unidadesqumicasdeconcentracin

Unidades Químicas de Concentración
a) Molaridad ( M ): Es el número de moles de soluto contenido en un litro de
solución. Una solución 3 molar ( 3 M ) es aquella que contiene tres moles de
soluto por litro de solución.
Ejemplo 1:
* Cuántos gramos de AgNO3 , se necesitan para preparar 100 cm3 de solución
1M?
Previamente sabemos que:
El peso molecular
de AgNO3 es:
100 de H2O cm3
170 g
=
masa de 1 y
mol AgNO3 que
equivalen a 100 ml. H2O
Usando la definición de molalidad , se tiene que en una solución 1M hay 1 mol de
AgNO3 por cada Litro (1000 ml ) de H2O (solvente) es decir:
Utilizando este factor de conversión y los datos anteriores tenemos que:
Se necesitan 17 g de AgNO3 para preparar una solución 1 M
Ejemplo 2:
Si se tienen 20 g de NaOH en 250 mL de solución, calcule su molaridad.
Solucion:
Puesto que la cantidad de soluto está dada en gramos, se requiere convertirlos a
moles, con ayuda del peso molecular.
n NaOH = W NaOH
= 20 g = 0.5 moles ; 250 mL x
PM NaOH
40 g
1L
= 0.25 L
1000 mL
A partir de la expresion para M, se tiene M = 0.5 moles = 0.2 moles = 2 M
0.25 litros
litros
Ejemplo 3:
Calcule la molaridad de una solución de HCl que tiene una concentración de
11.2% por masa y una densidad de 1.1 g /mL.
Solucion:
A diferencia de los ejercicios anteriores, en éste hay que calcular el número de
gramos de soluto a partir de las concentración peso a peso. Nótese también
que no se da ningún volumen de solución. En realidad, no se requiere para
solucionar el ejercicio, ya que en la definición se establece el volumen de 1 L.
El ejercicio se puede resolver siguiendo el procedimiento que se describe a
continuación:
1.Como la molaridad está definida en términos de 1 litro de solución, con la
densidad y este volumen se calcula la masa de 1 litro de solución:
m = v x d; 1,000 mL x 1.1g = 1,100 g de solución
mL
2. Dado que la masa del soluto es de 11.2 % por peso, entonces, utilizando la
expresión de porcentaje por peso, se tiene:
11.2 =
g soluto
masa solucion
x 100 = 11.2 = g de soluto x 100
1.100 g
Entonces, 11.2 x 1.100 = 123.2 g de soluto o HCl puro en 1 L de solución
100
3. Conociendo el número de gramos de soluto puro en 1 L de solución, se
calcula el número de moles de soluto.
n= W
PM
= 123.2 g HCI = 3.37
36.5 g HCl
moles de soluto por litro de
solución o, sencillamente, 3.37 M
EJERCITACION DE CONCEPTOS
ACTIVIDAD DE MOLARIDAD
1. Se disuelven 18 gr. de sulfato cúprico, CuSO 4 en agua, hasta 120 c.c. de una
solucíón ¿cuál es la molaridad de la misma?
2.Cual es el volumen de una solución 3.5 M que contiene 0,42 moles de Na 2S04
en solución?
3. Se preparó una solución de etanol, C 2H50H, depositando 23,2 g de etanol en
un recipiente y luego adicionando agua hasta obtener 75,6 c.c. de solución.
¿Cuál es la moralidad de la solución?
4. Calcular la molaridad de una solución de ácido sulfúrico de densidad 1.198
g/ml que contiene 27% de H 2SO4 en peso.
5. ¿Cuántos gramos de cloruro de sodio se necesitan para preparar 3.5 lt de
solución 1.5 M?
6. ¿Cuantos gramos de cloruro de Aluminio, AlCl 3, son necesarias para preparar
720 ml. de solución 0.875 M?
7. Se tienen preparados 420 ml. De solución 2.7 M de Ba(OH) 2 . Determinar la
cantidad de soluto contenida en la solución expresándola:
a. En moles de Ba (OH)2
b. En gramos de Ba (OH)2
8. ¿Cuántos gramos de sacarosa C 12H22O11 son necesarios para preparar 500
ml de solución 0,15 M?
9. ¿Cuántos gramos de HCI hay en 1,5 litros de solución 2,5 M?
