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, , es la cantidad de moles de soluto por litro de solución: , en mol/L. Para calcular se divide la masa por la masa molar: , con la masa molar. Una solución M de NaCl tiene 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: , donde es la solución concentrada y la diluida.
- En una reacción en solución se usa (con 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
La masa de la solución es la del soluto más la del solvente, las dos en gramos.
Porcentaje masa/volumen
Es la masa de soluto en gramos en cada 100 mL de solución.
Porcentaje volumen/volumen
Los dos volúmenes van en la misma unidad. Se usa para mezclas de líquidos.
Molaridad
está en mol, el volumen de la solución en litros, y la molaridad queda en mol/L.
Dilución
Los moles de soluto antes y después son iguales. Los dos volúmenes van en la misma unidad.
Ejemplos resueltos
Ejemplo 1
A °C, la solubilidad de una sal es g por cada g de agua. Se agregan g de esa sal a g de agua a °C. ¿Qué tipo de solución se obtiene y cuánta sal queda sin disolver?
- El máximo que se disuelve es g. Como se agregaron g, que es más que el máximo, no todo se disuelve.
- La solución queda saturada, con g de sal disueltos.
- Sin disolver quedan g, en el fondo del vaso.
- Si se calentara, la solubilidad aumentaría y podrían disolverse los g. Al enfriarla con cuidado, sin agitar, podría quedar sobresaturada.
Respuesta: Una solución saturada, con 15 g de sal sin disolver.
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