Sección 12.4: Formas de expresar concentración Preparado por: Dr. Alberto Santana 1 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= 2 (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. 3 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. 1 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 6 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. 7 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. 2