Expresión de la concentración de soluciones.

 

La concentración de una solución expresa la composición de la misma. Las formas de concentración relacionan masa de soluto con masa de solución o de disolvente; o bien masa de soluto con volumen de solución o disolvente.

Los casos que estudiaremos en este momento son:

a) gramos de soluto por 100 gramos de solución.

b) gramos de soluto por 100 gramos de disolvente.

c) gramos de soluto por litro de solución.

d) gramos de soluto por litro de disolvente.

Otras formas de concentración son

e) Molaridad.

f) Normalidad.

g) Molalidad.

En estas últimas formas de expresión de concentración, la masa de soluto se mide en unidades químicas de masa, que son el mol y el equivalente gramo.

Dada la concentración de una solución en una cualquiera de todas estas formas, es posible convertir dicho dato para expresar la concentración de la misma solución en cualquiera de las otras formes posibles.

En el caso de convertir concentraciones en peso (a y b) en concentración en volumen (c y d) o viceversa, es necesario conocer la densidad de la solución, o la densidad del disolvente, o ambos valores.

Ejemplo:

Una solución acuosa de nitrato de cinc contiene 25g de sal por 100g de solución. Su densidad es 1,2427g/cm3.

Expresar su concentración en:

a) gramos de sal por 100 g de agua

b) gramos de sal por litro de solución

c) gramos de sal por litro de disolvente.

Resolución

a) La masa de una solución está dada por la suma de las masas de disolvente y soluto.

 

masa de solución  =  masa de soluto  + masa de disolvente

100g                          25g            +        xg

 

masa de disolvente  =    100g   -  25g  =   75g

Es decir que en la solución de nitrato de cinc 75g de agua disuelven 25g de sal.

Para llegar al dato requerido se resuelve la siguiente regla de tres simple.                            

 

75g agua ----- 25g sal

100g agua ----       x

x  =  (25 g x 100 g )/ 75 g =  33, 3g

La concentración de la solución es entonces:

33,3 g de sal por 100 g de agua

 

b) Para convertir la concentración de la solución de:

25 g de sal por 100 g de solución

a x g de sal por litro de solución

 

 

se debe tener en cuenta la densidad de la solución.

La densidad es la masa de la unidad de volumen. Si la solución dada  posee una densidad de 1,2427 g/cm3,  esto significa que 1 cm3 de solución posee una masa de 1,2427g.

Teniendo en cuenta dicha densidad se puede calcular la masa de cualquier volumen de solución y en particular la masa de un litro de solución.

D = m / v     ,   m =d . v

 

si d  =  1,2427g/cm3      y   v =  1000 cm3          ;        m  =  1,24278/cm3  x  1000 cm3 ; m  =  1.242, 7g

 

Es decir que un litro de solución pesa 1242,7 g. Para calcular la masa de soluto presentes en ese volumen, resolvemos la siguiente regla de tres simple.

 

     100g  solución      ----   25g  sal

1242,7g  solución ----      y

y = (1242,7 g x 25 g)/ 100g =310, 7 g

 

Es decir, que la concentración puede expresarse de la forma siguiente:

310,7 g de sal por litro de solución

Se puede llegar al mismo resultado teniendo en cuenta la densidad de la solución para calcular en primer término el volumen ocupado por 100 g de la solución,

d = m / v  ;  v = m / d

 

 

si  d = 1,2427 g/cm3  y m= 100 g        

v  =100 g / 1, 2427  g/cm3=  80,4 cm3

 

De acuerdo con el dato del problema, 25g de sal están disueltos en 100g de solución o lo que es lo mismo en   80,4 cm3 de solución.

 

Resolviendo la siguiente regla de tres simple se llega al resultado buscado.

         80, 4 cm3 de solución---- 25g de sal

1000 cm3 de  solución----      y

y  =  (1000 cm3 x 25 g)/80.4 cm3   =  310,7 g

La concentración de la solución es entonces

310,7 g  de  sal  por litro de solución

c) Para convertir la concentración de la solución

de:  25g de sal por 100g de solución

a   x g de sal por litro de disolvente

 

se debe tener en cuenta la densidad del disolvente.  Tratándose de soluciones acuosas la densidad del disolvente es l g/cm3.

Se ha calculado en el punto a que 100 g de agua disuelven 33,3g de sal

Pero

si d = l g/ cm3  y m  =  100 g                        

v  = m/d  =   100 cm3

                       

Es decir que 100 cm3 de agua disuelven 33,3g de sal.  Para llegar al dato buscado se resuelve la siguiente regla de tres

 

             100 cm3 de solución ----   33, 3g de sal

1000 cm3 de solución ----    z

z  =  (1000 cm3 x 33,3 g )/  100 cm3 =333 g

 

La concentración de la solución es entonces

333 g de sal por litro de disolvente

 

Otro camino para llegar al mismo resultado es calcular la masa de un litro de disolvente

Si  d  =  l g/cm3   y  v = 1000 cm3,

m  = d x v  =  l g/cm3 x 1000 cm3

m  =  1000 g

Teniendo en cuenta lo resuelto en el punto a se plantea la siguiente regla de tres

 

                    100 g de disolvente  ----     33,3 g de sal

1000 g de disolvente ----   z

z  =  (1000 g  x  33,3 g)/100 g   =   333 g

Se confirma así el dato hallado

333 g de sal por litro de disolvente

Todos los problemas de conversión de concentraciones se resuelven según lo hemos hecho en este ejemplo.

 

 

Eduardo Ghershman, 27.9.2013

 

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