1) Porcentaje peso a peso (% p/p)
Relaciona la cantidad en gramos de soluto presentes en 100g. de disolución. Por ejemplo; en una disolución acuosa al 10% de NaOH hay 10g. de NaOH en 90g. de H2O. por lo tanto, se plantea la siguiente formula.
Expresión analítica: _____gramos de soluto__ x100
% p/p gramos de disolución
Ejemplo:
A partir de 250g de una disolución acuosa de sulfato de cobre (CuSO4)se obtiene por evaporación un residuo de 30g de sulfato. Calcula:
a) ¿Cuántos gramos de agua se evaporaron?
b) ¿Cuál es el porcentaje por peso del soluto?
c) ¿Cuál es el porcentaje del disolvente?
Solución:
a) Gramos disolución = gramos soluto + gramos disolvente
Gramos disolvente = gramos disolución – gramos soluto
Gramos de H2O = 250g – 30g
Gramos de H2O = 220g
b) % P/P CuSO4 = masa CuSO4____ x 100 = 30g_ x 100 = 12%
Masa disolución 250g
c) %p/p CuSO4 = masa H2O____ x100 = 220g x 100 = 88%
Ejemplo:
¿Cuántos gramos de agua se necesitan para mezclar 60g de nitrato de sodio (NaNO3) y obtener una disolución al 25% en peso?
Datos:
Masa H2O =? Masa NaNO3 = 60g
% NaNO3 = 25% %H2O = 100% - 25% =75%
Solución:
Por lo tanto:
Masa disolución = masa soluto + masa disolvente
Despejando masa disolvente (H2O) tenemos:
Masa H2O = masa disolución – masa soluto = 240g – 60g = 180g
2) Porcentaje peso a volumen (%p/v)
Es una manera de expresar los gramos de soluto que existen en 100 mililitros de disolución.
Expresión analítica: % p/p= gramos de soluto____ x 100
Mililitros de disolución
Ejemplo:
¿Cuál es el % P/v de NaCI en una solución que contiene 10g de soluto en 120 mL de solucion?
Datos:
% p/v NaCI = ?
Volumen solución = 120 mL
Masa NaCI= 10g
Solución :
%p/v NaCI= masa NaCI______ x 100 = 10 g__ x100 = 8.33 %
Volumen disolución 120 mL
Ejemplo:
Calcula la cantidad de gramos de MgCI2 que se requiere para preparar 150 mL de disolución acuosa de MgCI2 al 12% (p/v).
Datos:
Masa MgCI2= ? volumen solución = 150 mL = 150 g
% MgCI2 = 12%
Solución:
3. Porcentaje volumen a volumen (% v/v)
Se emplea para expresar concentraciones de liquidos y relaciona el volumen de un soluto en un volumen de 100 mililitros de disolución. Es decir, si tenemos una disolución acuosa al 5% en volumen de alcohol etílico, esto indica que hay 5 mL de alcohol etílico en 95 mL de H2O.
Expresión analítica: %v/v = mililitros de soluto__ x 100
Mililitros de solución
Ejemplo:
¿Cuál es el % v/v de una disolución que contiene 5 mL de HCI en 100 mL de agua?
Datos:
% v/v HCI=? V = 5 ML V = 100 ML
HCI H2O
Solución:
% v/v HCI= V
HCI_________ x 100
V disolución
V disolución = V HCI + V H2O = 5 m L + 100 ml = 105 ml
Ejemplo:
¿Cuántos mililitros de acido acético se necesitan para preparar 300 ml de disolución al 20% (v/v)?
Datos:
V acido acético =? V disolución = 300 ml %v/v acido acético = 20%
Solución :
4. partes por millón (ppm)
De manera cuantitativa podemos plantear las siguientes consideraciones.
Expresión analítica: ppm = miligramo de soluto o ppm = miligramo de soluto
Kg de disolución L de solución
Ejemplo:
Una muestra de agua de 600 ml tiene 5 mg de F- . ¿Cuántos ppm de ion fluoruro hay en la muestra?
Datos:
V H2O = 600 ml = 0.6 L masa F-= 5mg ppm= ?
Solución:
Ppm F- = mg F- = 5mg = 8.33 ppm
L disolución 0.6 L
Ejemplo:
Calcula las ppm de 120 mg de Na+ contenidos en 1500 g de agua.
