Unidades de concentración físicas
En esta segunda parte, trabajaremos con las unidades de concentración físicas.
Porcentaje masa en masa (% m/m)
1) 80 gramos de una disolución contienen 20 gramos de CuSO4. Calcular su concentración en % m/m.
% m/m se define como la masa de soluto presente en 100 gramos de disolución. En forma de ecuación:
% m/m = (g de soluto / g de disolución) x 100
Solución
% m/m = (20 g CuSO4 / 80 g de disol.) x 100
La concentración de la disolución es 25 % m/m
Aclaración: es habitual encontrar bibliografía en la que se refiere a esta unidad como % P/P (porcentaje peso en peso), si bien suelen utilizarse ambas, es más correcta la primera opción. Recordemos que masa y peso son magnitudes diferentes, el peso es una fuerza, y resulta de multiplicar la masa por g = 9,8 m/s2 (aceleración de la gravedad).
Porcentaje masa en volumen
Para esta unidad, veremos un ejemplo en el cual la incógnita es la masa de soluto:
2) Un frasco contiene 120 mL de una disolución de HCl 35 % m/V. Indicar la masa en gramos de HCl presentes en la disolución.
% m/V se define como la masa de soluto en 100 mL de disolución. En forma de ecuación:
% m/V = (g de soluto /mL de disolución) x 100
Solución
De acuerdo al dato de concentración:
100 mL de disolución ———- 35 g de HCl
120 mL de disolución ———- x= (120 mL de disol. / 100 mL de disol.) x 35 g de HCl
x= 42 g de HCl
Otra unidad que se utiliza a menudo es g/L (gramos de soluto por cada 1000 mL de disolución). Nótese que multiplicando el %m/V x 10 podemos obtenerla fácilmente.
Por lo tanto, una disolución 35 % m/V, equivale a una 350 g/L.
Porcentaje volumen en volumen
3) Calcular el volumen de vinagre que se necesita para preparar 250 mL de una disolución de concentración 12 % V/V.
% V/V se define como el volumen de soluto que se encuentra disuelto en 100 mL de disolución. En forma de ecuación:
% m/V = (mL de soluto/mL de disolución) x 100
Solución
De acuerdo a la concentración que pide el problema:
100 mL de disolución ———- 12 mL de vinagre
250 mL de disolución ———– x= 30 mL de vinagre
Por lo tanto, necesitaremos 30 mL de vinagre para obtener 250 mL de una disolución de concentración 12 % V/V.
Partes por millón
4) En 1500 mL (1,5 L) de una muestra de agua se encontraron 3 mg de mercurio (Hg). Calcular la concentración de Hg en ppm.
ppm se define como las unidades de sustancia por millón de unidades totales. Por ejemplo: miligramos (0,001 g) de soluto por cada Kg (1000 g) o litro (1000 mL) de disolución. Esta unidad es particularmente útil para solutos que están presentes en muy pequeñas cantidades, incluso, pueden utilizarse también las unidades, partes por billón o trillón (ppb o ppt).
ppm = mg de soluto / Kg de disolución = mg de soluto / L de disolución
Solución
1500 mL de agua ———- 3 mg de Hg
1000 mL de agua ———- x= 2 mg de Hg
La concentración es 2 ppm
Hasta ahora, vimos ejemplos y distintas formas de resolver un ejercicio de forma numérica, pero, ¿cómo se prepara una disolución?
La siguiente figura, muestra el procedimiento para la preparación de una disolución a partir de soluto sólido:
Al momento de resolver problemas es importante visualizar la experiencia. Más adelante, dedicaremos un apartado especial para el trabajo de laboratorio: procedimientos y materiales necesarios.