Unidades químicas de concentración

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Unidades químicas de concentración

  1. 1. Unidades Químicas de Concentracióna) Molaridad ( M ): Es el número de moles de soluto contenido en un litro desolución. Una solución 3 molar ( 3 M ) es aquella que contiene tres moles desoluto por litro de solución.Ejemplo 1:* Cuántos gramos de AgNO3 , se necesitan para preparar 100 cm3 de solución1M?Previamente sabemos que: El peso molecular masa de 1 y 170 g = de AgNO3 es: mol AgNO3 que 100 de H2O cm3 equivalen a 100 ml. H2OUsando la definición de molalidad , se tiene que en una solución 1M hay 1 mol deAgNO3 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 MEjemplo 2:Si se tienen 20 g de NaOH en 250 mL de solución, calcule su molaridad.Solucion:
  2. 2. Puesto que la cantidad de soluto está dada en gramos, se requiere convertirlos amoles, con ayuda del peso molecular.n NaOH = W NaOH = 20 g = 0.5 moles ; 250 mL x 1L = 0.25 L PM NaOH 40 g 1000 mLA partir de la expresion para M, se tiene M = 0.5 moles = 0.2 moles = 2 M 0.25 litros litrosEjemplo 3:Calcule la molaridad de una solución de HCl que tiene una concentración de11.2% por masa y una densidad de 1.1 g /mL.Solucion:A diferencia de los ejercicios anteriores, en éste hay que calcular el número degramos de soluto a partir de las concentración peso a peso. Nótese tambiénque no se da ningún volumen de solución. En realidad, no se requiere parasolucionar 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 acontinuación: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 mL2. 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 gEntonces, 11.2 x 1.100 = 123.2 g de soluto o HCl puro en 1 L de solución 100
  3. 3. 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 CONCEPTOSACTIVIDAD DE MOLARIDAD1. Se disuelven 18 gr. de sulfato cúprico, CuSO 4 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 Na 2S04 en solución?3. Se preparó una solución de etanol, C 2H50H, 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 H 2SO4 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, AlCl 3, 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)28. ¿Cuántos gramos de sacarosa C 12H22O11 son necesarios para preparar 500 ml de solución 0,15 M?
  4. 4. 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%?
  5. 5. MOLALIDAD (m):Es el número de moles de soluto contenidos en un kilogramo de solvente. Unasolución formada por 36.5 g de ácido clorhídrico, HCl , y 1000 g de agua es unasolución 1 molal (1 m)Ejemplo 1 :* Cuántos gramos de AgNO3 , se necesitan para preparar 100 cm3 de solución1m?Previamente sabemos que: El peso molecular masa de 1 y 170 g = de AgNO3 es: mol AgNO3 que 100 de H20 cm3 equivalen a 100 gr. H20Usando la definición de molalidad , se tiene que en una solución 1m hay 1 mol deAgNO3 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 debidoa que la densidad del agua es 1.0 g/ml la molaridad y la molalidad del AgNO3 es lamisma
  6. 6. Ejemplo 2:Calcule la molalidad de una solución que tiene 0.1 moles de NaCI en 0.2 kg deagua.Solucion:Puesto que la cantidad de soluto está dada en moles y el solvente en kg, lamolalidad 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 kgEjemplo 3:Calcule la molalidad de la solución resultante al disolver 4.0 gramos de NaOH en250 mL de H2O.Solucion :Para calcular la molalidad, se requiere expresar 4.0 gramos de NaOH en moles ylos 250 mL de agua en kg. n = 4 g NaOH x 1 mol NaOH = 0,1 moles de NaOH 40.0 g NaOHPuesto 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 iguala: m = 0.1 moles = 0.4 m 0.25 kg
  7. 7. EJERCITACION DE CONCEPTOSACTIVIDAD MOLALIDAD1. 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 agua2. 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 agua3. ¿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 C 12H22O11 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 NaHCO 3 disueltos en 25 gr de agua.7. Calcular la molalidad de una solucion que contiene 3 moles de KNO 3 disueltos en 1800 ml de agua.
