Soluciones concentradas, soluciones diluidas. ¿Cuánto hay disuelto?

...

La concentración expresada en % m/m es:

[pic 6]

Estas unidades de concentración se emplean fundamentalmente en la industria, donde los costos de las materias primas están dados por unidad de masa (kg, tn).

Volumen de soluto en volumen de solución:

Otra forma de expresar la concentración, muy útil para disoluciones de líquidos en líquidos es por sus partes en volumen.

[pic 7]

El contenido alcohólico de las bebidas normalmente viene expresada en % volumen. Una cerveza con 4 % de contenido alcohólico tiene 4 cm3 de alcohol en 100 cm3 de cerveza.

Ejemplo-problema:

En muchos países, el límite de alcohol en sangre para manejar corresponde a una concentración de 1mg/cm3 (manejar con esta concentración de alcohol en sangre no ofrece máxima seguridad ya que la sensibilidad visual se reduce en un 32 % y el tiempo de respuesta y coordinación, se reduce en un 15-25 %.

El alcohol no se metaboliza rápidamente y lo que se bebe en una fiesta queda prácticamente en su totalidad en sangre. ¿Con qué volumen de tequila (40% v/v) un individuo de 70 kg alcanza el límite aceptado para conducir? Un individuo que pesa 70 kg tiene, en promedio, 5 dm3 de sangre. La densidad del alcohol a 25 °C es 0,79 g/cm3.

Resolución:

El tequila es 40% (V/V), por lo tanto hay 40 cm3 de alcohol por cada 10 cm3 de tequila. Usamos la densidad para pasar el volumen de alcohol a masa. En 100 cm3 de tequila hay 40 cm3 de alcohol que corresponden a 40cm3 x 070 g/cm3 = 31,6 g de alcohol. La concentración de alcohol en tequila expresada en g/cm3 es:

[pic 8]

La concentración tolerada de alcohol en sangre es 1 mg/cm3 = 0,001 g/cm3. Como el individuo tiene 5dm3 = 5000 cm3 de sangre puede contener como máximo

5000 cm3 x 0,001 g/cm3 = 5 g de alcohol.

Esto implica que puede ingerir

[pic 9]

Notar que este volumen es menor que el de una copita de licor (20 cm3).

Molaridad y molalidad

Muchas reacciones químicas ocurren cuando se mezclan dos soluciones. Puesto que las reacciones químicas ocurren átomo a átomo, molécula a molécula, para estudiar las reacciones en solución necesitamos recurrir al mol.

Por eso los químicos prefieren expresar la concentración en MOLARIDAD o en MOLALIDAD.

[pic 10]

[pic 11]

Ejemplo-problema:

Una solución de NaCl tiene una concentración de 35,7 g/100 g de agua y su densidad es 1,20 g/cm3. ¿Cuál es la molaridad de la solución?

Resolución:

La masa total de una solución que contiene 35,7 g de NaCl y 100 g de agua es 137,5 g y por lo tanto corresponde a un V:

[pic 12]

La masa molar de NaCl es 58,45, por lo tanto en 35,7 g hay:

[pic 13] y la concentración es [pic 14]

Ejercicios adicionales:

1-Un analgésico y antipirético contiene 10 g de paracetamol por cada 100 cm3 de solución. Por día y por kg de peso, la cantidad máxima aconsejada es de 50 mg de paracetamol. ¿Cuántos cm3 de analgésico (por toma) podrá ingerir como máximo un niño que pesa 32 kg si se le administra el medicamento 4 veces por día?

2-¿Cuál es la concentración %m/m de una solución acuosa de NaNO3 1M? (δsn = 1,05 g/cm3).

3- Se preparó una solución de KNO3 (nitrato de potasio) agregando 0,140 g de sal a 250 cm3 de agua. ¿Cuál es la concentración en %m/m? ( δagua = 1 g/cm3).

4- ¿Cuántos gramos de NaCl se necesitarán para preparar 1 dm3 de solución 18 % m/m? (δsn = 1,132 g/cm3).

5- ¿Cuántos gramos de agua deberán agregarse a 12 g de KCl (sólido) para preparar una solución 20 % m/m?

6- ¿Cuántos gramos de glucosa (M = 180 g/mol) se necesitarán para preparar 1dm3 de solución 0,01 M?

7- Calcular la molalidad de las siguientes soluciones acuosas:

- NaOH 32 % m/m

- HNO3 65 % m/M

- NH3 8,8 m, δsn = 0,934 g/cm3

- Ácido acético 7 M, δsn = 1,045 g/cm3