Unidades físicas de concentración

Carrera:
Ingeniería Electrónica
Laboratorio de Química General
Tema:
Preparación de soluciones; Unidades físicas de concentración
FUNDAMENTOS TEORICOS
I. UNIDADES FISICAS DE CONCENTRACION
a)− Porcentaje referido a masa:
La concentración de una solución puede expresarse como partes de masa del soluto por 100 partes de
masa de solución .Esta método se conoce como el porcentaje de soluto de una solución.
Se expresa de la siguiente formula:
Porcentaje de soluto = Masa de soluto X 100
Masa de solución
Pero la masa de solución es el total de la suma de la masa de solvente y de la masa de soluto.
Comentarios:
Para saber de ese, se expresa, cuantos gramos de soluto en 100 gramos de la solución .Además lo que he
leído, cada método de porcentaje tiene una ventaja sobre los demás, dependiendo del uso final de la
solución.
Por ejemplo:
En una solución de 400gr de masa (H20 + Na2So4).El porcentaje de masa de soluto es 2.5% ¿Cuántos
gramos de soluto de Na2So4 deberían haber?
Porcentaje de soluto = 2.5%
Masa de solución = 400gr
Masa de soluto = ?
2.5% = M x 100%
400gr
M = 2.5
1
4gr
M = 4gr x 2.5
M = 10.0 gr.
Rpta: existe 10 gramos de Na2So4
b)− Porcentaje referido al volumen.
Aquí la concentración de la solución se manifiesta en X ml del volumen de soluto por 100ml de volumen
de solución.
Se expresa de la siguiente formula:
Porcentaje de volumen = Volumen del soluto x 100
Volumen de solución
Observaciones:
Es casi lo mismo que el anterior, pero aquí solo se trabaja en volúmenes en ml.
Es mejor usarla en el caso de soluciones donde ambos componentes son líquidos, pues es muy tedioso
hallar la masa de la solución, y la masa del soluto (en caso de un líquido o un gas)
Por ejemplo:
En una solución de 825ml de H2O + CO2 existe una concentración de 4% ¿cuanto CO2 hay?
Porcentaje de Volumen = 4%
Volumen de solución = 825ml
Volumen de soluto (CO2) = ?
4% = Volumen soluto x 100%
825ml
Volumen soluto = 4 x 825ml
100
Volumen soluto = 33ml
Rpta.: existe 33ml de CO2
c)− Porcentaje de masa por volumen:
Se expresa cuantos gramos de soluto existen en 100ml de una solución.
2
Para saber, se expresa de la siguiente fórmula:
Porcentaje de masa por volumen = Masa de soluto x 100
Volumen solución
Comentarios:
Es útil cuando el soluto es sólido pues es difícil hallar se volumen. como la mayoría de las soluciones son
de solutos sólidos (sales) y solventes líquidos , este método es el mas eficaz.
Por ejemplo:
Se mezcla 727 ml (agua con 23gr de NaCl). ¿Cual es su concentración?
Porcentaje de masa por volumen = ?
Masa de soluto = 23gr
Volumen solución = 727ml
Porcentaje de masa por volumen = 23gr x 100
727ml
Porcentaje de masa por volumen = 3.16gr %
ml
Rpta: la concentración de la solución es de 3.16 % o 3.16gr de NaCl por 100ml de H2O
d)− Partes por millón:
En disoluciones diluidas, una ppm equivale a un microgramo/mililitro.
Veamos por qué:
En una disolución diluida la cantidad de soluto es muy pequeña, por tanto, un mililitro de disolución
(soluto + disolvente (agua)) tendrá una masa muy próxima a un mililitro de agua, es decir, un gramo.
Así, 1 microgramo/mililitro será equivalente a 1 microgramo/gramo, que por definición es una parte
por millón o ppm.
Microgramo (um) es la millonésima parte de un gramo, es decir, 1um = 0,000001 = 10^(−6) gramos.
Mililitro (ml) es la milésima parte de un litro, es decir,
1mL = 0,001 =10^(−3) litros. 1 ml es lo mismo que 1 centímetro cúbico, cm3 o cc.
Para calcular el ppm se expresa de la siguiente formula:
Partes por millón (ppm) = Masa de soluto x 1 millón
Masa de solución
3
Comentarios:
Me parece que por una medida de 1 millón es muy grande, justamente es más aplicable a soluciones
muy diluidas, donde la cantidades soluto es mínima. Y por lo tanto la densidad de la solución es muy
cercana a la del solvente.
Por ejemplo:
Una muestra de 825ml de agua contiene 3.5mg de iones fluoruro (F−). Calcule las PPM de ion fluoruro
en la muestra.
