Guía de estudio · Química · II medio

Concentración de soluciones

Una solución es una mezcla homogénea de soluto y solvente. Su concentración dice cuánto soluto hay en cierta cantidad de solución, y se expresa en porcentajes o en molaridad. Al diluir se agrega solvente, y la cantidad de soluto no cambia.

Soluciones químicas · Currículum oficial: OA15

Ideas clave

  • Homogénea quiere decir que se ve igual en todas partes: a simple vista no se distingue el soluto del solvente. El soluto es lo que se disuelve, y el solvente es donde se disuelve; suele estar en mayor cantidad, como el agua en el agua con sal. Puede haber soluciones sólidas (el bronce), líquidas (el jugo) y gaseosas (el aire).
  • El soluto cambia las propiedades de la solución. El agua con sal conduce la electricidad, porque la sal se separa en iones libres (es un electrolito); el agua con azúcar no conduce, porque el azúcar se disuelve en moléculas sin carga.
  • La solubilidad es la máxima cantidad de soluto que se disuelve en una cantidad de solvente a una temperatura dada, por ejemplo, en g por 100 g de agua. Una solución es insaturada si tiene menos soluto que ese máximo, saturada si tiene justo ese máximo (si se agrega más, el exceso queda en el fondo) y sobresaturada si tiene más (es inestable y el exceso cristaliza de golpe al agitarla o al agregar un cristal).
  • La temperatura cambia la solubilidad. En la mayoría de los sólidos disueltos en agua, como el azúcar, aumenta al calentar. En los gases ocurre al revés: una bebida gaseosa tibia pierde su gas porque el gas es menos soluble a mayor temperatura.
  • La concentración es la cantidad de soluto por cantidad de solución (no de solvente). Los porcentajes: m/m es g de soluto por 100 g de solución; m/v es g de soluto por 100 mL de solución; v/v es mL de soluto por 100 mL de solución. La masa de la solución es la del soluto más la del solvente.
  • La molaridad, MM, es la cantidad de moles de soluto por litro de solución: M=nVM = \frac{n}{V}, en mol/L. Para calcular nn se divide la masa por la masa molar: n=mMMn = \frac{m}{MM}, con MMMM la masa molar. Una solución 22 M de NaCl tiene 22 mol de NaCl en cada litro de solución.
  • En una dilución se agrega solvente a una solución. La cantidad de soluto (los moles) no cambia, pero el volumen aumenta y la concentración baja: M1V1=M2V2M_1 V_1 = M_2 V_2, donde 11 es la solución concentrada y 22 la diluida.
  • En una reacción en solución se usa n=M⋅Vn = M \cdot V (con VV en litros) para pasar de la concentración y el volumen a mol. Después se aplican los coeficientes de la ecuación balanceada, como en cualquier problema estequiométrico.

Reglas y fórmulas

Porcentaje masa/masa

% m/m=msolutomsolucioˊn⋅100\%\ \text{m/m} = \frac{m_{\text{soluto}}}{m_{\text{solución}}} \cdot 100

La masa de la solución es la del soluto más la del solvente, las dos en gramos.

Porcentaje masa/volumen

% m/v=msoluto (g)Vsolucioˊn (mL)⋅100\%\ \text{m/v} = \frac{m_{\text{soluto}}\ (\text{g})}{V_{\text{solución}}\ (\text{mL})} \cdot 100

Es la masa de soluto en gramos en cada 100 mL de solución.

Porcentaje volumen/volumen

% v/v=VsolutoVsolucioˊn⋅100\%\ \text{v/v} = \frac{V_{\text{soluto}}}{V_{\text{solución}}} \cdot 100

Los dos volúmenes van en la misma unidad. Se usa para mezclas de líquidos.

Molaridad

M=nsolutoVsolucioˊn (L)M = \frac{n_{\text{soluto}}}{V_{\text{solución}}\ (\text{L})}

nn está en mol, el volumen de la solución en litros, y la molaridad queda en mol/L.

Dilución

M1⋅V1=M2⋅V2M_1 \cdot V_1 = M_2 \cdot V_2

Los moles de soluto antes y después son iguales. Los dos volúmenes van en la misma unidad.

Ejemplos resueltos

Ejemplo 1

A 2020 °C, la solubilidad de una sal es 3030 g por cada 100100 g de agua. Se agregan 4545 g de esa sal a 100100 g de agua a 2020 °C. ¿Qué tipo de solución se obtiene y cuánta sal queda sin disolver?

  1. El máximo que se disuelve es 3030 g. Como se agregaron 4545 g, que es más que el máximo, no todo se disuelve.
  2. La solución queda saturada, con 3030 g de sal disueltos.
  3. Sin disolver quedan 45−30=1545 - 30 = 15 g, en el fondo del vaso.
  4. Si se calentara, la solubilidad aumentaría y podrían disolverse los 1515 g. Al enfriarla con cuidado, sin agitar, podría quedar sobresaturada.

Respuesta: Una solución saturada, con 15 g de sal sin disolver.

¿Eres profesor o profesora? Te mandamos la guía por correo, lista para imprimir.

Practícalo con Sahania

Un chat que te pregunta hasta que lo resuelves tú, ya ubicado en II medio, Química y este tema.

Practícalo con Sahania →