UNIDADES QUIMICAS
Otra forma de expresar las concentraciones es por
métodos químicos, estos se diferencian de los métodos
FÍSICOS porque toman en cuenta la composición del
soluto y en algunos casos la del disolvente (como en la
fracción molar). Entre los métodos químicos más
utilizados tenemos:
a) la molaridad,
b) la molalidad,
c) la normalidad, y
d) la fracción molar
CONCEPTOS
§ Mol:
Ø Latín “moles” que significa montón
Ø Cantidad de materia que contiene 6,02 x 1023 partículas
elementales (602.000. 000.000. 000.000. 000.000)
Constante de Avogadro
Establece una relación entre el numero de entidades y la cantidad de
sustancia.
1mol = 6,02 x 1023 átomos
1mol = 6,02 x 1023 moléculas
1mol = 6,02 x 1023 iones
EJEMPLO
Ø Calcular el número de átomos en 2,3 moles de Zn
1 mol
6,02 x 1023 átomos
2,3 mol
x átomos de Zn
X = 1,38 x 1024 átomos de Zn
§ Masa Molar (MM)
Ø Masa en gramos de un elemento, correspondiente a 1 mol del mismo
1 mol del
contiene
6,023 · 1023 átomos de H
masan
1g
del elemento H
Masa molar
de la
sustancia
(g/mol)
MM = g
n
Masa de la
sustancia (g)
Cantidad de
sustancia
(mol)
ENTONCES…
Para calcular la cantidad de sustancia
n=g
MM
EJEMPLO
§ ¿Cuàntos moles hay en 28.7 g de Na2SO4 ?
Datos
g= 28.7 g
n= ?
Fórmula
Cálculos
Càlculo de masa molar del Na2SO4.
Na = 2 x 23 = 46
S ´= 1 x 32 = 32
O = 4 x 16 = 64
= 142 g/mol
n= g/MM
n= 28,7 g
= 0.202 moles
142 g/mol
Respuesta
∴ en 28,7 g
hay 0.202 moles
MOLARIDAD (M)
Este método es muy útil para expresar concentraciones
cuando se utiliza equipo
volumétrico tales como probetas, buretas o pipetas, sólo
se necesita masar cierta cantidad de soluto que
corresponda a la concentración deseada y se adiciona
suficiente disolvente hasta completar un volumen
determinado en un matraz volumétrico aforado.
La molaridad de una solución se define como la cantidad
de soluto disuelto en moles por litro de solución.
M= moles soluto
V(L solución)
EJEMPLO
EJEMPLO:
Calcule la molaridad de una solución que se preparó
pesando 28.7 g de Na2SO4 y añadiendo suficiente agua
hasta aforar un volumen de 500 ml.
Datos
m=28.7g
V= 500 ml
MM=142g/mol
M= ?
Fórmula
n = g/MM
M=n/V
Cálculos
- Cálculo de los litros
Litros= 500 ml/1000
L = 0.5
- Calculo de moles
n= 28.7 g = 0.202 moles
142 g/mol
- M = 0.202 moles = 0.404 mol/L
0.5 L
Respuesta
∴ la molaridad de la solución
es 0.404 M
EJEMPLO 2
¿Cuántos gramos de Kl hay en 360 ml de una solución
0.550 M?.
Datos
g=?
V=360 ml
M=0.550 M
MM = 166 g/mol
Fórmulas
n = MxV
g = n X MM
Cálculos
- Calculo de moles
n = 0.550 moles/L X 0.360 L
n = 0.198 moles
- Por tanto,
g = 0.198 moles X 166.0 g/mol
g = 32.9 gramos de KI
Respuesta
∴ hay 32.9 gramos en 360 ml de solución al 0.55 M
MOLALIDAD (m)
La principal ventaja de este método de medida
respecto a la molaridad es que como el volumen de
una disolución depende de la temperatura y de la
presión, cuando éstas cambian, el volumen cambia
con ellas. Gracias a que la molalidad no está en
función del volumen, es independiente de la
temperatura y la presión, y puede medirse con
mayor precisión. Es menos empleada que la
molaridad pero igual de importante.
Para preparar soluciones de una determinada
molalidad en un disolvente, no se emplea un
matraz aforado como en el caso de la
molaridad, sino que se puede hacer en un vaso
de precipitados y pesando con una balanza
analítica, previo peso del vaso vacío para
poderle restar el correspondiente valor.