  8. 8. 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 solución1N?Previamente sabemos que: El peso molecular masa de 1 170 g = y que de AgNO3 es: mol AgNO3 100 de H20 cm3 equivalen a 100 gr. H2OUsando la definición de molalidad , se tiene que en una solución 1N hay 1 mol deAgNO3 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 delcompuesto por su carga total positiva o negativa.Ejemplo 2:¿Cuál es la normalidad de una solución de HCl que tiene 0.2 equivalentes delácido en 2 litros de solución?Solucion:El enunciado presenta directamente el número de equivalentes de soluto y elvolumen de solución en litros. Por tanto, la normalidad se calcula directamentede la expresiónN = 0.2 equivalentes = 0.1 equivalente por litro ó 0.1 N 2 litros
  9. 9. Ejemplo 3:Calcule la normalidad de una solución de HCI que tiene 20 gr de HCl en 500 mLde solución.Como el soluto está dado en gramos, se requiere pasar los gramos aequivalentes: 20 g de HCl x 1 eq HCl = 0.55 eq 36.5 gTambién se requiere convertir mililitros de solución a litros 500 m L x 1L = 0.5 L 1,000 mLLa normalidad ahora es N = 0.55 eq = 1.1 N 0.5 LEjemplo 4:El HCl concentrado de laboratorio es una solución que tiene una concentraciónde 37 % por masa y una densidad de 1.19 g/mL. Calcule la normalidad de estasolución. La cantidad de soluto presente en la solución no está explicita y serequiere calcularla a partir del porcentaje por peso. Tampoco está especificadala cantidad de solución, pero la definición de normalidad está dada con base enun litro de solución.Este tipo de ejercicios, al igual que los de molaridad, pueden resolverse por elprocedimiento 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 solución2. 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
  10. 10. g soluto = 37 x 1,190g = 440.3 g HCl puro 1003. En un litro de esa solucion hay 440.3 g de HCl puro. A partir de este ácidopuro, se calcula el numero de equivalentes por litro de solución. El numero deequivalentes 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 36.5Fracción molar (X):se define como la relación entre las moles de un componente y las moles totalespresentes en la solución. Xsto + Xste = 1Ejemplo1:Una solucion contiene 5 moles de NaCl y 15 moles de agua. ¿Cuál es la fracciónmolar del soluto y del solvente?Solución:Soluto NaCl ( A ) = 5 molesSolvente H2O ( B ) = 15 molesXA = 5 moles = 5 moles = 0.25 5 moles + 15 moles 20 molesXB = 15 moles = 15 moles = 0.75 5 moles + 15 moles 20 molesXA + XB = 0.25 + 0.75 = 1Ejemplo 2:Una solución contiene 30 gramos de NaCl y 40 gramos de H2O. ¿Cuáles son lasfracciones molares del H2O y NaCl?Solución:
  11. 11. Tanto el soluto como el solvente estan dados en gramos. Se quiere convertirlos amoles.moles de NaCl = 30 gr NaCl X 1 mol NaCl = 0.51 moles 58.5 g NaClmoles de H2O = 40 g H2O X 1 mol H2O = 2.2 moles 18 g H2Ola fracción molar del soluto NaCl es:XNaCl = 0.5 moles = 0.5 = 0.19 0.5 moles + 2.2 moles 2.7XH2O = 2.2 moles = 2.2 = 0.81 0.5 moles + 2.2 moles 2.7Nótese que XNaCl + XH2O = 1 . Por tanto, conociendo la fracción molar del solutoo del solvente, la otra se puede obtener restando de la unidad.
  12. 12. EJERCITACION DE CONCEPTOSACTIVIDAD Pesos equivalentes1. Calcule el peso de 1 equivalente para las siguientes sustancias: CaCl 2, HNO3, Al(OH)3, Ca(OH)2, H3PO4, NaCl, LiOH, Fe(PO 4)2.2. Calcule el número de equivalentes para cada uno de los siguientes casos: a. 60 g de CaCl 2 b. 120 g de HNO3 c. 200 g de Al(OH) 3 d. 50 g de Ca(OH) 2 e. 90 g de H 3PO4 f. 100 g de NaCl g. 20 g de LiOH3.¿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 NORMALIDAD1. ¿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 CaCI 2 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 H 2O en 2,010 mL de solución?3. ¿Cuántos gramos de soluto hay en cada una de las siguientes soluciones:
  13. 13. a. 200 mL de NaOH 0.6 M? b. 800 mL de H 2SO4 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 NH 3 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 CaSO 4 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 CaCl 2 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 (CH 3COCH3), 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, CH 3COOH, en 125 g de agua. ¿Cuál es la concentración de la solución expresada en:
  14. 14. a. Fracciones molares de CH 3COOH y de H2O. b. Molalidad15. ¿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 ), CuSO 4 , en agua hasta obtener 670 cc de solucion. ¿ Cuál sera la normalidad de la solucion?

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