3.5mg x 1ml x 1gr x 1 000 000 (ppm)
825ml 1gr 1 000mg
3 500 000 (ppm)
825 000
4.24 PPM
Rpta: Hay 4.24 partes por millón
II. TIPOS DE MEZCLA:
Las mezclas son más uniones de dos o más sustancias de forma arbitraria donde no se produce cambios
ni reacciones químicas en la estructura interna de sus moléculas.
Hay dos tipos de mezcla: homogénea y heterogénea
a)− Mezcla homogénea:
• Se mezcla de tal forma que es difícil distinguir a simple vista cual es cual.
• Se separan por método físicos: evaporación, tamización, sedimentación; etc.
Por ejemplo:
Café + leche
NaCl + H2O
b)− Mezcla heterogénea:
• No hay una mezcla total de ambas sustancias y por tanto es facil su distinción.
• Es posible se pararlos por métodos mecánicos: por selección manual, etc.
Por ejemplo:
Viruta + arena
Agua + aceite
4
Comentarios:
Según algunas informaciones necesariamente el soluto debe disgregarse completamente hasta que se
difundan sus partículas en el solvente.
Por lo tanto, opino que las soluciones son solo mezclas homogéneas, y por eso que el proceso de
disolución se nos pedía HOMOGENIZAR.
III. COMPONENTES DE UNA DISOLUCION:
Los solventes de una disolución son: solvente y soluto.
a)− solvente:
Es una sustancia que representa la mayor parte de una solución .En esta se empieza a disolver el soluto.
En su mayoría son líquidos.
b)− Soluto:
Es un componente de la solución, pero no siempre es solidó, es la parte menos abundante que hay en la
solución. Casi siempre son sales.
Por ejemplo:
H2O + NaCl
H2O + acido cubrico
Esmalte + tiner
III. CLASIFICACION DE SOLUCIONES POR SU CONCENTRACION:
a)− Soluciones saturadas:
Es una solución que contiene tanto soluto como puede disolverse en el disolvente utilizando los medios
normales.
b)− Soluciones no saturadas:
Una solución no saturada es aquella en la que la concentración de soluto es menor que la concentración
de una solución saturada.
c)− Soluciones sobresaturadas:
Son aquellas en la que la concentración de soluto es realmente mayor que la de una solución saturada
bajo las mismas condiciones.
Comentarios:
La mayor parte de experimento hecho en laboratorio no fueron soluciones saturadas ni sobresaturadas,
fueron soluciones no saturadas. Pero ¿cual fue su estado de concentración?
5
Existe dos términos: concentrada y diluida, que por un lado no son muy precisos, pero si nos dan una
idea general de la concentración.
IV. CLASIFICACION DE LAS SOLUCIONES POR EL ESTADO FISICO DE SUS
COMPONENTES:
Si bien las soluciones acuosas son las más comunes, están muy lejos de ser el único tipo de solución. Los
disolventes pueden ser el agua o cualquier otro liquido. Los solutos pueden ser sólido, líquidos o gases.
Los tipos de soluciones más comunes son:
• Un gas en un líquido.
• Un líquido en un sólido.
• Un sólido en un líquido.
Soluto + Solvente
Gas
Líquido
Sólido
Líquido
Líquido
Líquido
Ejemplo
Bebidas carbonadas
Anticongelantes
Pastas dentales
Parte experimental
a) Materiales:
−Fiola
−Vaso de precipitado
−Pipeta
−Luna de reloj
−Balanza de precisión
−Baqueta
−Espátula
−Pipeta graduada
b) Reactivos:
−Cloruro de sodio
−Etanol
−Agua destilada
c) Procedimiento:
Primer experimento:
6
Preparar 100gr de solución de NaCl al 1,5% en peso
• La sal a utilizar (NaCl) debe ser deshidratada previamente en una estufa a 150° por 120 minutos.
• Calcular la masa requerida de NaCl y de H2O para preparar la solución.
• Colocar la masa de NaCl en un vaso precipitado de 250 ml y agregar la cantidad de agua calculada
(considerar la densidad del agua a la temperatura del laboratorio para realizar los cálculos).
• Agite hasta homogenizar y etiquete la solución.
• Utilice una porción suficiente para determinar la densidad experimental de la solución.
Segundo experimento
Preparar 100ml de una solución de etanol al 1,5% v/v
• Calcular el volumen de etanol y de agua necesaria para preparar la cantidad de solución requerida.
• Tomar el volumen de agua y etanol por separado con ayuda de una pipeta y depositarlo en ese orden
en un vaso de precipitado.
• homogenizar la solución en una fiola, etiquetar y guardar.
Tercer experimento:
Preparar 100ml de solución de NaCl al 1,5% en p/v
• Calcular la masa de NaCl necesario.
• Pesar y depositarla en un vaso de precipitado disolver con 30ml de agua aproximadamente.
