Unidades Químicas de Concentración

a) Molaridad ( M ): Es el número de moles de soluto contenido en un litro de

solución. Una solución 3 molar ( 3 M ) es aquella que contiene tres moles de

soluto por litro de solución.

Ejemplo 1:

* Cuántos gramos de AgNO3 , se necesitan para preparar 100 cm3  de solución

1M?

Previamente sabemos que:

El peso molecular

de  AgNO3  es:170 g =

masa de 1

mol AgNO3

y

qu

e

100 de H2O cm3equivale

na 100 ml. H2O

Usando la definición de molalidad , se tiene que en una solución 1M  hay 1 mol de 

AgNO3 por cada Litro (1000 ml ) de H2O (solvente) es decir:

Utilizando este factor de conversión y los datos anteriores tenemos que:

Se necesitan 17 g de AgNO3 para preparar una solución 1 M

Ejemplo 2:

Si se tienen 20 g de NaOH en 250 mL de solución, calcule su molaridad.

Solucion:

Puesto que la cantidad de soluto está dada en gramos, se requiere convertirlos a

moles, con ayuda del peso molecular.

n NaOH = W NaOH = 20 g = 0.5 moles ; 250 mL x 1 L = 0.25 L

PM NaOH 40 g 1000 mL

A partir de la expresion para M, se tiene M = 0.5 moles = 0.2 moles = 2 M

0.25 litros litros

Ejemplo 3:

Calcule la molaridad de una solución de HCl que tiene una concentración de

11.2% por masa y una densidad de 1.1 g /mL.

Solucion:

A diferencia de los ejercicios anteriores, en éste hay que calcular el número de

gramos de soluto a partir de las concentración peso a peso. Nótese también

que no se da ningún volumen de solución. En realidad, no se requiere para

solucionar el ejercicio, ya que en la definición se establece el volumen de 1 L.

El ejercicio se puede resolver siguiendo el procedimiento que se describe a

continuación:

1.Como la molaridad está definida en términos de 1 litro de solución, con la

densidad y este volumen se calcula la masa de 1 litro de solución:

m = v x d; 1,000 mL x 1.1g = 1,100 g de solución

mL

2. Dado que la masa del soluto es de 11.2 % por peso, entonces, utilizando la

expresión de porcentaje por peso, se tiene:

11.2 = g soluto x 100 = 11.2 = g de soluto x 100

masa solucion 1.100 g

Entonces, 11.2 x 1.100 = 123.2 g de soluto o HCl puro en 1 L de solución

100

3. Conociendo el número de gramos de soluto puro en 1 L de solución, se

calcula el número de moles de soluto.

n = W = 123.2 g HCI = 3.37 moles de soluto por litro de PM 36.5 g HCl solución o, sencillamente, 3.37 M

EJERCITACION DE CONCEPTOS

ACTIVIDAD DE MOLARIDAD

1. Se disuelven 18 gr. de sulfato cúprico, CuSO4 en agua, hasta 120 c.c. de una

solucíón ¿cuál es la molaridad de la misma?

2.Cual es el volumen de una solución 3.5 M que contiene 0,42 moles de Na2S04

en solución?

3. Se preparó una solución de etanol, C2H50H, depositando 23,2 g de etanol en

un recipiente y luego adicionando agua hasta obtener 75,6 c.c. de solución.

¿Cuál es la moralidad de la solución?

4. Calcular la molaridad de una solución de ácido sulfúrico de densidad 1.198

g/ml que contiene 27% de H2SO4 en peso.

5. ¿Cuántos gramos de cloruro de sodio se necesitan para preparar 3.5 lt de

solución 1.5 M?

6. ¿Cuantos gramos de cloruro de Aluminio, AlCl3, son necesarias para preparar

720 ml. de solución 0.875 M?

7. Se tienen preparados 420 ml. De solución 2.7 M de Ba(OH)2 . Determinar la

cantidad de soluto contenida en la solución expresándola:

a. En moles de Ba (OH)2

b. En gramos de Ba (OH)2

8. ¿Cuántos gramos de sacarosa C12H22O11 son necesarios para preparar 500 ml

de solución 0,15 M?

9. ¿Cuántos gramos de HCI hay en 1,5 litros de solución 2,5 M?

10.¿Cuál es la concentración molar de una solución que contiene 18 gr de

clorato de potasio en 300 ml. de solución?