10.¿Cuál es la concentración molar de una solución que contiene 18 gr de
clorato de potasio en 300 ml. de solución?
11. ¿Cuántos gramos de soluto hay en cada unas de las siguientes soluciones:
a. 100 mI, de NaCI 0.1 molar?
b. 2000 mL de solución de glucosa C6H12O6 0.2 M?
c.
400 mL de KOH 0.25 M?
d. 700 mL de KNO3 1M?
12. Calcule la molaridad de una solución de HCl de densidad 1.16 g/mL y cuya
concentración es 32 % por peso.
13. Calcule la molaridad de H3PO4 , cuya densidad es 1.75 g/mL y concentración
por peso de 89%.
14. ¿Cuál es la molaridad de una solución de H2SO4 cuya densidad es 1.11 g/mL y
concentración por peso 16%'?
15. Calcule la molaridad de una solución de NH3 cuya densidad es 0.92 g/mL y
concentración 19 % por peso.
16. ¿Cuál es la molaridad de una solución de NaOH cuya densidad es 1.11 g/mL y
concentración 12.1%?
MOLALIDAD (m):
Es el número de moles de soluto contenidos en un kilogramo de solvente. Una
solución formada por 36.5 g de ácido clorhídrico, HCl , y 1000 g de agua es una
solución 1 molal (1 m)
Ejemplo 1 :
* Cuántos gramos de AgNO3 , se necesitan para preparar 100 cm3 de solución
1m?
Previamente sabemos que:
El peso molecular
de AgNO3 es:
100 de H20 cm3
170 g
=
masa de 1 y
mol AgNO3 que
equivalen a 100 gr. H20
Usando la definición de molalidad , se tiene que en una solución 1m hay 1 mol de
AgNO3 por cada kg (1000 g ) de H2O (solvente) es decir:
Utilizando este factor de conversión y los datos anteriores tenemos que:
Se necesitan 17 g de AgNO3 para preparar una solución 1 m, observe que debido
a que la densidad del agua es 1.0 g/ml la molaridad y la molalidad del AgNO3 es la
misma
Ejemplo 2:
Calcule la molalidad de una solución que tiene 0.1 moles de NaCI en 0.2 kg de
agua.
Solucion:
Puesto que la cantidad de soluto está dada en moles y el solvente en kg, la
molalidad se halla reemplazando directamente en la expresión de molalidad.
m = Número de moles de soluto = 0.1 moles = 0.5 m
kg solvente
0.2 kg
Ejemplo 3:
Calcule la molalidad de la solución resultante al disolver 4.0 gramos de NaOH en
250 mL de H2O.
Solucion :
Para calcular la molalidad, se requiere expresar 4.0 gramos de NaOH en moles y
los 250 mL de agua en kg.
n = 4 g NaOH x 1 mol NaOH = 0,1 moles de NaOH
40.0 g NaOH
Puesto que la densidad del agua es 1 g/mL, los 250 mL son iguales a 250 g.
Estos 250 g, expresados en kg, son iguales a 0.25 kg. Así, la molalidad es igual
a:
m = 0.1 moles = 0.4 m
0.25 kg
EJERCITACION DE CONCEPTOS
ACTIVIDAD MOLALIDAD
1. Calcule la molalidad para las siguietes soluciones:
a. 0.1 H2S en 2 Kg de agua
b. 2 moles de HNO3 en 5 Kg de agua
c. 1 mol de NaNO3 en 1 Kg de agua
d. 0.1 mol de ácido acetico en 3 Kg de agua
2. Calcule la molalidad de las siguientes soluciones:
a. 10 gramos de KCl en 2 Kg de agua
b. 0.2 gramos de NaBr en 1 Kg de agua
c. 100 gramos de KMnO4 en 6 Kg de agua
d. 0.1 mol de H3PO4 en 2.0 gramos de agua
a. 0.2 gramos de MgCl2 en 800 gramos de agua
3. ¿Cuántos gramos de CaCl2 deberán añadirse a 300 mL de agua para preparar
una solución 2.46 molal?
4. Una solucion contiene 57.5 gr de alcohol etílico ( C2H5OH ) y 600 gr de benceno
( C6H6 ). ¿Cuál es la molalidad de la solucion?
5. Una solucion azucarada se preparó disolviendo 13.5 g de C 12H22O11 en agua
para obtener exactamente 100 mL de solucion, viéndose que tenia una
densidad de 105 g/ cc. Calcular la molalidad y la molaridad de la solucion?