La molalidad (m) es el número de moles de soluto por
kilogramo de solvente.
m =
n
Kg. de solvente
EJEMPLO:
Se agregan 5 gramos de HCl a 35 grs. de agua ¿cuál
es la concentración de la solución o la molalidad?
Datos
m=5 g
g. solv= 35 g.
MM=36.5 g/mol
n= ?
Fórmulas
n= g/MM
m=n/Kg.solv.
Cálculos
- Cálculo de los Kg.
Kilogramos= 35 g/1000 g = 0.035 kg
- n = 5g
= 0.137 moles
36.45 g/mol
- m = 0.137 moles = 3.914 mol/Kg.
0.035 Kg.
Respuesta
∴ la molalidad de la solución
es de 3.914 m
NORMALIDAD (N)
Normalidad (N): Es el número de
equivalentes gramo de soluto contenidos en
un litro de solución.
N=
n°eq-g soluto
V(L)
N° eq = g soluto
PE soluto
PE = MM soluto
n° de e
EJEMPLO
Una solución contiene 0,74 g de Ca(OH) 2 por cada
500 ml . Calcula su normalidad.
Datos
Fórmulas
m=0,74 g
V= 500 ml
N= ?
N= nº equiv ; nº equiv = g
V
PE
PE = MMsoluto
n° de e
Cálculos
- PE = 74 g = 37 g
2
- n° equiv. = 0.74 g = 0.02
37 g
- V a Litros = 500 mL / 1000 mL
= 0.5 L
- N= 0.02 = 0.04 N
0.5L
Respuesta ∴ la 〚〛es de 0.04 Normal
FRACCIÓN MOLAR (X)
Expresa la cantidad de moles de cada componentes en
relación a la totalidad de los moles de la disolución.
X soluto = n soluto
n soluto + n solvente
X solvente = n solvente
n soluto + n solvente
X soluto + X solvente = 1
EJEMPLO
Una solución está formada por 324 g de H2O y 120 g de
CH3COOH. Calcula la fracción molar de cada uno.
Datos
Fórmulas
m solu= 120 g CH3COOH.(MM = 60 g/mol)
m solv= 324 g H2O (MM = 18 g/ mol)
X solu= ?
X solv= ?
X= n solu o n solv
n totales
n= g/Mm
Cálculos
- n solu= 120 g
60 g/mol
= 2 moles
- n solv = 324 g
= 18 moles
18 g/mol
X solu = 2
= 0.1 moles
2 + 18
X solv = 18
= 0.9 moles
2 + 18
Respuesta ∴ la fracciòn molar es:
•Fracción molar del soluto 0.1 mol
•Fracción molar del solvente 0.9 mol
•Fracción molar de la solución 1 mol
EJERCICIOS PROPUESTOS
1. Calcular la molaridad de cada una de las soluciones
siguientes:
§ 1,50 g de KBr en 1,60 L de solución
§ 2,78 g de Ca(N03 )2 en 150 ml de solución
§ 2,50 g de Co (NO3)2 en 80 ml de solución
2. Calcule la cantidad en gramos de soluto que se
necesita para preparar las siguientes soluciones
acuosas:
§ 500 ml de solución de NaBr
0,110 M
§ 250 ml de solución de CaS
0,140 M
§ 720 mI de solución de Na2SO4
0,155 M
3. El amoniaco acuoso concentrado comercial tiene 29
% de NH3 en masa y tiene una densidad de 0,90
g/ml. ¿Cuál es la molaridad de esta solución?.
4. Una solución de ácido sulfúrico que contiene 571,6 g
de H2SO4 por litro de solución tiene una densidad de
1,329 g/ml. Calcular:
a)el porcentaje en peso y
b)la molaridad del ácido sulfúrico en solución.
5. Cuántos gramos de CuSO4. 5 H2O (M = 250) se requieren para
preparar 150 mL de disolución de CuSO4 (M= 160) 0,24 Molar?
6. ¿Qué masa de soluto se necesita para producir?:
a.- 2,50 litros de disolución 1,20 M de NaOH.
b.- 50 mL de disolución 0,01 M de AgNO3
c.- 400 mL de disolución 1 M de hidróxido de zinc (Zn(OH)2).
7. Se prepara una solución que contiene 69 g. de ión Sodio
(PE=23 g/equiv) en 3000 cc ¿Cuál es la normalidad de
la solución?
