CONCENTRACION QUIMICA

POR: Joel Julio ZEA DIAZCONCENTRACION QUIMICAy CONDUCTIVIDADSOLUCIONUna solucin es una mezcla homognea de dos o ms sustancias. La sustancia disuelta se denomina soluto y esta presente generalmente en pequea cantidad en pequea cantidad en comparacin con la sustancia donde se disuelve denominada solvente.En cualquier discusin de soluciones, el primer requisito consiste en poder especificar sus composiciones, esto es, las cantidades relativas de los diversos componentes.

PRINCIPALES COMPONENTES DE SOLUCIONESSOLUTO Es el menor componente de una solucin, el cual se halla disuelto por el solvente.SOLVENTE Es el mayor componente de una solucin, en el cual se halla disuelto el soluto.

CONCENTRACIONLa concentracin es la relacin que existe entre la cantidad desolutoy la cantidad de solucin o desolvente. Esta relacin se puede expresar de muchas formas distintas.

GRAMOS /LITRO

Es la forma ms simple: se indica cuntos gramos de soluto hay disueltos por cada litro de solucin (g/L):

CONCENTRACION DE HIDRATOS DE CARBONOObservamos que contiene11 gramos de hidratos de carbono(o sea, azcar C12H22O11)por cada 100 mL de solucin(equivalente a 0,1 L). Expresemos esto en gramos por litro:

MOLARIDADLa molaridad (denotada por la letra M mayscula) nos indicael nmero de moles de soluto presentes en un litro de solucin.

calculemos para la Coca Cola (del ejemplo 1 anterior) la molaridad del azcar presente. Sabemos que contiene 11 gramos de C12H22O11por cada 0,1 L de solucin. Por tanto, necesitamos convertir los 11 gramos de soluto a moles de soluto. Para ello, usaremos su masa molar: 342 g/mol.

MolalidadLamolalidad(m) es el nmero demolesde soluto que contiene unkilogramodedisolvente.

PORCENTAJE EN PESO O MASAEl procentaje en peso (o en masa, es lo mismo) indica elpeso de soluto con respecto al peso de la solucin, expresado en porcentaje:

Tener presente queel procentaje en peso SIEMPRE ser menor al 100%, pues el peso del soluto siempre debe ser menor al peso de la solucin.Asimismo,para conocer el peso de la solucin ES NECESARIO saber la densidad de la solucin.

PARTES POR MILLN (PPM)En soluciones diluidas, la concentracin del soluto se suele expresar en partes por milln (ppm).La frmula es idntica a la del porcentaje en peso, slo que en vez de multiplicar al cociente por 100,se le multiplica por un milln (106):

Nuevamente, para conocer el peso de la solucin es necesario saber la densidad.

PPMEl uso de ppm como unidad agiliza la comunicacin, pero puede tener una connotacin ambigua fuera del marco de referencia.Algunos casos:Anlisis qumico del agua: las ppm se refiere a mg deanalitopor litro de agua; mg/L. Por ejemplo:Cloruros = 20 ppmequivale a20 mg/L como Cl-que quiere decir,veinte miligramos deioncloruro por litro de agua.Contaminantes del aire: ppm se refiere a partes de vapor o gas por cada milln de partes de aire contaminado; cm3/m3. Otra forma de expresarlo es en mg/m3, de lo que surge un factor de conversinque depende de las propiedades fsicas de cada contaminante. Por ejemplo para elBencenoel factor de conversin es 1 ppm = 3,19 mg/m3.Anlisis de trazas en minerales; ppm se refiere a g deanalitoportoneladademineral; g/Ton o mg/KgEstadstica: ppm significa un caso cada un milln de casos de la poblacin en estudio.Tolerancia: ppm significa una incertidumbre de un millonsimo de la medicin.Al igual que cuando se usaporcentajepuede ser necesario aclarar si son partes en volumen, en masa o peso, si se refieren a base seca, etc.

CONDUCTIVIDADLa conductividad es la medida de la capacidad de una solucin para conducir corriente elctrica. Un instrumento mide conductividad posicionando dos piezas de material conductivo en un rea determinada sobre una muestra. Se aplica un voltaje potencial y la corriente resultante es medida. La conductividad depende de la estructura atmica y molecular del material. Losmetalesson buenos conductores porque tienen una estructura con muchoselectronescon vnculos dbiles, y esto permite su movimiento. La conductividad tambin depende de otros factores fsicos del propio material, y de latemperatura.

Laconductividades la inversa de laresistividad; por tanto,=1/, y su unidad es elS/m(siemenspormetro) o-1m-1. Usualmente, lamagnitudde la conductividad () es la proporcionalidad entre elcampo elctricoy la densidad de corriente de conduccin:J= E

Conductividad en medios lquidosLaconductividad electrolticaen medioslquidos(Disolucin) est relacionada con la presencia desalesensolucin, cuya disociacin generaionespositivos y negativos capaces de transportar laenerga elctricasi se somete el lquido a uncampo elctrico.Estosconductoresinicosse denominanelectrolitosoconductores electrolticos.

