La concentración es un término de uso frecuente en química y otros campos relevantes. Es un medio para determinar qué cantidad de una sustancia se mezcla con otra sustancia. Esto puede aplicarse a cualquier tipo de combinación química, aunque se usa más comúnmente en el contexto de soluciones, donde se refiere a la cantidad de soluto disuelto en un solvente. La concentración se puede expresar tanto en términos cualitativos (informales) como cuantitativos (numéricamente).
La concentración de una solución:
- determina la cantidad de soluto disuelto en una unidad de cantidad de solvente,
- puede representarse cualitativa y cuantitativamente, y
- es una propiedad macroscópica (las características de la materia a granel se denominan propiedades macroscópicas)
Expresiones Cualitativas de Concentración
Para expresar cualitativamente la concentración, una solución se puede clasificar como una solución diluida o una solución concentrada.
- Solución diluida: una solución diluida contiene una proporción menor de soluto en comparación con la proporción de solvente.
- Solución concentrada : una solución diluida contiene una proporción mucho mayor de soluto en comparación con la proporción de solvente.
Figura 1. Soluciones diluidas (izquierda) y concentradas (derecha)
Expresiones semicualitativas de concentración
Para expresar semicualitativamente la concentración, una solución se puede clasificar como una solución saturada o una solución no saturada.
- Solución saturada : un solvente tiene la capacidad de disolver ciertos tipos de solutos. Una solución saturada es la mayor cantidad de soluto que se puede disolver en un solvente a una temperatura dada. Cuando una solución alcanza la saturación, ya no puede disolver más soluto. Los productos químicos no disueltos se depositan en el fondo. El punto de saturación se determina como el punto en el que no se puede disolver más soluto en el disolvente.
- Solución no saturada: Una solución no saturada es aquella que contiene menos soluto que el valor máximo, es decir, antes de que la solución alcance el nivel de saturación. No quedan sustancias residuales en el fondo, lo que indica que todo el soluto se ha disuelto en el solvente. Una solución insaturada es una solución química en la que la concentración de soluto es menor que la solubilidad de equilibrio correspondiente.
Figura 2. Soluciones no saturadas (izquierda) y saturadas (derecha)
A partir de los términos anteriores podemos definir la solubilidad:
La solubilidad se define como la mayor cantidad de soluto que se puede disolver en una determinada cantidad de disolvente a una temperatura determinada.
Una solución es un líquido que es una combinación homogénea de uno o más solutos y un solvente. Un ejemplo típico de una solución son los terrones de azúcar añadidos a una taza de té o café. Aquí, la solubilidad es la característica que permite que las moléculas de azúcar se disuelvan.
Como resultado, el término solubilidad puede definirse como la capacidad de una sustancia (soluto) para disolverse en un solvente particular.
Expresiones cuantitativas de concentración
Para expresar cuantitativamente la concentración, usamos los siguientes términos:
- Masa por porcentaje de masa de una solución
- Porcentaje de masa por volumen de una solución
Las expresiones cualitativas de concentración son términos relativos, que no proporcionan la concentración exacta de la solución. Para caracterizar las concentraciones de varias soluciones que nos rodean de manera exacta y precisa, necesitamos expresiones cuantitativas de concentración.
Generalmente, la concentración se representa de las dos formas:
- Concentración = Cantidad de Soluto / Cantidad de Solución
o
- Concentración = Cantidad de Soluto / Cantidad de Disolvente
Porcentaje masa por masa (p/p%): Describe la cantidad de soluto (gramos) presente en 100 g de la solución.
Aquí, tanto la masa de soluto como la masa de solución estarán en gramos.
Masa por masa % = (Masa de soluto / Masa de solución) × 100
El porcentaje de masa por masa no tiene unidad.
Porcentaje de masa por volumen (%p/v): Describe la cantidad de soluto (gramos) presente en 100 mL de solución.
Masa por volumen % = (Masa de soluto / Volumen de solución) × 100
Aquí, la masa de soluto estará en gramos y el volumen de solución estará en ml.
