Aplicación práctica: cálculo de concentraciones de soluciones

¿Qué son las concentraciones de solución?

Aunque las concentraciones de la solución pueden parecer un poco intimidantes, es probable que ya esté familiarizado con las soluciones. Una solución es cualquier mezcla homogénea de dos o más sustancias. La sustancia en mayor cantidad se llama disolvente y la sustancia que se disuelve se llama soluto .

Si alguna vez preparó limonada de un paquete, chocolate caliente instantáneo o Gatorade a partir de una mezcla, entonces ya sabe acerca de los solventes y solutos. La relación de soluto a disolvente es la concentración de una solución. Hoy, veremos ejemplos de problemas en los que calculamos la concentración de soluciones utilizando diferentes métodos.

Problema de ejemplo n. ° 1: Molaridad

Calcula la molaridad de una solución de dos litros de agua mezclada con 30 gramos de cloruro de sodio (NaCl).

Para calcular la molaridad, primero debemos recordar que la molaridad es igual a los moles de soluto por litro de solución.

Paso 1: Calcule los litros

Primero, asegúrese de tener su volumen de solución en litros. Este problema le da la cantidad en litros, pero si le dan mililitros o galones, primero debe convertir.

Paso 2: Calcule los lunares

Luego, calcule la cantidad de moles en solución. Para hacer esto, debes encontrar la masa molar de tu compuesto. Encuentre su tabla periódica más cercana y luego ubique la masa molar de cada elemento en el compuesto. Para el cloruro de sodio, agregamos la masa molar de sodio (22 g / mol) con la masa molar de cloruro (35 g / mol) para obtener la masa molar total de 57 g / mol.

A continuación, configure una conversión para averiguar cuántos moles hay en la masa total de soluto que tiene. Dale la vuelta a tu masa molar para que tengas una fracción de 1 mol sobre la masa en gramos. Luego, multiplique eso por el número total de gramos.

Para nuestro ejemplo obtenemos:

30 g de NaCl x (1 mol / 57 g) = 0,52 moles de NaCl

Paso 3: calcular la molaridad

Ahora, simplemente puede dividir el número de moles por los litros de solución y obtener la molaridad.

0,52 moles de NaCl / 2L de agua = 0,26 M

Ejemplos Problema n. ° 2: fracción molar

Calcule la fracción molar de una solución de dos litros de agua mezclada con 30 g de cloruro de sodio.

Otra forma de calcular la concentración es la fracción molar. Aquí, calculamos la relación entre los moles de soluto y los moles de la solución completa.

Paso 1: calcula los moles de cada sustancia

Primero, calcule los moles de cada sustancia en la solución. Aquí, haríamos esto tal como lo hicimos para calcular la molaridad utilizando las masas molares de sodio y cloruro. La masa molar de 30 g de cloruro de sodio es 57 g / mol, lo que nos da 0,52 moles de cloruro de sodio.

De manera similar, para el agua, la tabla periódica se puede usar para encontrar la masa molar (18 g / mol). Luego, podemos usar la densidad del agua para encontrar la masa del volumen dado, que es 1g / mL. Entonces, tenemos 2.000 g de agua. Usando nuestra fórmula para calcular los moles obtenemos:

2000 g de agua / (1 mol / 18 g) = 111,1 moles de agua

Paso 2: suma los lunares

Luego, sume todos los lunares para obtener el total de lunares. Para nuestro ejemplo, 0,52 moles de NaCl + 111,1 moles de agua = 111,62 moles en total.

Paso 3: dividir

Ahora, divida los moles de soluto por el número total de moles en solución para obtener la fracción molar.

0,52 moles de NaCl / 111,62 moles en total = 0,004

Problema de ejemplo n. ° 3: Molalidad

La molalidad puede parecer mucho a la molaridad, pero en realidad es diferente. La molalidad son los moles de disolvente divididos por la masa del disolvente en kilogramos. Calculemos la molalidad para este ejemplo.

Paso 1: calcula los moles de soluto

Nuevamente, use la masa molar y luego convierta la masa dada en un problema en moles. Para nuestro ejemplo, tenemos 0,52 moles de cloruro de sodio.

Paso 2: Calcule kilogramos de solvente

Nuevamente, podemos convertir un volumen de agua en masa usando la densidad del agua, 1g / mL. Como tenemos 2000 ml de agua, esto equivale a 2000 g de agua, o 2 kg.

Paso 3: dividir

Ahora, divida sus moles de soluto por kilogramos de solvente. En nuestro ejemplo obtenemos:

0,52 moles de NaCl / 2 kg de agua = 0,26 m

Problema de ejemplo n. ° 4: porcentaje de masa

Ahora, calculemos el porcentaje de masa de 30 g de NaCl en 2 litros de agua. El porcentaje de masa es la masa del soluto dividida por la masa de la solución.

Paso 1: calcula la masa del soluto

Dado que este problema ya le indica la masa de NaCl, no necesita hacer los cálculos. Pero, si el problema le dio los lunares, podría trabajar hacia atrás usando la masa molar como se explica en el primer problema de ejemplo.

Paso 2: calcula la masa de la solución

Ahora, usaremos la densidad del agua para calcular su masa como lo hicimos en problemas anteriores. La densidad del agua es de 1 g / ml, por lo que para 2 l de agua o 2000 ml de agua, la densidad es de 2000 g. Para obtener la masa de la solución, sume la masa del solvente y el soluto. Para nuestro ejemplo, esto es 2000 g de agua + 30 g de NaCl = 2030 g en total.

Paso 3: dividir

Ahora, divide la masa del soluto por la masa de la solución. Aquí, obtenemos 30 g de NaCl / 2030 g en total = 0.014 o 1.4%.

Problema de ejemplo n. ° 5: porcentaje de volumen

El porcentaje en volumen se utiliza cuando tanto el soluto como el disolvente son líquidos. Supongamos que quiere disolver 35 ml de etanol en 1000 ml de agua. Para resolver este tipo de problema, simplemente divida el volumen de soluto (etanol) por el volumen de solución.

En nuestro ejemplo, combinamos 35 ml de etanol con 1000 ml de agua, por lo que el volumen total de solución es 1035 ml.

Entonces, 35 ml / 1035 ml = 0.034 o 3.4% de etanol por volumen.

Resumen de la lección

Las soluciones son mezclas homogéneas hechas de solutos disueltos en solventes . La relación de soluto a disolvente es la concentración y se puede calcular de varias formas. La molaridad son los moles por litro de disolvente. La fracción molar son los moles de soluto por moles total de solución. La molalidad son los moles de soluto por kilogramo de disolvente. El porcentaje de masa se calcula dividiendo la masa de soluto por la masa total de solución. El porcentaje en volumen se usa cuando se combinan dos líquidos y es el volumen de soluto dividido por el volumen de solución.

Rodrigo Ricardo Editor y fundador