Sección 12.4: Formas de expresar concentración 1 Molaridad

Sección 12.4: Formas de expresar concentración
Preparado por: Dr. Alberto Santana
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Molaridad, molalidad y % por peso
moles de soluto
litros de solución
moles de soluto
m=
kg de solvente
masa soluto
% por peso =
× 100
masa de la solución
M=
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(1)
(2)
(3)
Fracción molar, X
Supongamos que se tiene una solución que contiene el soluto A disuelto en B. Se define la fracción molar de A y
B como:
moles de A
nA
=
moles totales
nA + nB
moles de B
nB
XB =
=
moles totales
nA + nB
XA =
(4)
(5)
donde XA + XB = 1.
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Ejemplo fracción molar
Se mezclan 35.6g de tolueno (C6 H5 CH3 , PM=92 g/mol) con 125 g de benceno (C6 H6 , PM=78 g/mol). Calcule
la fracción molar de tolueno y benceno.
Solución:
35.6g
= 0.3869 mol
92g/mol
125g
nbenceno =
= 1.603 mol
78g/mol
0.3869 mol
Xtolueno =
= 0.194
0.3869 mol + 1.603 mol
1.603 mol
Xbenceno =
+ 1.603 = 0.806
0.3869 mol
mol
ntolueno =
4
(6)
(7)
(8)
(9)
Convertir de molalidad a fracción molar
• Se puede convertir de molalidad a fracción molar o viceversa si se sabe la masa o moles de soluto y
solvente.
Ejercicio 12.8: Una solución es 0.120 m metanol (CH3 OH) disuelto en etanol (CH3 CH2 OH). Calcule la fracción
molar de ambas especies en la solución.
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Solución: La soln. es 0.120 m metanol, lo que significa que hay 0.120 moles de metanol en un 1.0 kg de etanol.
nmet = 0.120 mol
1000 g
netanol =
= 21.7 mol
46 g/mol
0.120
Xmet =
= 0.0054995 = 0.00550
0.120 + 21.7
21.7
Xetanol =
= 0.9945 = 0.995
0.120 + 21.7
5
(10)
(11)
(12)
(13)
Fracción molar a molalidad
Ejercicio 1 2.9: Una solución tiene una fracción molar de metanol de 0.250 y 0.750 para etanol. ¿Cuál es la
molalidad de metanol en la solución?
Solución: Si comienzo con un mol de la solución tendré 0.250 moles de metanol y 1.000-0.250 = 0.750 moles
de etanol.
46 g
(
(
(
( etanol
0.750 (
mol
(14)
(( = 34.5 g
((
1(
mol
etanol
= 0.0345 kg
0.250 mol
(15)
= 7.25 m
molalidad =
0.0345 kg
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Molalidad a molaridad
• Para convertir de molalidad a molaridad o viceversa se necesita saber la densidad de la solución.
Ejercicio 12.10: ¿Cuál es la molaridad de una solución acuosa 3.42 m de urea, (NH2 )2 CO, si la densidad de la
solución es de 1.045 g/mL?
Solución: La soln. es 3.42 m en urea, o sea, tengo 3.42 moles de urea en 1 kg de agua. Puedo determinar la
masa (en gramos) de 3.42 moles de urea + 1 kg de agua.
((
(urea
mol
3.42(
60 g urea
(
((
mol
urea
1(
= 205.20 g urea
(16)
La muestra de la soln. de urea que contiene 3.42 moles de urea y 1 kg de agua tiene una masa de 1000 g + 205.20g
= 1205.20 g. De acuerdo a la densidad de la soln. esta debe tener un volumen de
V =
m
1205.20 g
=
= 1153.30 mL
d
1.045 g/mL
(17)
y la molaridad de la soln. es 3.42 mol/1.15330 L = 2.97 M.
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Molaridad a molalidad
Ejercicio 12.11: Una soln. es 2.00M urea y tiene una densidad de 1.029 g/mL. ¿Cuál es la molalidad de urea en
esta soln. ?
Solución: Tome una muestra de 1 L de soln. la cual contiene 2.00 moles de urea. La masa de esta soln.
es (1.029g/mL)(1000mL) = 1029g. La masa de urea la obtengo del número de moles de urea en la soln.
(2.00 mol)(60 g/mol) = 120 g urea. Para calcular la masa de agua tomo la diferencia, masa soln. - masa urea y
de aquı́ obtengo la masa de agua, 1029 g - 120 g = 909 g agua (0.909 kg). Por lo tanto la molalidad de urea en
la soln. es 2.00 mol/0.909 kg = 2.20 m.
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