Datos:
Ppm Na+ = ? masa Na+ = 120 mg masa H2O = 1500 g = 1.5 kg
Solución:
Ppm Na+ = mg Na+ = 120 mg = 80 ppm
Kg disolución 1.5 kg
UNIDADES QUIMICAS
Al efectuarse una reacción química, ésta debe ajustarse a los principios o leyes que rigen las relaciones ponderales entre las sustancias que transformarán sus identidades originales por otras nuevas. Generalmente, la concentración de las sustancias que realizan el cambio químico se expresa en unidades con un amplio sentido de aplicación en el lenguaje disciplinario de la química. Por ello, el mol y los equivalentes gramo determinarán en gran medida su aplicación en la concentración de las soluciones.
1. Solución molar (M)
La molaridad se expresa por la literal M y relaciona los moles de soluto por el volumen de la solución expresada en litros.
Expresión analítica:
Molaridad = moles de soluto
L de disolución
Por lo tanto:
M= n
V
Donde:
n=numero de moles de soluto
V=volumen de disolución
M=concentración molar de la disolución
Ejemplo:
¿Cuál es la molaridad de una disolución de 2 moles de KOH en 2.5 litros de disolución?
Datos:
M= ? n=2 moles KOH V= 2.5 L
Solución:
M= n = 2 moles KOH = 0.80 moles KOH = 0.80 M
V 2.5L L
Ejemplo:
¿Cuál es la molaridad de 250g de H2SO4 en 2500 ml de disolución?
Datos:
V= 2500 ml = 2.5 L
Solución:
M = n = 2.6 moles H2SO4 = 1.02 moles H2SO4 = 1.02 M
V 2.5L L
Ejemplo:
¿cuantos gramos de NaOH se necesitan para preparar 1500 ml de disolución 0.50 M?
Datos:
Masa NaOH= ? V= 1500 ml= 1.5 L M= 0.50 mol NaOH
L
Solución:
A partir de M = n despeja a n y obtienes: n = MV; ahora sustituye sus valores:
V
Convierte los moles a gramos con la conversión correspondiente:
Masa NaOH = 30g
2. Solución molal (m)
La molalidad es una concentración de las disoluciones que relaciona los moles de soluto por los kilogramos del disolvente. Este tipo de concentración es utilizada en la determinación de algunas propiedades coligativas de las disoluciones (aumento en el punto de ebullición y disminución o abatimiento en el punto de congelación).
Expresión analítica:
m= n_____
kg disolvente
Donde:
n=moles de soluto
kg disolvente= kilogramos de disolvente
m=concentración molal de la disolución
Ejemplo:
Calcula la molalidad de una disolución que tiene 0.5 moles de NaCI en 0.2 kg de agua.
Datos:
M=? n=0.5 mol NaCI Kg disolvente = 0.2 kg H2O
Solución:
m= n______ = 0.5 mol NaCI = 2.5 mol NaCI = 2.5 m
kg disolvente 0.2 kg H2O kg H2O
Ejemplo:
Calcula la molalidad de una disolución que contiene 12g de Mg(OH)2 en 500 ml de H2O.
Datos:
m=?
n=(12g Mg(OH)2) 1 mol Mg(OH)2 = 0.2 mol Mg(OH)2
Kg disolvente =(500 ml) 1g_ = 500g = 0.5 kg H2O
Solución:
m= n = 0.2 mol Mg(OH)2 = 0.4 mol Mg(OH)2 = 0.4 m
kg disolvente 0.5 kg H2O kg disolvente
Ejemplo:
Calcula los gramos de NaOH que se requieren para preparar una disolución 0.80 m en 1200 ml de agua.
Datos:
Masa NaOH= ? m= 0.80 mol NaOH
Kg H2O
Solución:
A partir de m= n__ , despejas n y obtienes n = (m)(kg); sustituyendo en la fórmula resulta:
Kg
Convierte los moles a gramos:
3. solución Normal (N)
La normalidad es una concentración de las disoluciones utilizada en los procesos de neutralización y titulación entre las sustancias ácidas y básicas. Este tipo de concentración relaciona los equivalentes gramo del soluto por los litros de solución.
