UNIVERSIDADNACIONALEXPERIMENTALPOLITECNICAANTONIOJOSDESUCRE

VICERRECTORADOBARQUISIMETOVICERRECTORADOBARQUISIMETODEPARTAMENTODEINGENIERAQUMICA

QUMICAGENERAL

UnidadIII

CLASEN3UnidadesdeConcentracinUnidadesdeConcentracin

1

UnidadesdeConcentracinSe utilizan diferentes expresiones cuantitativas de la concentracin con el fin deSe utilizan diferentes expresiones cuantitativas de la concentracin, con el fin, deestablecer con exactitud las relaciones porcentuales entre las cantidades desustancias presentes en una solucin. Por ejemplo, la cerveza, es una solucin dealcohol en agua, con una concentracin de 5%, esto significa que posee 5 partes dealcohol por cada 100 partes de solucin.

Formas deexpresarlaconcentracindelassolucionesLa concentracin de las soluciones puede expresarse en unidades fsicas y qumicasLa concentracin de las soluciones puede expresarse en unidades fsicas y qumicas.Unidades fsicas:Las unidades fsicas ms frecuentemente utilizadas son las siguientes:1) % masa/masa (m/m)2) % masa/volumen (m/v)3) % volumen/volumen (v/v)4) Partes por milln (ppm)5) Partes por billn (ppb)5) Partes por billn (ppb)Unidades Qumicas:1) Fraccin molar2) Molaridad

2

3) Molalidad4) Normalidad

UnidadesdeConcentracinUnidades fsicas:1) % masa/masa,(m/m)

( ) 100*disolucinladetotalmasa

disolucinen componente del masa m/m % =2) % masa/volumen, (m/v)

disolucinladetotalmasa

( ) 100*disolucinladetalvolumen to

disolucinen componente del masa m/v % =3) % volumen/volumen, (v/v)

disolucinladetalvolumen to

( ) 100*di l ildt ll t

disolucinen componente delvolumen v/v % =4) Partes por milln, (ppm)

( )disolucinladetalvolumen to

610*disolucinen componente del masappm =5) Partes por billn, (ppb)

10disolucin la de totalmasa

ppm =

1210*disolucinen componente del masab

3

1210*disolucin la de totalmasa

p ppb =

UnidadesdeConcentracinEjemplo: Determinar la concentracin, en % en m/m, de una solucin que ha sidoj p , , qpreparada disolviendo 20g de NaOH en 180 g de agua.Solucin:Masasolucin= masasoluto + masasolvente= 20g + 180g= 200g

Ejemplo: Determinar el volumen de etanol necesario para preparar 800 cm3 de una

( ) m/m 10%100*200g20g m/m % ==

solucin hidroalcohlica al 5% v/v.Solucin:

( ) 100*disolucinen componente delvolumen v/v5% 3 =>=

Ejercicios:

( )disolucinen componente delvolumen 40

100800cm

v/v 5%

3

3

=>

cm

Ejercicios:1) Se mezclan 50 cm3 de una solucin de HCl al 10% v/v con 80 cm3 de otra solucindel mismo cido al 6% en v/v. Determinar la concentracin de la solucin resultanteen % en v/v?2) Al calentar 840 g de una solucin de NaCl al 15% en m/m se evaporaron 60g deagua. Determinar la concentracin de la solucin resultante?

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UnidadesdeConcentracinUnidades qumicas:q1) Fraccin molar del componente, (XA):

disolucinladetotalmolesdisolucinen componente del moles X =A

2) Molaridad, (M):

disolucinladetotalmoles

disolucinen componente del moles=M

*: mezclas binarias

3) Molalidad, (m):

disolucinladetotalesLitros M

disolucinen componente del moles

4) Normalidad, (N):

(Kg) disolvente del totalmasap =m

di l id li ldN

N de gramos equivalentes (Eq):

disolucin la de totalesLitrosdisolucinen componentedelesequivalentgramos de N =N

N de gramos equivalentes,(Eq):

5

cargas de nmero*disolucinen componente del moles =eqNSe debe tener en cuenta que tipo de sustancia se tiene, si es un cido, base o sal.

y Como calcular los equivalentes:UnidadesdeConcentracin

qSi fuera un cido, cada mol liberar tantos equivalentes cidos como H+ tenga:HCl: 1 H+/mol = 1 equivalente/molH2SO4: 2 H+/mol = 2 equivalentes/mol2 4 q

Si fuera una base, cada mol liberar tantos equivalentes como OH- tenga:NaOH: 1 OH-/mol = 1 equivalente/molCa(OH)2: 2 OH-/mol = 2 equivalentes/mol

Si fuera una sal, la cantidad de equivalentes por mol ser igual a la carga total + o - :Na2S: 1+ x 2 = 2 (del sodio) = 2 equivalentes/molNa2S: 1 x 2 2 (del sodio) 2 equivalentes/molAl2S3: 3+ x 2 = 6 (del aluminio) = 6 equivalentes/mol

Para saber cuntos equivalentes se tienen en una determinada masa de soluto, sedeben seguir los siguientes pasos:1.- Identificar qu tipo de sustancia es y determinar los equivalentes/mol.2.- Utilizando el peso molar, hallar el peso de cada equivalente: peso equivalente.3.- Con el peso equivalente, averiguar cuntos equivalentes hay en la masa dada.

