Formas de expresar la concentración

La concentración de una disolución es la cantidad de soluto presente en una cantidad dada

de disolvente o de disolución, la cual se puede expresar tanto cualitativa como

cuantitativamente. Se emplean los términos diluida, para una solución con una

concentración baja de soluto, y concentrada, para una solución con una concentración

elevada, para describir una solución de forma cualitativa.

En química se usan varias expresiones cuantitativas de la concentración, cada una de ellas

tiene ciertas ventajas, así como algunas limitaciones. Se examinaran a continuación cinco

de las unidades de concentración más comunes: Molaridad, Normalidad, por ciento masa,

por ciento mol y por ciento volumen.

Molaridad

Esta unidad de concentración se basa en el volumen de una solución y por ello es

conveniente utilizarla en los procedimientos del laboratorio en donde la cantidad medida es

el volumen de la solución. La molaridad se define como el número de moles de soluto por

litro de disolución y se representa algebraicamente como:

donde n denota el numero de moles de soluto y V es el volumen de la disolución en litros.

La molaridad se refiere sólo a la cantidad de soluto originalmente disuelta y no toma en

cuenta los procesos subsecuentes, como la disociación de una sal o la ionización de un

ácido.

Normalidad

El peso equivalente de una substancia que participa en una reacción se define como sigue:

1. Reacciones ácido-base. El peso equivalente-gramo es el peso en gramos de la

substancia que se requiere para suministrar o reaccionar con una mol (1.008 g) de

H+.

2. Reacciones redox. El peso equivalente-gramo es el peso en gramos de la substancia

que se requiere para suministrar o reaccionar con una mol de electrones

3. Reacciones de precipitación o formación de complejos. El peso equivalente-gramo

es el peso en gramos de la substancia que se requiere para suministrar o reaccionar

con una mol de un catión monovalente, 1/2 mol de un catión divalente, 1/3 mol de

un catión trivalente, y así sucesivamente.

El peso equivalente de una substancia se da en equivalentes, como el peso molecular se da

en moles. La siguiente ecuación relaciona los pesos equivalentes y moleculares:

en donde es el numero de moles de ion hidrogeno, electrones o cationes monovalentes

suministrados o combinados con la substancia reaccionante. En realidad no hay necesidad

de utilizar el término “equivalentes”, ya que cualquier cálculo estequiométrico puede

hacerse en términos de moles; sin embargo, este término se utiliza mucho y no es prudente

ignorarlo.

Por comodidad se introduce el término “equivalente”: un equivalente de cualquier ácido

reacciona con un equivalente de cualquier base, un equivalente de cualquier agente

oxidante reacciona con un equivalente de cualquier agente reductor, etc. Sin embargo, debe

notarse que muchos compuestos pasan por más de una reacción y, por lo tanto, tiene más de

un peso equivalente.

El número de equivalentes contenidos en un litro de volumen se llama normalidad y se

representa algebraicamente como:

donde eq es el número de equivalentes y V es el volumen de la solución en litros. Ya que

en donde m representa los gramos de soluto y PE el peso equivalente, por lo que

pero

por lo tanto , esta expresión relaciona la normalidad y la molaridad.

Por ciento masa

También llamado porcentaje en peso o peso porcentual, es la razón de la masa de un

componente como parte de toda la mezcla expresada como porcentaje:

o

El porcentaje en masa no tiene unidades por que es una relación de cantidades semejantes.

Por ciento mol

El por ciento mol es una cantidad que expresa la relación del número de moles de un

componente con el número de moles de toda la mezcla expresada como porcentaje:

o

Por ciento volumen

El por ciento volumen expresa el volumen de un componente como parte del volumen total

de la disolución, se expresa de manera similar a los dos tipos anteriores.

Se emplea con mayor frecuencia para los componentes líquidos de una muestra liquida o

los componentes gaseosos para los componentes de una muestra de gases.

Comparación entre las unidades de concentración

La elección de una unidad de concentración depende del propósito del experimento. Por

ejemplo, el por ciento mol no se utiliza para expresar la concentración de las disoluciones

para valoraciones o para análisis gravimétricos, pero es apropiada para el cálculo de

presiones parciales de los gases y para trabajar con presiones de vapor de las disoluciones.

La ventaja de la molaridad radica en que, por lo general, es más fácil medir el volumen de

una disolución, utilizando matraces volumétricos calibrados con precisión. Por otra parte, el

volumen de una disolución aumenta al incrementarse la temperatura, de modo que una

disolución que es 1 M a 25 °C podría llegar a ser 0.97 M a 45 °C debido al aumento del

volumen. La dependencia de la concentración con respecto de la temperatura puede afectar

de manera significativa la exactitud de un experimento. Por lo tanto, en algunas ocasiones

es preferible utilizar el porcentaje en masa o mol en vez de molaridad.

Bibliografía

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