8.- Determinar los g. de cromo (PE= 26 g/equiv) que hay
que disolver para obtener 500 cc. De solución al 0,25 N.
9. Una solución de litio (PE= 7 g/equiv) se encuentra al
15%m/v. ¿Cuál es la Normalidad?
10. 25 g de éter etílico (C2H5OC2H5) se han mezclado con 1 g
de ácido esteárico C17 H35COOH. ¿Cuál es la fracción
molar de cada componente y de la solución?
11. 50 moles de agua han disuelto 2 moles de soluto. ¿Cuál
es la fracción molar de cada componente y de la
solución?
12. Una solución de agua (H2O) disuelta en alcohol (C2H5OH)
esta al 20%m/m. ¿Cuál es la fracción molar de cada
Desarrollo
1)
Moles= g/Mm
A) Datos:
a=1,50 g.
moles= 1,5/119
V=1,60 L
Mm=119
Cálculos:
M=0,0126 = 0,0079 moles/L.
moles= 0,0126
1,60
Respuesta:
La molaridad de la solución es de 0.0079 moles/L.
B) Datos:
a=2,78 g.
V=150 ml = 0,15 L.
Mm= 164
M=n
v
n=g
Mm
Cálculos:
M=n
v
M= 0,017
0,15
M= 0,113
Respuestas:
La molaridad de la solución es 0,113
n= 2,78
164
n= 0,017
C) Datos:
Cálculos:
a=2,5g
M=moles
V=80 ml = 0,08 L
n=g/Mm
v
Mm= 183 g/mol
M=0,014/0,08
n=2,5/183
Co = 59 g/mol
M= 0,17 moles/l.
n= 0,014 moles
N=14 g/mol
O x 3=48 g/mol
Respuesta:
La molaridad de la solución es 0,17
moles/L.
2)
Cálculos:
A) Datos:
M=n
a=m ?
v
Moles = a/Mm
a= n x Mm
V=500ml =0,5 L
n=M x V
a=0,055x103
M=0,110
n=0,110x0,5
a= 5,665 g
Mm=103
n=0,055 moles
Respuesta:
Se necesita 5,665 g para preparar la solución de NaBr
B) Datos:
Cálculos:
a= ?
M=n
V=250ml = 0,25 L
v
M=0,140 mol/L
n=M x v
Mm=72 g/mol
n= 0,140 mol/ L x
0,25 L
Moles= a/Mm
a=Mm x n
a= 0,035x72
a=2,52 g
n= 0,035 moles
Respuesta:
Se necesita 2,52 gramos para preparar la solución de
CaS
C) Datos:
a=m=?
V=720 ml = 0,72 L
M=0,155
Mm=142 g/mol
Cálculos:
Moles: a/Mm
M=n
v
n=M x v
n= 0,72 mol/L x 0,155 L
a= n x Mm
a= 0,1116 x 142
a= 15,8472 g
n= 0,1116 moles
Respuesta:
Se necesita 15,8472 gramos para preparar la solución Na2SO4
3)
Cálculos:
Datos:
% m/m= gr. de soluto
% m/m = 29 %
d= 0,9 g/ml
M=?
x100
gr. de solución
29 =
d=masa
vol..
x
(0,90 x 1000)
Mm=17 g/mol
x= 29 x 900 = 261 gramos soluto
100
Moles= 261 g
17 g/mol
Moles = 15,35
M= 15,35 = 15,35 moles/L
1
Respuesta:
La molaridad de la solución de amoníaco
es 15,35 moles/L
4)
Cálculos:
Datos:
%m/m= gr. soluto x100
a=m= 571,6 g
v= 1 L.
D=1,329 gr/ml
% m/m=?
Moles= a
dxv
= 571,6
Mm
moles= 571,6 g
x100
(1,329 x 1000)
98 g/mol
moles= 5,83
= 43 %
M=?
Mm=98
Respuesta:
El % en m/m es 43 % y la molaridad del
ácido sulfúrico en solución es5,83
moles/L.
M=n
v
M= 5,83 Moles
1L
M=5,83 moles/L
5)
Cálculos:
Datos:
M=n
a=?
Mm
v
V=150 ml = 0,15 L.
g= n x Mm
n=m x v
Mm CuSO4 x 5H2O = 250 g/mol n= 0,24 x 0,15
Mm CuSO4 =160 g/mol
160
5,76
250
x
x= 5,76 x 250
160
Moles= g
g= 0,036 x 160
g= 5,76
n=0,036
X= 1440
160
x= 9 gr.
