Primero que todo, definamos. ¿Qué es una dilución? Se entiende como el procedimiento donde una disolución atraviesa una degradación de su concentración, a causa de acrecimiento en total de disolvente. Para completar el procedimiento, se traslada un volumen de disolución a un matraz aforado, luego de ello, se diluye incrementando la cantidad de disolvente en el volumen hasta alcanzar el volumen de disolución requerido. Esto es también conocido como preparación de disoluciones.
Al momento de trabajar con disoluciones se trabaja bajo la siguiente fórmula:
- Mi • Vi. (moles de soluto antes de la dilución)
- Mf • Vf (moles de soluto después de la dilución)
Donde:
- Mi = Molaridad inicial de la disolución.
- Vi = Volumen inicial de la disolución.
- Mf = Molaridad final de la disolución.
- Vf = Volumen final de la disolución.
Invariablemente el volumen inicial será más bajo al volumen final. Al añadir disolvente, el volumen de la disolución crece. Asimismo, la concentración original nunca será menor que la concentración final.
Tomemos por ejemplo el siguiente caso:
Si 25 mililitros de una disolución líquida de mora con una concentración de 5 M le es añadida 20 mililitros de más de agua, para conocer el resultado de la concentración de la nueva disolución es necesario completar el siguiente proceso:
- Antes que nada, es necesario identificar los detalles del problema:
- V inicial = 25 mililitros
- M inicial = 5 M
- M final = x (desconocida)
- V final = 25 mililitros + 20 mililitros = 45 mililitros
- Escoger la fórmula apropiada para solucionar el ejercicio:
Mi • Vi = Mf • Vf
- Sustituir los datos en la fórmula:
5M ∙ 25 mililitros = x ∙ 45 mililitros
X= (5M ∙ 25 mililitros) / 45 mililitros
X= 2.78M
La condensación de la disolución final será de 2.78M, cuando el volumen aumenta, la condensación decrece.
No obstante, si se cuenta con una disolución líquida de sulfato de cobre, bajo la concentración de 8.9M y es necesario proporcionar 0.74 litros de disolución, pero bajo una concentración 2 M es fácil conocer el volumen necesario para la preparación de la disolución, tomando en cuenta:
- Como primer paso: identificar los datos disponibles:
- V inicial = x
- M inicial = 8.9M
- V final = 0.74L
- M final = 2M
- Seleccionar el procedimiento adecuado para revelar la incógnita y así, sustituir los valores.
8.9M ∙ x = 2M ∙ 0.74L
X= (2M ∙ 0.74L) / 8.9M
X= 0.17L
- Para finalizar y completar la disolución bajo una concentración de 2M, se requieren 170 mililitros de disolución 8.9M
Al elaborar diluciones se recomienda fuertemente realizar los procedimientos en un laboratorio, esto es gracias a que nos ayuda a ahorrar reactivos, permitiendo crear disoluciones a partir de otras.
Materiales necesarios para la preparación de disoluciones
Si quieres elaborar disoluciones con una concentración reconocida, primero deberás aprender a usar los instrumentos apropiados y de la forma correcta.
Vidrio Reloj
Es una herramienta que permite almacenar las sustancias que van a ser masadas, igualmente puede usarse para secar diversas sustancias.
Probeta
Es un instrumento de medición cilíndrico en forma de tubo alargado, muestra graduación. Mayormente es usado para depositar gases o líquidos. Así también, como instrumento volumétrico, con la probeta se pueden medir volúmenes de distintas sustancias. No obstante, en algunos casos la medición puede resultar inexacta.
Pipeta Graduada
Es un instrumento volumétrico de vidrio con forma cilíndrica. Con la pipeta se puede trasladar el volumen de un líquido a otro envase. Se usa para extraer los líquidos de una manera más precisa y exacta. Asimismo, existen pipetas aforadas. Estas exhiben una línea indicada por un aforo que permite calcular y medir el volumen exacto a insertar en él. No permite graduaciones.
Embudo Analítico
Fabricada de plástico o de vidrio. Su trabajo es trasvasijar los reactivos de un contenedor a otro. Otro de sus trabajos es procesar filtraciones.
Varilla de Agitación: Está conformado por un cilindro delgado, compuesto por cristal sólido, su principal función es la mezcla y disolución de sustancias con la finalidad de homogeneizarlas.
Vaso Precipitado
Es un envase el cual permite contener y transportar líquidos, así también como para disolver, procesar diversas reacciones químicas y para calentar. Alrededor de su forma cilíndrica exhibe diferentes medidas, posee también un fondo.