11. ¿Cuántos gramos de soluto hay en cada unas de las siguientes soluciones:

a. 100 mI, de NaCI 0.1 molar?

b. 2000 mL de solución de glucosa C6H12O6 0.2 M?

c. 400 mL de KOH 0.25 M?

d. 700 mL de KNO3 1M?

12. Calcule la molaridad de una solución de HCl de densidad 1.16 g/mL y cuya

concentración es 32 % por peso.

13. Calcule la molaridad de H3PO4 , cuya densidad es 1.75 g/mL y concentración

por peso de 89%.

14. ¿Cuál es la molaridad de una solución de H2SO4 cuya densidad es 1.11 g/mL y

concentración por peso 16%'?

15. Calcule la molaridad de una solución de NH3 cuya densidad es 0.92 g/mL y

concentración 19 % por peso.

16. ¿Cuál es la molaridad de una solución de NaOH cuya densidad es 1.11 g/mL y

concentración 12.1%?

MOLALIDAD (m): 

Es el número de moles de soluto contenidos en un kilogramo de solvente. Una

solución formada por 36.5 g de ácido clorhídrico, HCl , y 1000 g de agua es una

solución 1 molal (1 m)

Ejemplo 1 :

* Cuántos gramos de AgNO3 , se necesitan para preparar 100 cm3  de solución

1m?

Previamente sabemos que:

El peso molecular

de  AgNO3  es:170 g =

masa de 1

mol AgNO3

y

qu

e

100 de H20 cm3equivale

na 100 gr. H20

Usando la definición de molalidad , se tiene que en una solución 1m  hay 1 mol de 

AgNO3 por cada kg (1000 g ) de H2O (solvente) es decir:

Utilizando este factor de conversión y los datos anteriores tenemos que:

Se necesitan 17 g de AgNO3 para preparar una solución 1 m, observe que debido

a que la densidad del agua es 1.0 g/ml la molaridad y la molalidad del AgNO3 es la

misma

Ejemplo 2:

Calcule la molalidad de una solución que tiene 0.1 moles de NaCI en 0.2 kg de

agua.

Solucion:

Puesto que la cantidad de soluto está dada en moles y el solvente en kg, la

molalidad se halla reemplazando directamente en la expresión de molalidad.

m = Número de moles de soluto = 0.1 moles = 0.5 m

kg solvente 0.2 kg

Ejemplo 3:

Calcule la molalidad de la solución resultante al disolver 4.0 gramos de NaOH en

250 mL de H2O.

Solucion :

Para calcular la molalidad, se requiere expresar 4.0 gramos de NaOH en moles y

los 250 mL de agua en kg.

n = 4 g NaOH x 1 mol NaOH = 0,1 moles de NaOH

40.0 g NaOH

Puesto que la densidad del agua es 1 g/mL, los 250 mL son iguales a 250 g.

Estos 250 g, expresados en kg, son iguales a 0.25 kg. Así, la molalidad es igual

a: m = 0.1 moles = 0.4 m

0.25 kg

EJERCITACION DE CONCEPTOS

ACTIVIDAD MOLALIDAD

1. Calcule la molalidad para las siguietes soluciones:

a. 0.1 H2S en 2 Kg de agua

b. 2 moles de HNO3 en 5 Kg de agua

c. 1 mol de NaNO3 en 1 Kg de agua

d. 0.1 mol de ácido acetico en 3 Kg de agua

2. Calcule la molalidad de las siguientes soluciones:

a. 10 gramos de KCl en 2 Kg de agua

b. 0.2 gramos de NaBr en 1 Kg de agua

c. 100 gramos de KMnO4 en 6 Kg de agua

d. 0.1 mol de H3PO4 en 2.0 gramos de agua

a. 0.2 gramos de MgCl2 en 800 gramos de agua

3. ¿Cuántos gramos de CaCl2 deberán añadirse a 300 mL de agua para preparar

una solución 2.46 molal?

4. Una solucion contiene 57.5 gr de alcohol etílico ( C2H5OH ) y 600 gr de benceno

( C6H6 ). ¿Cuál es la molalidad de la solucion?

5. Una solucion azucarada se preparó disolviendo 13.5 g de C12H22O11 en agua

para obtener exactamente 100 mL de solucion, viéndose que tenia una

densidad de 105 g/ cc. Calcular la molalidad y la molaridad de la solucion?

