Estequiometría de soluciones: Molaridad y Molalidad

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Roberto Villalba Cárdenas
hace 6 años
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1 Estequiometría de soluciones: Molaridad y Molalidad Molaridad (M) de una solución Como ya sabemos, la composición de una solución formada por un determinado soluto en un solvente puede variar de acuerdo a las cantidades de cada uno que coloquemos al constituirla. La proporción máxima de soluto en una cierta cantidad de solvente está dada por la solubilidad de éste en el solvente (solubilidad: cantidad de gramos de soluto que se pueden disolver en 100 ml o 100gr de solvente hasta formar una solución saturada a una determinada temperatura). Hay distintas maneras de informar como está compuesta proporcionalmente entre soluto y solvente la solución. Una de ellas es indicando la cantidad de soluto que esta disuelta en, por ejemplo, 100 ml de solución o 100 g de solución, a lo que denominábamos concentración centesimal masa en volumen (% m/v) o concentración centesimal masa en masa (% m/m) respectivamente. Otra forma de expresar esta concentración es referirla a la cantidad de moles de soluto que están disueltos en 1000 ml (1 litro) de solución, dicho de otra manera: el número de moles de soluto cada 1000 ml de solución. Esta es la forma más habitual que tienen los químicos para expresar la concentración de una solución, y se la conoce como molaridad, el símbolo que se utiliza para su expresión es la letra M. Ej: una solución 2 molar (2 M) es aquella que tiene 2 moles de soluto por cada 1000 ml de solución o por cada litro de solución. La molaridad de una solución, es entonces, la cantidad de moles de soluto que se encuentran disueltos en un litro de solución. Veámoslo con un ejemplo: Si se mezclan 4 g de Na(OH) (hidróxido de sodio) con la cantidad de agua necesaria para obtener 2 litros de solución, se puede expresar la concentración de la solución obtenida de diferentes maneras: a) % m/v: 2000 ml 4g Na(OH) 100 ml x = 0,2 g es decir 0,2 % m/v b) M (molaridad) 2000 ml 4g Na(OH) 1000 ml x = 2 g Na(OH) Entonces: masa de 1 mol de Na(OH) = 23 g Na + 16 g de O + 1g H = 40g 40g Na(OH) 2g Na(OH) 1 mol x = 0,05 mol

2 Es decir la solución es 0,05 M y se lee: solución 0,05 molar Lo explicado anteriormente nos permitirá resolver problemas como los siguientes: Cuántos gramos de NaCl (cloruro de sodio) necesitaré para preparar 250 ml de una solución acuosa 2 M de NaCl? 1 debemos conocer cuántos moles de soluto hay en los 250 ml de solución: 1000 ml de solución mol NaCl 250 ml de solución x = 0,5 mol NaCl 2 debemos conocer la masa expresada en g que tiene la sustancia soluto, es decir, la masa molar de la sustancia: Masa molar del Na Cl = 58,5g 3 debemos conocer cuántos gramos de esa sustancia representan los moles obtenidos en el paso 1 1 mol ,5g NaCl 0,5 mol x = 29,5g NaCl Necesitaré 29,5 g de NaCl para preparar los 250 ml de solución Cuál será la molaridad de una solución obtenida a partir de 109,5 g de ácido clorhídrico (HCl) que se disolvieron en el agua necesaria para producir 6 litros de solución? 1 debemos conocer cuál es la masa en g de 1 mol de soluto: 1 mol de HCl = 36 g 2 debemos conocer cuántos moles de sustancia representan la masa de soluto del problema 36g HCl mol 109,5 g HCl x = 3,04 mol 3 debemos conocer cuántos moles de soluto tenemos en 1000 ml (1 litro) 6000 ml solución ,04 moles 1000 ml solución x = 0,5 moles Rta. La solución es 0,5 molar o 0,5 M