Matraz de Aforo
Es un instrumento de vidrio, cuenta con un cuello largo y con una marca que muestra su capacidad (conocida como línea de aforo). Dicha marca establece el volumen del matraz de una manera exacta y precisa. Su principal uso lo ocupa la preparación de disoluciones.
Balanza Analítica:
Es una herramienta que facilita la medición de masa de las sustancias analizadas. Antes de usar la balanza necesita calibrarse y tarar (posicionar la balanza en cero para no tomar en cuenta la masa de los elementos de vidrio donde normalmente están contenidos los reactivos que serán masados).
En ningún momento se puede colocar alguna sustancia sobre el plato de la balanza. Esto puede impurificar, estropear el instrumento y alterar los resultados de las mediciones realizadas posteriormente.
En caso de masar un sólido, se necesitará un vidrio reloj, un papel filtro o un vaso precipitado. Por otro lado, si se va a trabajar con líquidos, se recomienda usar un matraz Erlenmeyer o un vaso precipitado.
Antes de manipular los instrumentos, hay que asegurarse que los mismos estén completamente secos y limpios a fin de prevenir alteraciones en las medidas.
Preparación de disoluciones dentro del laboratorio
Principalmente, para la elaboración de un compuesto de concentración conocida, se debe deducir la masa de soluto requerida para su análisis.
Veamos este ejemplo: Si se necesita preparar 500 mililitros de una disolución líquida de glucosa, bajo la concentración 1.5M. Hay que tomar en cuenta que el disolvente y el soluto glucosa es agua y, la concentración es de 1.5M. Por lo tanto, se compone de 1.5 mol de glucosa en 1 litro de disolución.
Si se tiene 1.5 mol de soluto dentro de 1 litro de disolución, la proximidad establecida para identificar los moles habidos en 500 mililitros de disolución es:
1.5 mol / 1 litro = x mol / 0.5 litro
Despejando, la concordancia nos deja:
X = 1.5 mol ∙ 0.5 = 0.75 mol
El resultado nos muestra que se requiere de 0.75 mol de soluto. No obstante, las balanzas calculan la masa en gramos, por lo que es necesario convertir dicho valor. La conversión se da empleando la masa molar de la glucosa, correspondiente a 180 gramos/mol.
Ten en mente siempre que los moles de soluto son equivalentes a los gramos de solutos divididos por la masa molar de la composición. Esto nos dice que los gramos de soluto son equivalentes a:
m = M ∙ n
Sustituyendo los valores en la fórmula anterior, se calcula:
masa = 180 gramos/mol ∙ 0.75 mol = 135 gramos de glucosa
Una vez obtenida la cantidad de necesaria de masa de soluto para elaborar la disolución y el volumen que va a ser preparado de ella, continúa siguiendo el siguiente procedimiento:
- Masa la porción específica de soluto. En este caso, se está trabajando con un soluto sólido, por lo tanto, se coloca en el vidrio reloj. El reloj vidrio debe estar seco y limpio al colocarlo sobre el plato de la balanza. Asimismo, con una espátula se agrega el soluto hasta que se obtenga la porción requerida, en este caso son 135 gramos.
- Sitúa el soluto masado en un vaso precipitado, de esta forma le añades dentro una pequeña medida de disolvente. Para estas disoluciones se utiliza agua como disolvente, esto ayuda a que el volumen contenido en el vaso sea fácilmente trasladado al recipiente final donde se completará la disolución.
- Ayudándote de una varilla de agitación y un embudo de vidrio derrama el soluto disuelto en un matraz de aforo. En la disolución que se está trabajando, usa un matraz de aforo de 500 mililitros. Lo mejor es agregar primeramente una pequeña porción de disolvente al matraz, justo antes de colocar el soluto. Ya colocado el soluto, añade disolvente hasta que llegue a la línea de aforo.
La manera adecuada para aforar una disolución, debes mirar observar la línea de aforo de modo que esté paralela a ella. Para los casos de disoluciones coloreadas, el menisco, representado como la curvatura que crea el líquido, ha de quedar bajo la línea de aforo. Al trabajar con una disoluciones incoloras – dado el caso antes mencionado -, la curvatura ha de estar por encima de la línea de aforo.
- Para terminar la preparación de disoluciones, esta debe estar homogenizada, cubriendo el matraz de aforo. De este modo se invierte repetidas veces. Trabajándolo así, se garantiza que se disuelva correctamente el soluto dentro del disolvente.