Expresión analítica: N= E_
V
Donde:
E= Eq-g soluto
V= litros de solución
N= concentración normal
En este tipo de concentración utilizaremos otra unidad química de masa denominada
Equivalente- gramo (Eq-g) que corresponde a la cantidad de materia que de manera proporcional intervendrá en los cambios químicos o bien a la medida de poder de combinación que se utiliza para cálculos en reacciones químicas.
El Equivalente-gramo de un elemento o compuesto se denominará de acuerdo con las características propias de dicha sustancia en sus combinaciones.
1. Equivalente-gramo de un elemento: Eq-g elemento= peso atómico
Numero de oxidación
2. Equivalente-gramo de un ácido: Eq-g ácido= peso molecular
Numero de H+
3. Equivalente-gramo de una base: Eq-g base= peso molecular
Numero de OH-
4. Equivalente-gramo de una sal: Eq-g sal= peso molecular
Carga del anión o catión
Ejemplo:
Los equivalentes –gramo de cada sustancia son:
Elemento:
1. Al3+ ; Eq-g Al3+ = 27g =9g 1 Eq-g Al3+ = 9g
3
2. S2-; Eq-g S2- = 32g = 16g 1 Eq-g S2- = 16g
2
Ácidos:
3. HCI ; Eq-g HCI = 36.5 g = 36.5g 1 Eq-g HCI = 36.5
1
4. H2SO4; Eq-g H2SO4 = 98g =49g 1 Eq-g H2SO4 = 49g
2
Bases:
5. NaOH ; Eq-g NaOH= 40g = 40g 1 Eq-g NaOH= 40g
1
6. Al(OH)3; Eq-g Al(OH)3= 78g = 26g 1 Eq-g Al (OH)3=26g
3
Sales:
7. K2SO4; Eq- g K2SO4 = 174 g = 87g
2
8. Al2(SO4)3; Eq.g Al2 (SO4)3= 342g =57g
6
Para determinar la concentración normal (N) debes aprender a realizar las conversiones de unidades como se muestra en los siguientes ejemplos:
Ejemplo:
Relacionando estequiométricamente estas unidades observaras que:
Ejemplo:
Ahora podras interpretar adecuadamente la unidad de concentracion quimica normal.Para ello, debes analizar la información proporcionada y desarrollar el procedimiento metodológico sugerido. Analiza los siguientes ejemplos:
Ejemplo:
¿Cuál es la normalidad de una disolución de HCI que contiene 0.35 Eq-g en 600 ml de dicha disolución?
Datos:
N= ? E= 0.35 Eq-g HCI V=600ml =0.60 L
Solución:
N= E = 0.35 Eq-g HCI = 0.58 Eq-g HCI = 0.58 N
V 0.6 L L
Ejemplo:
Calcula la normalidad que habrá en 1200ml de disolución, la cual contiene 50g de H2SO4.
Solución:
N= E = 1.02 Eq-g H2SO4 = 0.85 Eq-g H2SO4 = 0.85 N
V 1.2 L L
Ejemplo:
¿Cuántos gramos de soluto Habrá en 800 ml de disolución 0.75 N de H3BO3?
Datos:
Masa H3BO3= ? V= 800 ml = 0.8 L N= 0.75 Eq-g H3BO3
L
Solución:
A partir de N = E , despeja E y tendrás E = NV ; sustituyendo valores:
V
Realizando la conversión:
Obtienes:
4.- fracción molar (X)
La fracción molar es una forma de expresar la concentración de las disoluciones relacionando los moles de soluto por los moles de la disolución. La fracción molar es adimensional.
Expresión analítica:
X= moles de soluto___________ = moles de soluto
Moles de soluto+ moles de disolvente moles de disolución
Por lo tanto:
XA = n A_____________ = n A
nA soluto + n B disolvente n T
Donde:
n=numero de moles
X=fracción molar
Ejemplo:
Una disolución contiene 20g de NaOH y 100 g de H2O. calcula la fracción molar de NaOH y H2O.
Datos:
Masa NaOH = 20g masa H2O= 100g
N disolución = nNaOH + n H2O n disolución = 0.5 mol + 5.55 mol
N disolución = 6.05 mol
Solución:
Observa que :
Por lo tanto, la suma de las fracciones molares es igual a 1.
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