- Calcular las concentraciones de las disoluciones utilizando la Molaridad.
Puntos clave
- La molaridad (M) indica el número de moles de soluto por litro de disolución (moles/Litro) y es una de las unidades más utilizadas para medir la concentración de una disolución.
- La polaridad puede utilizarse para calcular el volumen de disolvente o la cantidad de soluto.
- La relación entre dos soluciones con la misma cantidad de moles de soluto puede representarse mediante la fórmula c1V1 = c2V2, donde c es la concentración y V el volumen.
Términos
- MolaridadLa concentración de una sustancia en solución, expresada como el número de moles de soluto por litro de solución.
- Unidad SILa forma moderna del sistema métrico utilizado ampliamente en las ciencias (abreviado SI del francés: Système International d’Unités).
- DiluciónProceso por el cual una solución se hace menos concentrada mediante la adición de más disolvente.
- ConcentraciónLa cantidad relativa de soluto en una solución.
En química, la concentración de una solución se mide a menudo en molaridad (M), que es el número de moles de soluto por litro de solución. Esta concentración molar (ci) se calcula dividiendo los moles de soluto (ni ) entre el volumen total (V) de la :
c_i=\frac{n_i}{V}
La unidad del SI para la concentración molar es mol/m3. Sin embargo, mol/L es una unidad más común para la molaridad. Una solución que contiene 1 mol de soluto por 1 litro de solución (1 mol/L) se denomina «un mol» o 1 M. La unidad mol/L puede convertirse en mol/m3 mediante la siguiente ecuación:
1 mol/L = 1 mol/dm3 = 1 mol dm-3 = 1 M = 1000 mol/m3
Para calcular la molaridad de una solución, hay que dividir el número de moles de soluto entre los litros totales de solución producidos. Si la cantidad de soluto está dada en gramos, primero debemos calcular el número de moles de soluto utilizando la masa molar del soluto, y luego calcular la molaridad utilizando el número de moles y el volumen total.
Calcular la molaridad dados los moles y el volumen
Si hay 10,0 gramos de NaCl (el soluto) disueltos en agua (el disolvente) para producir 2,0 L de disolución, ¿cuál es la molaridad de esta disolución?
Primero, debemos convertir la masa de NaCl en gramos en moles. Lo hacemos dividiendo por el peso molecular del NaCl (58,4 g/mol).
10,0 \text{ gramos de NaCl}
Por \frac{\text{1 mol}{58,4 \text{/mole}} = 0,17 \text{ moles de NaCl}
A continuación, dividimos el número de moles entre el volumen total de la solución para obtener la concentración.
c_i=\frac{n_i}{V}
c_i=\frac{0,17 \text{ moles de NaCl}}{2 \text{ litros de solución}
c_i = 0.1 \text{ M}
La solución de NaCl es una solución 0,1 M.
Calcular los moles dada la molaridad
Para calcular el número de moles de una solución dada la molaridad, multiplicamos la molaridad por el volumen total de la solución en litros.
¿Cuántos moles de cloruro de potasio (KCl) hay en 4,0 L de una disolución 0,65 M?
c_{i}={frac{n_{i}{V}
0.65 \text{ M} = \frac{n_i}{4,0 \text{ L}}
n_i = (0,65 \text{ M})(4,0 \text{ L}) = 2,6 \text{ moles de KCl}
Hay 2.6 moles de KCl en una solución 0,65 M que ocupa 4,0 L.
Calcular el volumen dada la molaridad y los moles
También podemos calcular el volumen necesario para satisfacer una masa específica en gramos dada la molaridad de la solución. Esto es útil con solutos particulares que no pueden ser fácilmente masificados con una balanza. Por ejemplo, el diborano (B2H6) es un reactivo útil en la síntesis orgánica, pero también es muy tóxico e inflamable. El diborano es más seguro de usar y transportar si se disuelve en tetrahidrofurano (THF).
¿Cuántos mililitros de una disolución 3,0 M de BH3-THF se necesitan para recibir 4,0 g de BH3?
Primero debemos convertir los gramos de BH3 en moles dividiendo la masa por el peso molecular.
frac{4.0 \text{ g }BH_3 }{13,84 \text{g/mole }BH_3} = 0,29 \text{ moles }BH_3
Una vez que sabemos que necesitamos conseguir 0,29 moles de BH3, podemos utilizar esto y la molaridad dada (3.0 M) para calcular el volumen necesario para alcanzar 4,0 g.
c_{i}={frac{n_{i}} {V}
3,0 text{ M} = \frac{0,29 text{moles}_3} {V}
V = 0,1 L
Ahora que sabemos que hay 4,0 g de BH3 presentes en 0,1 L, sabemos que necesitamos 100 mL de disolución para obtener 4,0 g de BH3.
Dilución
La dilución es el proceso de reducir la concentración de un soluto en una disolución, normalmente añadiendo más disolvente. Esta relación se representa mediante la ecuación c1V1 = c2V2 , donde c1 y c2 son las concentraciones inicial y final, y V1 y V2 son los volúmenes inicial y final de la solución.
Ejemplo 1
Un científico tiene una solución 5,0 M de ácido clorhídrico (HCl) y su nuevo experimento requiere 150,0 mL de HCl 2,0 M. ¿Cuánta agua y cuánto HCl 5,0 M debe usar el científico para hacer 150,0 mL de HCl 2,0 M?
c1V1 = c2V2
c1 y V1 son la concentración y el volumen de la solución inicial, que es el HCl 5,0 M. c2 y V2 son la concentración y el volumen de la solución deseada, o sea 150,0 mL de la solución de HCl 2,0 M. El volumen no necesita ser convertido a litros todavía porque ambos lados de la ecuación utilizan mL. Por tanto:
(5,0 \text{ M HCl})(V_1) = (2,0 \text{ M HCl})(150,0 \text{ mL})
V1 = 60,0 mL de 5,0 M HCl
Si se utilizan 60,0 mL de 5.0 M HCl se utiliza para hacer la solución deseada, la cantidad de agua necesaria para diluir adecuadamente la solución hasta la molaridad y el volumen correctos puede calcularse:
150.0 mL – 60,0 mL = 90,0 mL
Para que el científico haga 150,0 mL de HCl 2,0 M, necesitará 60,0 mL de HCl 5,0 M y 90,0 mL de agua.
Ejemplo 2
Se ha añadido agua a 25 mL de una disolución madre de HBr 5,0 M hasta que el volumen total de la disolución era de 2,5 L. ¿Cuál es la molaridad de la nueva disolución?
Se nos da lo siguiente: c1= 5,o M, V1= 0,025 L, V2= 2.50 L. Se nos pide que encontremos c2, que es la molaridad de la disolución diluida.
(5,0 M)(0,025 L) = c2 (2,50 L)
c_2 = \frac{(5,0 M)(0,025 L) }{2,50 L} =0,05 M
Nota que todas las unidades de volumen se han convertido a litros. Calculamos que tendremos una solución de 0,05 M, lo que es coherente con nuestras expectativas teniendo en cuenta que diluimos 25 mL de una solución concentrada a 2500 mL.
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