• Transvasar la solución a una fiola de 100ml, lavar repetidas veces el vaso de precipitado con
pequeñas porciones de agua que se pasan a la fiola y luego proceder a enrasar con agua destilada.
• Homogenizar, etiquetar y guardar.
Utilice una porción suficiente para determinar la densidad experimental..
Cuarto experimento
Preparar 100ml de solución de NaCl que contenga 5000 ppm de sal:
• Calcular la masa de NaCl requerida.Pesar.
• Depositar la masa calculada en un vaso de precipitado y disolver con 30ml de agua
• Transvasar la solución a una fiola de 100ml y lavar repetidas veces el vaso de precipitado con
pequeñas porciones de agua y pasarlo a la fiola.Finalmente enrasar la fiola con agua destilada.
CALCULOS MATEMICOS
a)− En la primera parte:
−Necesitó saber la cantidad de soluto y solvente:
P/P % = Masa de soluto x 100%
Masa de solución
1,5 % = Masa de soluto x 100%
100 gr.
7
Masa de soluto = 1,5 gr.
Masa del solvente = 100 gr. − 1,5 gr. = 9,8 gr.
−Hallando la densidad:
* = M (vaso + soluto) − M (vaso)
V
= (44,9 − 29,6) gr.
(16) ml.
= 0,95 gr.
b)− En la segunda parte:
−Hallando la medida de componentes:
V/V % = V(soluto) x 100%
V(solución)
1,5% = V (soluto) x 100%
100ml.
V (soluto) = 1,5 ml.
V (soluto) = 100 ml. − 1,5 ml. = 98,5 ml.
−Hallando la densidad:
* = M (vaso + soluto) − M (vaso)
V
= (52,1 − 29,6) gr.
(23) ml.
= 0,97 gr.
c)− En la tercera parte:
−Hallando las cantidades disueltas:
P/V % = M (soluto) x 100%
V(solución)
8
1,5% = M (soluto) x 100%
100 ml.
M (soluto) = 1,5 gr.
V (solución) = 100 ml.− 1,5 ml. = 98,5 ml.
−Buscando la densidad:
* = M (vaso + soluto) − M (vaso)
V
= (54 − 29,6) gr.
(24,5) ml.
= 0,995 g/ml.
d)− En la última parte:
−Hallando la medida de cada componente:
PPM = # de miligramos de soluto
# de litros de solución
15000(ppm/l) = # de miligramos de soluto
0,1 L.
# mg. (soluto) = 1500 mg. o 1,5 gr.
Solvente = 100 ml. − 1,5 ml. = 98,5 ml.
−Ahora la densidad:
* = M (vaso + soluto) − M (vaso)
V
= 56,5gr − 29,6gr.
27 ml.
= 0,996 g/ml.
TABLA DE RESULTADOS
SOLUCION
Cantidad de Soluto
Cantidad de solvente
Densidad de
9
(gr. o ml)
(gr. o ml)
solución
1,5
98,5
0,95
1,5
98,5
0,97
1,5
98,5
0,9959
1,5
98,5
0,9967
NaCl al 1,5%
P/P
Etanol al 1,5
V/V
NaCl al 1,5%
P/P
NaCl 1500ppm
−Hay variación con respecto a la Densidad de las soluciones de salmuera. Se debe a la inexactitud de
mediciones.
−Durante la experimentación se cometió el error de tratar de hallar la concentración por P/V a la 2da
parte (H2O y Etanol)
−En el ultimo se menciona 5000 ppm lo cual no concuerda con el resultado de trabajar 1,5 gr.
5000ppm = M (soluto)
0,1 L
Concentración = 1500 mg. = 15000ppm.
0,1 L
M (soluto) = 500mgr = 0,5 gr.
CONCLUSONES:
−Siempre harán diferencia por error de medición, especialmente en el caso de volúmenes.
−Existen diferentes tipos o modo de hallar la concentración, el método dependerá de la finalidad que se
dará a la solución y también del estado físico de sus componentes.
−Cuando ocurre la disolución, la densidad de la solución comienza a variar.
Por ejemplo la diferencia que existe en echarle sal o etanol es notoria, y sin embargo estamos hablando
de 1,5 gr. no de cantidades excesivas
RECOMNEDACIONES:
−En la sección de parte por millones es diferente a la usada en el laboratorio. Sin embargo la aplicaron
es la misma.
−Puesto que todas nuestras soluciones son no saturadas llegamos a la conclusión que es el tipo de
solución mas usada.
−Todas las soluciones deben ser mezclas homogéneas. Por tanto al momento de homogenizar, se debe
10
procurar volver todo el soluto.
BIBLIOGRAFIA:
−Raymon Chang: Química
−Romero Accinelli: Química(2da parte)
−Enciclopedia Encarta 2005: Fundamentos de Química
11