El porcentaje de masa por volumen tiene la unidad g/mL.
Dependencia de la temperatura de las expresiones cuantitativas de concentración
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Dependencia de la temperatura de las expresiones cuantitativas de concentración |
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Expresión de Concentración |
Parámetros requeridos |
Dependencia de la temperatura |
| Masa por porcentaje de masa (w/w%) |
Masa de soluto y masa de solución. |
No (la masa no se ve afectada por la temperatura) |
| Porcentaje de masa por volumen (% p/v) |
Masa de soluto y volumen de solución. |
Sí (el volumen se ve afectado por la temperatura) |
Ejemplos de preguntas
Pregunta 1: 15 g de sal común se disuelven en 400 g de agua. Calcule la concentración de la solución expresándola en masa por porcentaje en masa (p/p%).
Responder:
Dado que,
Masa de soluto (sal común) = 15 g …(1)
Masa de Solvente (agua) = 400 g…(2)
Se sabe que,
Masa de solución = Masa de soluto + Masa de disolvente …(3)
Asi que,
Sustituyendo (1) y (2) en (3), obtenemos lo siguiente,
Masa de solución = 15 g + 400 g = 415 g …(4)
De la figura 4, sabemos
Masa por porcentaje de masa = ( Masa de soluto / Masa de solución ) × 100 …(5)
Sustituyendo (1) y (4) en (5), obtenemos lo siguiente,
Masa por porcentaje de masa = ( 15 g / 415 g ) × 100 = ( 0,0361 ) × 100 = 3,61
La respuesta es:
( p / p % ) = 3,61
Pregunta 2: Se disuelven 15 g de sal común en una solución de 300 mL, calcular el porcentaje de Masa por Volumen (%p/v%).
Responder:
Dado que,
Masa de soluto (sal común) = 15 g …(1)
Masa de solución (solución salina) = 300 mL …(2)
De la figura 5, sabemos
Porcentaje de masa por volumen = ( Masa de soluto / Volumen de solución ) × 100 …(3)
Sustituyendo (1) y (2) en (3), obtenemos lo siguiente,
Porcentaje de masa por volumen = ( 15 g / 300 ml ) × 100 = ( 0,05 ) × 100 = 5 g/ml
La respuesta es:
( p / v % ) = 5 g/mL
Pregunta 3: Defina Solubilidad.
Responder:
La solubilidad se define como la mayor cantidad de soluto que se puede disolver en una determinada cantidad de disolvente a una temperatura dada.
Pregunta 4: Richard disolvió 70 g de azúcar en 750 ml de solución de azúcar. Calcular el porcentaje de masa por volumen (p/v%).
Responder:
Dado que,
Masa de soluto (sal común) = 70 g …(1)
Masa de solución (solución salina) = 750 mL …(2)
De la figura 5, sabemos
Porcentaje de masa por volumen = ( Masa de soluto / Volumen de solución ) × 100 …(3)
Sustituyendo (1) y (2) en (3), obtenemos lo siguiente,
Porcentaje de masa por volumen = ( 70 g / 750 ml ) * 100 = ( 0,933 ) × 100 = 93,3 g/ml
La respuesta es:
( p / v % ) = 93,3 g/mL
Pregunta 5: ¿Qué es una solución diluida?
Responder:
Una solución diluida es una solución que contiene una proporción menor de soluto en comparación con la proporción de solvente.
Pregunta 6: ¿La masa por % en masa depende de la temperatura?
Responder:
No, el porcentaje de masa por masa no depende de la temperatura, ya que la masa no se ve afectada por los cambios de temperatura.
Pregunta 7: ¿El porcentaje de masa por volumen depende de la temperatura?
Responder:
Solución:
Sí, el porcentaje de masa por volumen depende de la temperatura, ya que el volumen se ve afectado por los cambios de temperatura.
Publicación traducida automáticamente
Artículo escrito por ridakbug20cse y traducido por Barcelona Geeks. The original can be accessed here. Licence: CCBY-SA