6. Determinar la molalidad de una solucion que contiene 5 g de NaHCO3 disueltos

en 25 gr de agua.

7. Calcular la molalidad de una solucion que contiene 3 moles de KNO3 disueltos

en 1800 ml de agua.

Normalidad (N): 

Es el número de equivalentes gramo de soluto contenidos en un litro de solución.

Ejemplo1:

* Cuántos gramos de AgNO3 , se necesitan para preparar 100 cm3  de solución 1N?

Previamente sabemos que:

El peso molecular

de  AgNO3  es:170 g =

masa de 1

mol AgNO3

y que

100 de H20 cm3 equivalen a 100 gr. H2O

Usando la definición de molalidad , se tiene que en una solución 1N  hay 1 mol de 

AgNO3 por cada kg (1000 g ) de H2O (solvente) es decir:

Utilizando este factor de conversión y los datos anteriores tenemos que:

El peso equivalente de un compuesto se calcula dividiendo el peso molecular del

compuesto por su carga total positiva o negativa.

Ejemplo 2:

¿Cuál es la normalidad de una solución de HCl que tiene 0.2 equivalentes del

ácido en 2 litros de solución?

Solucion:

El enunciado presenta directamente el número de equivalentes de soluto y el

volumen de solución en litros. Por tanto, la normalidad se calcula directamente

de la expresión

N = 0.2 equivalentes = 0.1 equivalente por litro ó 0.1 N

2 litros

Ejemplo 3:

Calcule la normalidad de una solución de HCI que tiene 20 gr de HCl en 500 mL

de solución.

Como el soluto está dado en gramos, se requiere pasar los gramos a

equivalentes:

20 g de HCl x 1 eq HCl = 0.55 eq

36.5 g

También se requiere convertir mililitros de solución a litros 500 m L x 1 L = 0.5 L 1,000 mL

La normalidad ahora es N = 0.55 eq = 1.1 N

0.5 L

Ejemplo 4:

El HCl concentrado de laboratorio es una solución que tiene una concentración

de 37 % por masa y una densidad de 1.19 g/mL. Calcule la normalidad de esta

solución. La cantidad de soluto presente en la solución no está explicita y se

requiere calcularla a partir del porcentaje por peso. Tampoco está especificada

la cantidad de solución, pero la definición de normalidad está dada con base en

un litro de solución.

Este tipo de ejercicios, al igual que los de molaridad, pueden resolverse por el

procedimiento que se describe a continuación.

1. A partir de la densidad, se calcula la masa de un litro de solución.

m = v x d = 1,000 mL x 1,19 = 1.190 g de solución

2. Se calculan, a partir de la concentración de la solución del ácido dada, los

gramos de ácido puro que hay en un litro de solución.

% soluto = g soluto X 100; 37 = g soluto x 100 g solucion 1.190 g

g soluto = 37 x 1,190g = 440.3 g HCl puro

100

 3. En un litro de esa solucion hay 440.3 g de HCl puro. A partir de este ácido

puro, se calcula el numero de equivalentes por litro de solución. El numero de

equivalentes coincide, en este caso, con el numero de moles.

n = W = 440.3 = 12.06 equivalentes en un litro. Asi, la solucion es 12.06 N

M 36.5

Fracción molar (X):

se define como la relación entre las moles de un componente y las moles totales

presentes en la solución.

Xsto + Xste = 1

Ejemplo1:

Una solucion contiene 5 moles de NaCl y 15 moles de agua. ¿Cuál es la fracción

molar del soluto y del solvente?

Solución:

Soluto NaCl ( A ) = 5 moles

Solvente H2O ( B ) = 15 moles

XA = 5 moles = 5 moles = 0.25

5 moles + 15 moles 20 moles

XB = 15 moles = 15 moles = 0.75

5 moles + 15 moles 20 moles

XA + XB = 0.25 + 0.75 = 1

Ejemplo 2:

Una solución contiene 30 gramos de NaCl y 40 gramos de H2O. ¿Cuáles son las

fracciones molares del H2O y NaCl?

