidad de soluto es relativamente muy pequeña, y una solución concentrada implica que la solución tiene una gran cantidad de soluto. Pero se trata de términos relativos y no nos dan la concentración cuantitativa de la solución.

Así, para describir cuantitativamente las concentraciones de las distintas soluciones que nos rodean, solemos expresar los niveles de la siguiente manera:

Concentración

Es la cantidad de soluto presente en un litro de solución. Se denota por C o S.

C = Peso del soluto en gramos / Volumen en litros

1. Concentración en partes por millón (ppm)

Las partes de un componente por millón de partes (10⁶) de la solución.

ppm(A) = (Masa de A / Masa Total de la Solución) x 10⁶

2. Porcentaje en masa (p/p)

Cuando la concentración se expresa como el porcentaje en masa de un componente en la solución, se denomina porcentaje en masa (p/p). Supongamos que tenemos una solución que contiene el componente A como soluto y B como disolvente, entonces su porcentaje en masa se expresa como:

% en masa de A =

(Masa del Componente A en la Solución / Masa Total de la Solución) x 100

3. Porcentaje en volumen (V/V)

A veces expresamos la concentración como un porcentaje de un componente en la solución por volumen, entonces se llama como porcentaje en volumen y se da como:

% en volumen de A =

(Volumen del Componente A en la Solución / Volumen Total de la Solución) x 100

Por ejemplo, si se dice que una solución de NaCl en agua es del 10 % en volumen, significa que una solución de 100 ml contendrá 10 ml de NaCl.

4. Porcentaje de masa por volumen (p/V)

Esta unidad se utiliza principalmente en la industria farmacéutica. Se define como la masa de un soluto disuelto por 100 ml de solución.

% p/V = (Masa del componente A en la solución / Volumen total de la solución)x 100

5. Molaridad (M)

Uno de los métodos más utilizados para expresar las concentraciones es la molaridad. Es el número de moles de soluto disueltos en un litro de solución. Supongamos que una solución de etanol está marcada como 0.25 M, esto significa que en un litro de la solución dada se disuelven 0.25 moles de etanol.

Molaridad (M) = Moles de Soluto / Volumen de Solución en litros

6. Molalidad (m)

La molalidad representa la concentración respecto a los moles de soluto y la masa de disolvente. Viene dada por los moles de soluto disueltos por kg de disolvente. La fórmula de la molalidad es la siguiente:

Molalidad(m) = (Moles de Soluto / Masa de disolvente en kg)

7. Normalidad

Es el número de gramos equivalentes de soluto presentes en un litro de la solución y se denota por N.

N = (Peso del soluto en gramos / (Masa equivalente x Volumen en litros))

Relación entre normalidad y molaridad.

N x Peso equivalente = Molaridad x Masa molar
N = Molaridad x Valencia
N = Molaridad x Número de iones H⁺ u OH^–.

8. Formalidad

Es el número de unidades de fórmula gramo presentes en un litro de solución. Se designa por F.

F = Peso del soluto en gramos / (peso-formula x volumen en litros)

Es aplicable en el caso de sólidos iónicos como el NaCl.

9. Fracción Molar

Si la disolución tiene un disolvente y el soluto, una fracción molar da una concentración como el cociente entre los moles de un componente y el total de moles presentes en la disolución. Se denota por x. Supongamos que tenemos una disolución que contiene A como soluto y B como disolvente. Sean nA y nB el número de moles de A y B presentes en la solución, respectivamente. Entonces, las fracciones molares de A y B vienen dadas como:

x_A = n_A / (n_A + n_B)

x_B = n_B / (n_A + n_B)

Los métodos mencionados son formas habituales de expresar la concentración de soluciones. Todos los métodos describen lo mismo, es decir, la concentración de una solución, cada uno de ellos tiene sus propias ventajas e inconvenientes. La molaridad depende de la temperatura, mientras que la fracción molar y la molalidad son independientes de la temperatura. Todos estos métodos se utilizan en función de la necesidad de expresar las concentraciones.

Soluciones de solidos en líquidos

1. Una solución saturada es una solución que permanece en contacto con un exceso de soluto.
2. La cantidad de soluto disuelto por 100 g de disolvente en una solución saturada a una temperatura determinada representa la solubilidad del soluto.
3. Para sustancias exotérmicas como KOH, CaO, Ca(OH)2, M2CO3, M2SO4, etc., la solubilidad es inversamente proporcional a la temperatura.
4. Para las sustancias endotérmicas como NaCl, KNO3, NaNO3, glucosa, etc., la solubilidad es directamente proporcional a la temperatura.

Solubilidad de Gases

La solubilidad de los gases se expresa principalmente en términos de coeficiente de absorción k, que es el volumen de gas disuelto por unidad de volumen de disolvente a 1 atm de presión y a una temperatura determinada.

La solubilidad de un gas en un líquido depende de:

1. La solubilidad por temperatura es inversamente proporcional a la temperatura, ya que la disolución del gas es exotérmica en la mayoría de los casos.
2. Naturaleza del gas – Los gases que tienen un mayor valor de la fuerza de atracción de Van der Waals, es decir, los gases que se licúan más fácilmente, son más solubles. Por ejemplo, el SO₂ y el CO₂ son más solubles en agua que el O₂, el N₂ y el H₂.
3. Naturaleza del Solvente – Los gases que pueden ionizarse en una solución acuosa son más estables en agua que en otros solventes.

Preguntas Frecuentes