Respuesta:
Se necesitan 9 gramos de
CuSO4 x 5H2O para
preparar la solución.
6)
Cálculos:
A) Datos:
M=n
Mm
V
g= n x Mm
V=2,5
Moles=g
M=1,20
n= m x V
g= 3 x 40
Mm=40
n= 1,20 x 2,5
g = 120 gramos.
a=?
n= 3 moles
Respuesta:
Se necesitan 120 gramos de NaOH para preparar 2,5 L.
De disolución 1,20 M.
B) Datos:
v=50 ml = 0,05 L.
M= 0,01
Mm= 170 g/mol
a=?
Cálculos:
Moles= g
M=n
Mm
V
g = n x Mm
n= M xV
g= 0,0005moles x 170
n= 0,01mol/L x 0,05 L
n= 0,0005 moles
g/mol
g= 0,085 gramos.
Respuesta:
Se necesitan 0,085 gramos de AgNO3 para preparar 0,05
litros de disolución 0,01 M.
C) Datos:
V= 400 ml = 0,4 L.
M=1
Mm= 99,39
a=?
Cálculos:
M= n
L
Moles= g
MM
g= n x MM
n= m x V
g= 0,4 x 99,39
n= 1 x 0,4
g = 39,76 gr..
n= 0,4 moles
Respuesta:
Se necesita 36,76 gramos de Zn(OH)2 para preparar 0,4 l.
De disolución 1 M.
7)
Cálculos:
Datos:
N= n° equiv.
a= 69 g.
PE=23 gr/equiv.
V=3000 cc = 3 L.
N=?
v
N° equiv.= a
PE
n° equiv.= 69
N= 3
3
23
n° equiv. = 3
N= 1
Respuesta:
La Normalidad (N) de la solución es 1 normal.
8)
Datos:
a=?
PE= 26 gr/equiv.
V= 500 ml = 0,5 L.
N=0,25
Cálculos:
N° equiv.=a
N=n° equiv.
V
n° equiv= N x V
n° equiv= 0,25 x 0,5
PE
a= n° equiv x PE
a=0,125 x 26
a=3,25 gr.
n° equiv=0,125
Respuesta:
Se necesita pesar 3,25 gramos de cromo para preparar una
solución 0,25 N.
9)
Cálculos:
Datos:
N=n° equiv.
PE= 7 g/equiv.
% m-v= 15 %
PE
V
N=2,14
n° equiv.=15
7
1
N=?
N° equiv.= a
N=2,14
n° equiv.=2,14
%m/v= gr.soluto
ml soluto
gr.soluto=15 x 100
100
gr.soluto= 15
Respuesta:
La Normalidad (N) de una solución de
litio al 15 % de m/v es de 2,14
10)
Cálculos:
Datos:
n= a
a solu= 1 g ( MM=284)
a solv= 25 g (MM=74)
MM
n= 1
x solu=?
x solv=?
74
n= 0,3378378
284
n= 0,00035211
n= 0,0035211
n= 0,3378378
0,3413589
0,3413589
n= 0,0103149
n= 25
n= 0,989685
Respuesta:
- Fracción molar de soluto 0,1 mol
- Fracción molar del solvente 0,9 mol
- Fracción molar de la solución 1 mol
11)
Cálculos:
Datos:
a soluto= 50
moles de soluto= 50
moles de solvente= 2
a soluto=?
a solvente=?
(50+2)
a soluto=50
52
a soluto= 0,9615384
Respuesta:
Fracción molar de soluto 0,9615384
Fracción molar de solvente 0,0384615
Fracción molar de la solución es 1
a solv= 2
(50+2)
a sol= 2
52
a solv= 0,0384615
Cálculos:
12)
%m/m=g.soluto
Datos:
Mm H2O= 18
g.solución
g soluto= m/m x g solución
Mm C2H5OH = 46
% m/m= 20%
x100
100
g soluto=20 x 100
100
g soluto= 20 g
x soluto= n° soluto
n°solu+n°solv
= 20
20+80
X soluto= 20
= 0,2
100
x solv.=80 = 0,8
100
Respuesta:
La fracción molar de
soluto 0,2
La fracción molar de
solv. 0,8
La fracción molar de
la solución es 1