Relaciones entre las unidades de concentración. La densidad.

 

A menudo, es necesario expresar la concentración de una disolución en unidades diferentes a las iniciales. Supongamos que nos informan la concentración de una disolución en molaridad y necesitamos expresarla en % P/V. En este caso, lo resolveremos pasando la cantidad de soluto de moles a gramos, y al volumen de disolución, calcularlo para 100 mL. 

Veamos el siguiente ejercicio:

1) Expresar la concentración de una disolución de HCl (ácido clorhídrico) 12 % P/V en molaridad. 

Por definición, el % P/V es la masa de soluto por cada 100 mL de disolución, y la molaridad, los moles de soluto por litro (1000 mL) de disolución.  

Procedimiento 

• Pasamos de gramos a moles de soluto. Para ello, utilizamos la masa molar: MMHCl= 36,5 g/mol 

36,5 g HCl ———— 1,00 mol HCl 

12 g HCl ———— x = 0,33 mol HCl 

• Dado que, los 0,33 moles de ácido se encuentran en 100 ml, debemos calcularlo para 1000 mL. 

100 mL de disolución ———— 0,33 mol HCl 

1000 ml de disolución  ———— x= 3,3 mol HCl 

La molaridad de la disolución es 3,3 M 

Para pensar: ¿Cuál de las dos concentraciones es mayor, 12 % P/V o 3,3 M?  

Frecuentemente, los estudiantes responden que 12 % P/V es la mayor, cuando en realidad, ambas son iguales. Por eso, es importante recordar que la solución es la misma, no se agregó solvente, no hubo reacción química, nada sucedió que pudiera alterar la proporción soluto/solvente, solamente expresamos la misma concentración en distintas unidades.

Densidad 

Ahora bien, existen otras relaciones un poco más complejas en las que tenemos que vincular la cantidad de solvente o disolución en gramos y en litros, como es el caso de relacionar la molaridad con el % P/P o la molalidad con el % P/V. Para poder resolverlo, necesitamos conocer la densidad de la disolución, es decir, la relación entre la masa de disolución (o disolvente) y el volumen de disolución (o disolvente). 

Aclaración: 

Notemos que las unidades de la densidad son las mismas que las del % P/V: g/ml, pero la densidad no es una unidad de concentración. La diferencia está en que la densidad no es una relación entre la cantidad de soluto y solvente, o soluto y disolución. La densidad es la relación entre la masa de una sustancia (o mezcla) y el volumen que ocupa esa misma sustancia (o mezcla). Ejemplos: 

2) Calcular qué molaridad tiene una disolución de H2SO4 de concentración 12 % P/P cuya densidad es igual a 1,066 g/mL.

Procedimiento 

Tenemos 12 g de H2SO4 en 100 g de disolución y tengo que pasarlo a molaridad, es decir, tenemos que pasar:

• los gramos de ácido a moles (utilizamos la masa molar del H2SO4 )  

98 g de H2SO4 ———— 1 mol de H2SO4 

12 g de H2SO4 ———— x= 0,122 moles de H2SO4  

• los gramos de disolución a volumen de disolución (utilizamos la densidad) 

1,066 g de disolución ———— 1 mL de disolución 

100 g de disolución ———— x= 93,8 mL de disolución 

Esto quiere decir que: 

 93,8 mL de disolución ———— 0,122 moles de H2SO4  

1000 mL de disolución ———— x= 1,305 moles de H2SO4  

La disolución tiene una concentración 1,3 M 

En el siguiente cuadro podemos ver en qué situaciones es más conveniente utilizar cada unidad. Las razones son simples: si trabajo con líquidos será mejor utilizar el volumen, si son sólidos, masa y moles, etc.