3 Dilución de soluciones Por razones prácticas (económicas y de espacio), en los laboratorios se tienen soluciones concentradas que se las diluye en las proporciones adecuadas cuando se las necesita. Para diluir una solución se le añade solvente en las cantidades necesarias. La dilución de una solución no modifica el número de moles de soluto que hay en la muestra, pero si se modifica la relación entre soluto y solvente al aumentar el volumen de solvente, con lo que la molaridad disminuye debido a que se tiene la misma cantidad de moles de soluto distribuidos en un volumen mayor de solución. Ejemplo: Si se tiene una solución acuosa de NaCl 1,2 M y quiero prepara a partir de ella 500 ml de una solución diluida 0,3 M Cuántos ml de solución acuosa original de deberé medir? 1 hay que conocer el número de moles de soluto que debe haber en la solución que se preparará, ya que al diluir, este número no cambia porque sólo se agrega solvente ml solución ,3 mol NaCl 500 ml solución x = 0,15 mol NaCl 2 se calcula ahora en qué volumen de la solución de partida (la más concentrada) están contenidos los 0,15 mol de soluto. 1,2 mol NaCl ml solución 0,15 mol NaCl x = 125 ml solución se tomaran de la solución original 125 ml de la misma, es decir, colocaremos en un recipiente graduado 125 ml de solución 1,2 M. y luego agregamos agua hasta completar los 500 ml deseados de solución. La solución resultante tiene una concentración 0,3 M.

4 Molalidad (m) de una solución Otra forma de expresar las concentraciones de las soluciones es referirla a la cantidad de moles de moléculas de soluto en relación a una cierta masa de solvente. Es decir, cuantos moles de soluto están disueltos en 1000 g (1 kg) de solvente. A ésta forma de expresar la concentración de una solución se la conoce como molalidad, y se la simboliza con la letra m. La molalidad es la cantidad de moles de soluto que hay en una solución cada 1000 g de solvente (1 kg). Ej: una solución 2 molal (2 m) es la que contiene 2 moles de soluto por cada 1000 g (1kg) de solvente. Siempre que la solución sea acuosa (el solvente es agua) se sabe que la masa de 1000 ml de esa sustancia (agua) es de 1000 g. Lo explicado anteriormente nos permitirá resolver problemas como los siguientes: Calcular cuántos gramos de ácido nítrico (HNO 3 ) deben ser agregados a 4 litros de agua para obtener una solución 2 m. 1 debemos conocer cuál es la masa de soluto expresada en g que representa 1 mol de esa sustancia: 1 mol de HNO 3 = 63 g 2 hacemos el siguiente razonamiento: para tener una solución acuosa 1 m deberé agregarle cada 1000 g agua (solvente), 63g HNO 3 (soluto). Por lo tanto, si lo que se quiere obtener es una solución acuosa 2 m deberé agregar cada 1000 gr de agua 126 g de HNO 3, el doble. 3 una vez conocida la masa de soluto que debo agregar por cada 1000 g de agua debo conocer la masa de soluto requerida para mezclar con el volumen de agua requerido por el problema: 4 litros de agua = 4000 g 1000 g solvente g HNO g solvente x = 504g HNO 3 Deberán agregarse a los 4 litros de agua 504 g de HNO 3 para obtener una solución 2 m

5 Cuál será la molalidad de una solución que se preparó a partir de 300g de NaCl que se disolvieron 12 litros de agua? 1 debemos conocer cuántos gramos de soluto tendremos cada 1000 g de agua de acuerdo a las cantidades planteadas en el problema: g solvente g NaCl 1000 g solvente x = 25 g NaCl 2 debemos conocer cuál es la masa de soluto expresada en g que representa cada mol de esa sustancia: 1 mol de NaCl = 58 g 3 debemos conocer cuántos moles de soluto representa la masa de soluto obtenida en el paso 1 58g NaCl mol 25g NaCl x = 0,43 mol cada 1000 g de agua se disolvieron 0,43 mol de NaCl, es decir la solución es 0,43 molar o 0,43 m

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