6. Determinar la molalidad de una solucion que contiene 5 g de NaHCO 3 disueltos
en 25 gr de agua.
7. Calcular la molalidad de una solucion que contiene 3 moles de KNO 3 disueltos
en 1800 ml de agua.
Normalidad (N):
Es el número de equivalentes gramo de soluto contenidos en un litro de solución.
Ejemplo1:
* Cuántos gramos de AgNO3 , se necesitan para preparar 100 cm3 de solución
1N?
Previamente sabemos que:
El peso molecular
de AgNO3 es:
100 de H20 cm3
170 g
=
masa de 1
mol AgNO3
y que
equivalen a 100 gr. H2O
Usando la definición de molalidad , se tiene que en una solución 1N hay 1 mol de
AgNO3 por cada kg (1000 g ) de H2O (solvente) es decir:
Utilizando este factor de conversión y los datos anteriores tenemos que:
El peso equivalente de un compuesto se calcula dividiendo el peso molecular del
compuesto por su carga total positiva o negativa.
Ejemplo 2:
¿Cuál es la normalidad de una solución de HCl que tiene 0.2 equivalentes del
ácido en 2 litros de solución?
Solucion:
El enunciado presenta directamente el número de equivalentes de soluto y el
volumen de solución en litros. Por tanto, la normalidad se calcula directamente
de la expresión
N = 0.2 equivalentes = 0.1 equivalente por litro ó 0.1 N
2 litros
Ejemplo 3:
Calcule la normalidad de una solución de HCI que tiene 20 gr de HCl en 500 mL
de solución.
Como el soluto está dado en gramos, se requiere pasar los gramos a
equivalentes:
20 g de HCl x 1 eq HCl = 0.55 eq
36.5 g
También se requiere convertir mililitros de solución a litros
500 m L
x 1L
= 0.5 L
1,000 mL
La normalidad ahora es N = 0.55 eq
= 1.1 N
0.5 L
Ejemplo 4:
El HCl concentrado de laboratorio es una solución que tiene una concentración
de 37 % por masa y una densidad de 1.19 g/mL. Calcule la normalidad de esta
solución. La cantidad de soluto presente en la solución no está explicita y se
requiere calcularla a partir del porcentaje por peso. Tampoco está especificada
la cantidad de solución, pero la definición de normalidad está dada con base en
un litro de solución.
Este tipo de ejercicios, al igual que los de molaridad, pueden resolverse por el
procedimiento que se describe a continuación.
1. A partir de la densidad, se calcula la masa de un litro de solución.
m = v x d = 1,000 mL x 1,19 = 1.190 g de solución
2. Se calculan, a partir de la concentración de la solución del ácido dada, los
gramos de ácido puro que hay en un litro de solución.
% soluto = g soluto
X 100; 37 = g soluto x 100
g solucion
1.190 g
g soluto = 37 x 1,190g = 440.3 g HCl puro
100
3. En un litro de esa solucion hay 440.3 g de HCl puro. A partir de este ácido
puro, se calcula el numero de equivalentes por litro de solución. El numero de
equivalentes coincide, en este caso, con el numero de moles.
n = W = 440.3 = 12.06 equivalentes en un litro. Asi, la solucion es 12.06 N
M
36.5
Fracción molar (X):
se define como la relación entre las moles de un componente y las moles totales
presentes en la solución.
Xsto + Xste = 1
Ejemplo1:
Una solucion contiene 5 moles de NaCl y 15 moles de agua. ¿Cuál es la fracción
molar del soluto y del solvente?
Solución:
Soluto NaCl ( A )
= 5 moles
Solvente H2O ( B )
= 15 moles
XA =
5 moles
5 moles + 15 moles
XB =
15 moles
5 moles + 15 moles
=
5 moles
= 0.25
20 moles
= 15 moles
=
0.75
20 moles
XA + XB = 0.25 + 0.75 = 1
Ejemplo 2:
Una solución contiene 30 gramos de NaCl y 40 gramos de H2O. ¿Cuáles son las
fracciones molares del H2O y NaCl?