Conductividad en medios slidosSegn lateora de bandas de energa en slidos cristalinos, son materiales conductores aquellos en los que las bandas de valencia y conduccin se superponen, formndose unanubedeelectroneslibres causante de la corriente al someter al material a un campo elctrico. Estos medios conductores se denominanconductores elctricos.

CONDUCTIVIDAD

MetalConductividad Elctrica(Sm-1)Temperatura(C)ApuntesPlata6,30 10720La conductividad elctrica ms alta de cualquier metalCobre5,9610720CobreRecocido5,8010720Se refiere a 100% IACS (Standard Internacional de Cobre Recocido, de sus siglas en ingls: International Annealed Copper Standard). Esta es la unidad ms comn usada para medir la conductividad de materiales no magnticos usando el mtodo de lascorrientes de Foucault(corrientes parsitas)Oro4,5510720-25Aluminio3,7810720Wolframio1,82107Hierro1,53107SemiconductoresConductividad Elctrica(Sm-1)Temperatura(C)ApuntesCarbono2,80104Germanio2,2010-2Silicio1,6010-5AislantesConductividad Elctrica(Sm-1)Temperatura(C)ApuntesVidrio10-10a 10-14Lucita< 10-13Mica10-11a 10-15Tefln< 10-13Cuarzo1,3310-18Solo si est fundido, en estado slido es un semiconductor.Parafina3,3710-17LquidosConductividad Elctrica(Sm-1)Temperatura(C)ApuntesAgua de mar523Verhttp://www.kayelaby.npl.co.uk/general_physics/2_7/2_7_9.htmlpara ms detalles sobre las distintas clases del agua marina.5(Sm-1) para una salinidad promedio de 35 g/kg alrededor de 23(C) Los derechos de autor del material enlazado se pueden consultar enhttp://www.kayelaby.npl.co.uk/copyright/Agua potable0,0005a0,05Este rango de valores es tpico del agua potable de alta calidad mas no es un indicador de la calidad del agua.Agua desionizada5,510-61,210-4en agua sin gas; ver J. Phys. Chem. B 2005, 109, 1231-1238Terminologa La terminologa usada para expresar la unidad de conductancia elctrica es el microSiemen. Altos valores de conductividad pueden expresarse en miliSiemens. Por debajo de 1 microSiemen, la unidad de medida se expresa en ohms de resistencia, que es la inversa del Siemen: 1.000.000 ohms = 1 megaohm = 1 microSiemenConductividad y ppmHace muchos aos, la industria del tratamiento de agua a adoptado la nomenclatura del PPM (partes por milln). La correlacin de microSiemens a PPM puede ser dificultosa, ya que el agua puede contener diferentes concentraciones de sales y metales disueltos, que alteran el factor de conversin.Es preferible por esto usar microSiemens como unidad de medida, pero se puede tomar la siguiente relacin a modo de entendimiento:1 ppm = 1,5 microSiemen 1 ppm (hipoclorito de sodio) = 2 microSiemens 1 ppm (sales mixtas) = 1,5 microSiemensEl factor de conversin ms usado en la industria es: ppm = 0,64 x conductividad Resistencia (ohm) Conductividad (uS) ppm (TDS) 18000000 0,056 0,0277 12000000 0,084 0,0417 6000000 0,167 0,0833 1000000 1 0,5 400000 2,5 1,25 50000 20 10 5000 200 100 500 2000 1000 50 20000 10000SENSORES DE CONDUCTIVIDADLa conductividad elctrica, se define como la capacidad que tienen las sales inorgnicas en solucin ( electrolitos ) para conducir la corriente electrica.El agua pura, practicamente no conduce la corriente, sin embargo el agua con sales disueltas conduce la corriente elctrica. Los iones cargados positiva y negativamente son los que conducen la corriente, y la cantidad conducida depender del nmero de iones presentes y de su movilidad.En la mayora de las soluciones acuosoas, cuanto mayor sea la cantidad de sales disueltas, mayor ser la conductividad, este efecto contina hasta que la solucin est tan llena de iones que se restringe la libertad de movimiento y la conductividad puede disminuir en lugar de aumentar, dndose casos de dos diferentes concentraciones con la misma conductividad.CONDUCTIVIDAD INDUCTIVAUna clula de medicin inductiva consiste en dos bobinas, una transmisora y otra receptora. Ambas bobinas estn integradas en un alojamiento hueco. El alojamiento se sumerge en el fluido, que inunda su interior. A continuacin se aplica una tensin alterna sinusoidal a la bobina transmisora.Esto produce una corriente en el fluido proporcional a su conductividad. A su vez, esta corriente induce una tensin en la bobina receptora. La conductividad se determina midiendo esta segunda tensin y conociendo la constante de la clula. El sistema integra tambin un sensor de temperatura que permite aplicar correcciones de temperatura.Muy adecuada para entornos agresivos.