Solución:

Tanto el soluto como el solvente estan dados en gramos. Se quiere convertirlos a

moles.

moles de NaCl = 30 gr NaCl X 1 mol NaCl = 0.51 moles

58.5 g NaCl

moles de H2O = 40 g H2O X 1 mol H2O = 2.2 moles

18 g H2O

la fracción molar del soluto NaCl es:

XNaCl = 0.5 moles = 0.5 = 0.19

0.5 moles + 2.2 moles 2.7

XH2O = 2.2 moles = 2.2 = 0.81

0.5 moles + 2.2 moles 2.7

Nótese que XNaCl + XH2O = 1 . Por tanto, conociendo la fracción molar del soluto

o del solvente, la otra se puede obtener restando de la unidad.

EJERCITACION DE CONCEPTOS

ACTIVIDAD Pesos equivalentes

1. Calcule el peso de 1 equivalente para las siguientes sustancias: CaCl2,

HNO3, Al(OH)3, Ca(OH)2, H3PO4, NaCl, LiOH, Fe(PO4)2.

2. Calcule el número de equivalentes para cada uno de los siguientes casos:

a. 60 g de CaCl2 b. 120 g de HNO3 c. 200 g de Al(OH)3

d. 50 g de Ca(OH)2 e. 90 g de H3PO4 f. 100 g de NaCl

g. 20 g de LiOH

3.¿Cuántos equivalentes gramo de HCl hay en 100 mL de solución 3 molar ?

4. ¿Cuántos equivalentes gramo de KCl hay en 1 L de solución 0.5 M?

ACTIVIDAD DE NORMALIDAD

1. ¿Cuál es la normalidad de las siguientes soluciones:

a. 90 g de H3PO4 en 500 mL de ecuaciones?

b. 100 g de NaCl en 2.0 L de solución?

c. 20 g de LiOH en 250 mL de solución? .

d. 50 g de Ca(OH)2 en 900 mL de solución?

2. ¿Cuál es la normalidad de las siguientes soluciones?

a. 0.5 equivalentes de CaCI2 en 100 mL de solución?

b. 0.1 equivalentes de NaOH en 1 L de solución?

c. 0.1 equivalentes de NaOH en 50 mL de solución?

d. 1 equivalente de H2O en 2,010 mL de solución?

3. ¿Cuántos gramos de soluto hay en cada una de las siguientes soluciones:

a. 200 mL de NaOH 0.6 M?

b. 800 mL de H2SO4 3M?

c. 500 mL de NaCI 0.5 M?

d. 250 mI, de Al(OH)3 1 M?

4. Calcule la normalidad en los ejercicios de la sección Molaridad.

5. Calcule la normalidad para una solución de NH3 de densidad 0.902 g/mL y

concentración de 26.6%

6. ¿Cuál es la normalidad de una solución de KOH cuya densidad es de 1.41

g/mL si su concentración es 41.2% por peso?

7. Se disuelven 35,89 de CaSO4 en agua hasta obtener 940 c.c. de solución.

¿Cuál es la normalidad de la solución?

8. ¿Cuántos gramos de H3PO4, son necesarios para preparar 3,2 It de una

solución 2,7 N?

9. ¿Cuándo puede ser una mol igual a un equivalente-gramo?

10. ¿Cuántos equivalente-gramos de H2SO4 se encuentran en 620 c.c. de

una solución 2.8 N de H2SO4? ¿Cuántos gramos de soluto hay en ese

volumen de solución?

11. ¿Que volumen de una solución 3N de CaCl2 se puede preparar al

disolver 38 g de CaCl2 en agua?

12.Que peso de Al(OH)3 se necesita para preparar 500 c.c. de una solución 0.2

N?

13. Una solución contiene 116 g de acetona (CH3COCH3), 138 g. de alcohol

etílico (C2H5OH) y 126 gramos de agua. Determinar las fracciones malares de

los componentes de esta solución.

14. Una solución contiene 10 g de ácido acético, CH3COOH, en 125 g de

agua. ¿Cuál es la concentración de la solución expresada en:

a. Fracciones molares de CH3COOH y de H2O.

b. Molalidad

15. ¿Cuántos gramos de ácido fosfórico, H3PO4 , son necesarios para preparar 1.7

litros de solucion 1.5 N? ¿Cuántos para preparar 3.4 litros de solucion 0.75 N?

16. Se disuelven 2.5 g de sulfato de cobre ( II ), CuSO4 , en agua hasta obtener

670 cc de solucion. ¿ Cuál sera la normalidad de la solucion?