Solución:
Tanto el soluto como el solvente estan dados en gramos. Se quiere convertirlos a
moles.
moles de NaCl = 30 gr NaCl X 1 mol NaCl = 0.51 moles
58.5 g NaCl
moles de H2O = 40 g H2O X 1 mol H2O = 2.2 moles
18 g H2O
la fracción molar del soluto NaCl es:
XNaCl =
0.5 moles
=
0.5 moles + 2.2 moles
XH2O =
2.2 moles
0.5 moles + 2.2 moles
0.5 = 0.19
2.7
=
2.2
= 0.81
2.7
Nótese que XNaCl + XH2O = 1 . Por tanto, conociendo la fracción molar del soluto
o del solvente, la otra se puede obtener restando de la unidad.
EJERCITACION DE CONCEPTOS
ACTIVIDAD Pesos equivalentes
1. Calcule el peso de 1 equivalente para las siguientes sustancias: CaCl 2,
HNO3, Al(OH)3, Ca(OH)2, H3PO4, NaCl, LiOH, Fe(PO 4)2.
2. Calcule el número de equivalentes para cada uno de los siguientes casos:
a. 60 g de CaCl 2
b. 120 g de HNO3
d. 50 g de Ca(OH) 2
e. 90 g de H 3PO4
c. 200 g de Al(OH) 3
f. 100 g de NaCl
g. 20 g de LiOH
3.¿Cuántos equivalentes gramo de HCl hay en 100 mL de solución 3 molar ?
4. ¿Cuántos equivalentes gramo de KCl hay en 1 L de solución 0.5 M?
ACTIVIDAD DE NORMALIDAD
1. ¿Cuál es la normalidad de las siguientes soluciones:
a. 90 g de H3PO4 en 500 mL de ecuaciones?
b. 100 g de NaCl en 2.0 L de solución?
c. 20 g de LiOH en 250 mL de solución? .
d. 50 g de Ca(OH) 2 en 900 mL de solución?
2. ¿Cuál es la normalidad de las siguientes soluciones?
a. 0.5 equivalentes de CaCI 2 en 100 mL de solución?
b. 0.1 equivalentes de NaOH en 1 L de solución?
c. 0.1 equivalentes de NaOH en 50 mL de solución?
d. 1 equivalente de H 2O en 2,010 mL de solución?
3. ¿Cuántos gramos de soluto hay en cada una de las siguientes soluciones:
a. 200 mL de NaOH 0.6 M?
b. 800 mL de H 2SO4 3M?
c. 500 mL de NaCI 0.5 M?
d. 250 mI, de Al(OH) 3 1 M?
4. Calcule la normalidad en los ejercicios de la sección Molaridad.
5. Calcule la normalidad para una solución de NH 3 de densidad 0.902 g/mL y
concentración de 26.6%
6. ¿Cuál es la normalidad de una solución de KOH cuya densidad es de 1.41
g/mL si su concentración es 41.2% por peso?
7. Se disuelven 35,89 de CaSO 4 en agua hasta obtener 940 c.c. de solución.
¿Cuál es la normalidad de la solución?
8. ¿Cuántos gramos de H3PO4, son necesarios para preparar 3,2 It de una
solución 2,7 N?
9. ¿Cuándo puede ser una mol igual a un equivalente-gramo?
10. ¿Cuántos equivalente-gramos de H2SO4 se encuentran en 620 c.c. de
una solución 2.8 N de H2SO4? ¿Cuántos gramos de soluto hay en ese
volumen de solución?
11. ¿Que volumen de una solución 3N de CaCl 2 se puede preparar al
disolver 38 g de CaCl2 en agua?
12.Que peso de Al(OH)3 se necesita para preparar 500 c.c. de una solución 0.2
N?
13. Una solución contiene 116 g de acetona (CH 3COCH3), 138 g. de alcohol
etílico (C2H5OH) y 126 gramos de agua. Determinar las fracciones malares de
los componentes de esta solución.
14. Una solución contiene 10 g de ácido acético, CH 3COOH, en 125 g de
agua. ¿Cuál es la concentración de la solución expresada en:
a. Fracciones molares de CH 3COOH y de H2O.
b. Molalidad
15. ¿Cuántos gramos de ácido fosfórico, H3PO4 , son necesarios para preparar 1.7
litros de solucion 1.5 N? ¿Cuántos para preparar 3.4 litros de solucion 0.75 N?
16. Se disuelven 2.5 g de sulfato de cobre ( II ), CuSO 4 , en agua hasta obtener
670 cc de solucion. ¿ Cuál sera la normalidad de la solucion?