Concentración de disoluciones

Para comprender qué es una concentración de disoluciones es necesario desglosar primero el término. Por concentración entendemos que es la medida de la suma de un compuesto o elemento manifiesto en una disolución por unidad de volumen. También podemos decir que es la afinidad presente entre la medida de disolvente y la de soluto en dicha disolución.

Esta proporción se puede manifestar cualitativamente a través de alusiones a términos como soluciones saturadas, sobresaturadas, concentradas o formular proposiciones en base a los criterios cuantitativos.

Naturalmente hablando, la materia no está constituida, lo normal es que, por un único compuesto o elemento químico, sino por una composición de distintas sustancias. Dentro de cada una se debe diferenciar entre las composiciones ordinarias y las disoluciones.

Las disoluciones no son más que composiciones de sustancias desarrolladas a nivel molecular, por el contrario de los compuestos regulares u ordinarios, donde las sustancias se conservan en partículas de un tamaño mayor, identificables a la vista.

La concentración es uno de los relieves de la química donde puede ser expresada a través de muchos métodos. Conectado con la masa, el volumen, la cantidad de moles, además de otras variables concernientes al disolvente y al soluto. Entre las de mayor importancia se clasifican la molaridad, la normalidad, la fracción molar, la composición centesimal y la molalidad.

Propiedades de los compuestos y disoluciones

A través de la siguiente tabla se definen las propiedades de los compuestos y disoluciones:

Fisonomía de las disoluciones

En las disoluciones se deben identificar dos componentes: el soluto, representado por los elementos que actúan en una proporción menor al disolvente, el componente con mayor interacción.

Dependiendo de la fisonomía de cada una de las disoluciones, se pueden clasificar en líquidas, gaseosas y sólidas. La fisonomía de una disolución es la misma que posee un disolvente. Por otro lado, el soluto es capaz de encontrarse en un estado distinto. Las disoluciones más usuales son las líquidas, asimismo, dentro de ellas, se encuentran las de mayor importancia, conocidas como disoluciones acuosas, siendo todas aquellas cuyo disolvente es el agua.

Concentración Centesimal

A través de este método para expresar la concentración se registra a modo de porcentaje la masa en gramos de soluto con 100 gramos de disolución.

C (%) = (sustancia en gramos de soluto/peso en gramos de disolución) * 100

Esta fórmula nos representa la proporción en peso/peso. Sin embargo, la correspondencia puede ser establecida en medidas de peso/volumen:

C (%) = (sustancia en gramos de soluto/volumen en mililitros de disolución) * 100

Fracción molar

Un método útil para representar la concentración, mayormente para las disoluciones de gases, es la fracción molar. Donde X, representada como el cociente entre la cantidad de moles de soluto (n s) y la cantidad total de moles de la disolución, entendible como los del disolvente y los del soluto (n d)

Las particiones molares de soluto X_s, y disolvente X_d, se formulan de la siguiente manera:

X_s = n_s / (n_s + n_d)

                X_d = n_d / (n_s + n_d)

En las disoluciones, las fracciones molares de todos sus componentes deben de sumar 1.

Además de ello, se pueden diferenciar diversas maneras de expresión de la concentración en casos predeterminados, tales como la capacidad de reparto (K), la cual establece la proporción donde un soluto sólido es distribuido en una disolución creada por dos disolventes inmiscibles y correspondientes a la relación de las solubilidades entre ambos disolventes (sd1 y sd2):

K = ^sd1 / ^sd2

Las notaciones repartidas en partes por millón (ppm), usadas para formular las concentraciones mínimas de compuestos o elementos traza.

Molalidad

La molalidad, representada bajo la letra “m” es la cantidad de moles de soluto diluidos en 1 kilogramo de disolución, siendo esto, lo que conforma a la molaridad. No obstante, en lugar de relacionarse con el volumen, es relacionada con el peso.

m = n / p = moles de soluto / kilogramos de disolución

                (mol / molal o kilogramo)

Sin importar que sea el más firme al no mostrar variaciones térmicas, la notación de la condensación molal no es aplicado en exceso.

Molaridad

La molaridad, representada bajo la letra “M”, es la manera de representar la condensación especificada como la cantidad de moles o moléculas de gramo (n) de soluto habidos en un litro de disolución.

M = n / V = moles de soluto / litros de disolución

                (mol / molar o l)

La molaridad es una de los métodos más comunes para representar concentraciones. A pesar que presenta impropiedad para fijarse en función a un volumen, es posible que se de la oportunidad de que éste altere la temperatura. Una concentración, tomando como ejemplo 3 molar (3 M), en algunas oportunidades podría dar como resultado 2,9 M o 3,1 M a causa de pequeñas alteraciones en la temperatura.

Normalidad

La normalidad, representada bajo la letra “N” corresponde a la cantidad de equivalencias-gramo (n e) de soluto diluidos en 1 litro de disolución.

N = n_e / V = n.° de equivalentes- gramo de soluto / n.° de litros de disolución

Es oportuno tener en mente esta fórmula concerniente a que equivalente-gramo corresponde al peso en gramos del&null. Equivalencia química (eq), la misma corresponde a la relación entre el peso molecular o atómico y la valencia de un compuesto.

n_e = m / eq = masa de soluto en gramos / equivalente químico

                eq = Pm o Pa / val

                eq= peso molecular en moles o peso atómico / valencia

Partiendo de las notaciones anteriores y a través de una serie de operaciones matemáticas, se obtiene como desenlace que la correspondencia de la molaridad y la normalidad, representadas como los dos métodos más usados para calcular una concentración, determinan que la molaridad es semejante a la normalidad por la valencia:

                N = M * val

No obstante, guiándonos por la descripción del equivalente, se concluye que, al referirnos a un ácido de una base, el equivalente que corresponde es:

eq = Pm / número de H de su fórmula

                eq = Pm / número de OH de su fórmula

de este modo, la correlación entre la molaridad (M) y la normalidad (N) en una base o en un ácido, será:

N = M * (número de H de su fórmula)

                N = M * (número de OH de su fórmula)

Ejemplo: una disolución de 1 M de Al (OH)3 dará como resultado 3 N.

No obstante, en las reacciones redox, la normalidad es correspondida con la molaridad en base del número de electrones que se substituyen en las semirreacciones de reducción u oxidación.

N = M * e^–

Para formular la reacción como oxidante del ion nitrato en medio ácido:

4 H⁺ + NO₃^– + 3 e^– ↔ NO + 2H₂O

En este caso, el resultado de una solución 1 M será 3 N.