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UnidadesdeConcentracinEjemplo: Calcular la cantidad en gramos de NaNO3 necesarios para preparar unasolucin al 0,2 M?Solucin:

3

N NO85solucin de L 1en NaNO de moles 2,0

Ejemplo: Cual es la molalidad de una solucin si se aade 3 moles de sacarosa enkil d ?

33

33 NaNO de 17gNaNO mol 1

NaNO g 85*NaNO mol 0,2 =

un kilogramo de agua?Solucin:

mol/Kg 3aguade1Kgsacarosa de moles 3m ==

Ejemplo: Cuntos mL de HCl comercial al 35% en masa y densidad 1,18 g/cm3, senecesitan para preparar 500 mL de HCl 0,2 M?Solucin:

agua de 1Kg

Solucin:

comercial HCl mL 84,8HCl g 1,18HCl mL 1 *

puro HCl g 35HCl g 100*

HCl mol 1HCl 36,5g*

L 1HCl mol 0,2*

mL 10001L*mL 500 =

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UnidadesdeConcentracinEjercicios: Se prepara una solucin mezclando 23 g de etanol (C2H5OH),Ejercicios: Se prepara una solucin mezclando 23 g de etanol (C2H5OH),con 90 g de agua (H2O). Determina la fraccin molar de los componentes dela solucin.Pasos :Pasos :a) Calcular M.M (C2H5OH) y (H2O).b) Calcular moles de ambas sustanciasc) Calcular Fraccin molar de etanol y aguac) Calcular Fraccin molar de etanol y aguaSolucin:a) g/mol 46M.M OHHC 52 = g/mol 81M.M OH2 =b) OHHC

OHHC

OHHCOHHCA 52

52

52

52 mol 5,0

g 46 mol

*23gn ==OH2 l5

mol*90

c)

OHOH

OHB 22

2

2mol5

g 18*90gn ==

0909,0solucinmol5 5 mol 0,5

X OHHCA 52 ==

8

solucin mol 5,50,90910,09091X1X AB ===

UnidadesdeConcentracinEjemplo: Se tienen 5 gramos de AlF3 en 250 ml de solucin, cul ser la Normalidad?j p g 3 ,Solucin: Es una sal, y como el aluminio tiene carga 3+, la carga total (+) ser 3, por lo que cada mol dar 3 equivalentes.

Peso Molar= 84 g/mol, ahora bien si cada mol da 3 equivalentes, el peso de cada uno de ellos ser PM / 3.

g84

Para hallar los equivalentes existentes en 5 gramos de sustancia se debe considerar

eqg 28

moleq 3

moleEquivalent Peso ==

Para hallar los equivalentes existentes en 5 gramos de sustancia, se debe considerar cuntos gramos tiene cada equivalente (Peso Equivalente)

eq 18,0g28

g 5 =

Por ltimo si se conoce el volumen final de solucin se puede calcular la normalidad.Ejemplo:

eqg 28

Ejemplo:Para 250 ml, es decir 0,25 L se tendra:NORMALIDAD = equivalentes soluto / litro solucin = 0,18 eq / 0,25 L = 0,72 N

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UnidadesdeConcentracinDilucin:Dilucin:Es la accin de diluir. En trminos qumicos significa, rebajar la cantidad desoluto por unidad de volumen de disolucin. Se logra adicionando msdisolvente a la misma cantidad de solutodisolvente a la misma cantidad de soluto

Pero el volumen y la concentracin s varan Disminuye la molaridad

Agregar ms disolvente

El n de moles de soluto no cambia

Pero el volumen y la concentracin s varan Disminuye la molaridad.Vol (L)* Molaridad (mol/L)= n de molesPero como V1M1= n moles de soluto = V2M2 V1M1=V2M2

Ejemplo: Calcular el volumen de solucin de HCl 11,3 M necesario parapreparar 500 mL de dilucin 0,2 M de cido.Solucin:Solucin:

mL 8,84M 11,3

M 0,2*mL 500M

M*VV1

221 ===

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Otrasconversionesentreunidades:

UnidadesdeConcentraciny Fraccinmolaramolalidad(Xstm),yrecordandoqueXst+Xsv=1

y Molalidadamolaridad(mM)

y Molaridadamolalidad(Mm)y Molaridadamolalidad(Mm)

y Porcentajeenpesoaporcentajepesoenvolumen

y Pesoenvolumenamolaridad

Donde:y Psv =Pesomolardeldisolvente(g/mol)y Pst =Pesomolardelsoluto(g/mol)y d =densidad(g/mL)

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Cuntos gramos de KOH se necesitarn para preparar 150 cm3 de unaUnidadesdeConcentracinCuntos gramos de KOH se necesitarn para preparar 150 cm de unasolucin de concentracin 0,8 mol/dm3?.

Calcular cuantos gramos de cido sulfrico (H SO ) al 90% sonCalcular cuantos gramos de cido sulfrico (H2SO4) al 90% sonnecesarios para preparar 250 cm3 de una disolucin 0,25 Normal de H2SO4?.

El sulfrico concentrado tiene una densidad de 1 84 g/cm3 y contiene unEl sulfrico concentrado tiene una densidad de 1,84 g/cm3 y contiene un95% de cido puro. Se pide calcular: a) El contenido en g/cm3; b) Lamolaridad; c) La normalidad.

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