7.4: Concentración y Molaridad
- Page ID
- 69774
Como se describe en la sección anterior, el cloruro de sodio es bastante soluble en agua. A 25 ˚C (aproximadamente a temperatura ambiente), 359 gramos de cloruro de sodio se disolverán en un litro de agua. Si añadieras más cloruro de sodio a la solución, no se disolvería, porque un volumen dado de agua sólo puede disolver, dispersar y estabilizar una cantidad fija de soluto (la materia que disuelve). Esta cantidad es diferente para cada compuesto y depende de la estructura del compuesto particular y de cómo esa estructura interactúa con la cubierta de solvatación. Cuando una sustancia se disuelve en agua hasta el punto de que ya no va a entrar en solución, decimos que la solución está saturada. Para la mayoría de los compuestos, calentar la solución permitirá que se disuelva más de la sustancia, de ahí que sea importante tener en cuenta la temperatura cuando se está hablando de la solubilidad de un compuesto en particular.
Si tuviéramos una solución saturada de cloruro de sodio a 25 ˚C, podríamos citar la concentración como 359 gramos/l, pero debido a que conocemos la masa molar del cloruro de sodio (58.44 gramos/mol), también podríamos expresar nuestra concentración como:
\[\left ( \frac{(359\, g)\times \frac{1\, mole}{58.44\, g}}{1\, L} \right )=6.14\, moles/L \nonumber \]
En química, las unidades de moles/L se denominan molaridad, con la abreviatura M. Así podríamos decir que nuestra solución saturada de cloruro de sodio fue de 6.14 molar, o 6.14 M.
La ventaja de expresar concentraciones en términos de molaridad es que estas soluciones ahora se pueden usar en reacciones químicas de estequiometría conocida porque cualquier volumen de la solución corresponde directamente a un número conocido de moles de un compuesto particular. Por ejemplo, la masa molar del bromuro de potasio es 119.0 g/mol. Si disolviéramos 119.0 gramos de KBr en 1.000 L de agua, la concentración sería 1.000 moles/L, o 1.000 M. Si ahora tomáramos la mitad de esta solución (0.500 L) sabemos que también tendríamos 0.500 moles de KBr.
Podemos determinar la concentración de una solución usando el algoritmo de resolución de problemas que presentamos en el Capítulo 1. Por ejemplo, si quieres encontrar la molaridad de una solución que contenga 42.8 gramos de KBr en 1.00 L de agua, identificarías la dada y 42.8 g, tu relación es la masa molar (119 g/mol) y quieres encontrar molaridad (o moles/L). Recordando configurar la ecuación para que las unidades de dado aparezcan en el denominador de la relación, el número de moles es:
\[42.8\, g)\times \left ( \frac{1\, mole}{119\, g} \right )=0.360\, moles \nonumber \]
y, la molaridad es:
\[\left ( \frac{0.360\, mole}{1.00\, L} \right )=0.360\, moles/L\; or\; 0.360\, M \nonumber \]
Cuando se sienta cómodo con el método simple de dos pasos, puede combinar pasos y simplemente dividir su masa dada por el volumen dado para obtener el resultado directamente. Así, si tuvieras 1.73 gramos de KBr en 0.0230 L de agua, tu concentración sería:
\[\left ( \frac{(1.73\, g)\times \frac{1\, mole}{119\, g}}{0.0230\, L} \right )=6.32\, moles/L\; or\; 0.632\, M \nonumber \]
También podemos resolver estos problemas al revés, es decir, convertir la molaridad en masa. Por ejemplo; determinar el número de gramos de KBr que están presentes en 72.5 mL de una solución 1.05 M de KBr. Aquí se nos da un volumen de 0.0725 L y nuestra relación es la molaridad, o (1.05 moles/L). Primero resolvemos para lunares,
\[0.0725\, L\times \left ( \frac{1.05\, mole}{1.00\, L} \right )=0.0761\, moles \nonumber \]
y luego convertir a masa usando:
\[0.0761\, moles\times \left ( \frac{119\, grams}{1\, mole} \right )=9.06\, grams\, of\, KBr \nonumber \]
Se disuelve una muestra de 12.7 gramos de sulfato de sodio (Na 2 SO 4) en 672 mL de agua destilada.
- ¿Cuál es la concentración molar de sulfato de sodio en la solución?
- ¿Cuál es la concentración de ion sodio en la solución?
Calcular la masa de cloruro de sodio requerida para elaborar 125.0 mL de una solución de NaCl 0.470 M. Si disuelve 5.8g de NaCl en agua y luego diluye hasta un total de 100.0 mL, ¿cuál será la concentración molar de la solución de cloruro de sodio resultante?