11.4: Diluciones y Concentraciones
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- Aprende a diluir y concentrar soluciones.
A menudo, un trabajador necesitará cambiar la concentración de una solución cambiando la cantidad de disolvente. La dilución es la adición de disolvente, lo que disminuye la concentración del soluto en la solución. La concentración es la eliminación del disolvente, lo que aumenta la concentración del soluto en la solución. (¡No confundas aquí los dos usos de la palabra concentración!)
Tanto en dilución como en concentración, la cantidad de soluto permanece igual. Esto nos da una manera de calcular cuál debe ser el nuevo volumen de solución para la concentración deseada de soluto. A partir de la definición de molaridad,
\[\text{molarity} = \dfrac{\text{moles of solute}}{\text{liters of solution}}\nonumber \]
podemos resolver para el número de moles de soluto:
moles de soluto = (molaridad) (litros de solución)
Una forma más sencilla de escribir esto es usar M para representar la molaridad y V para representar el volumen. Entonces la ecuación se convierte en
moles de soluto = MV
Debido a que esta cantidad no cambia antes y después del cambio de concentración, el MV del producto debe ser el mismo antes y después del cambio de concentración. Usando números para representar las condiciones iniciales y finales, tenemos
\[M_1V_1 = M_2V_2\nonumber \]
como la ecuación de dilución. Los volúmenes deben expresarse en las mismas unidades. Tenga en cuenta que esta ecuación da solo las condiciones iniciales y finales, no la cantidad del cambio. La cantidad de cambio se determina por resta.
Si 25.0 mL de una solución 2.19 M se diluyen a 72.8 mL, ¿cuál es la concentración final?
Solución
No importa qué conjunto de condiciones esté etiquetado como 1 o 2, siempre y cuando las condiciones estén emparejadas correctamente. Usando la ecuación de dilución, tenemos
(2.19 M) (25.0 mL) = M 2 (72.8 mL)
Resolviendo para la segunda concentración (señalando que las unidades mililitros cancelan),
M 2 = 0.752 M
La concentración de la solución ha disminuido. Al pasar de 25.0 mL a 72.8 mL, se debe agregar 72.8 − 25.0 = 47.8 mL de solvente.
A una solución 0.885 M de KBr cuyo volumen inicial es de 76.5 mL se le agrega más agua hasta que su concentración es de 0.500 M. ¿Cuál es el nuevo volumen de la solución?
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135.4 mL
La concentración de soluciones implica eliminar el disolvente. Por lo general esto se hace evaporando o hirviendo, asumiendo que el calor de ebullición no afecta al soluto. La ecuación de dilución también se utiliza en estas circunstancias.
En una sala de urgencias hospitalaria, un médico ordena una entrega intravenosa (IV) de 100 mL de KCl 0.5% para un paciente que padece hipopotasemia (bajos niveles de potasio). ¿Un ayudante corre a un gabinete de suministros y saca una bolsa IV que contiene esta concentración de KCl?
No es probable. Es más probable que el ayudante haga la solución adecuada a partir de una bolsa IV de solución estéril y una solución estéril más concentrada, llamada solución madre, de KCl. Se espera que el ayudante utilice una jeringa para elaborar alguna solución madre e inyectarla en la bolsa IV de espera y diluirla a la concentración adecuada. Así, el ayudante debe realizar un cálculo de dilución.
Si la solución madre es 10.0% KCl y el volumen final y la concentración necesitan ser de 100 mL y 0.50%, respectivamente, entonces es fácil calcular cuánta solución madre usar:
(10%) V 1 = (0.50%) (100 mL) V 1 = 5 mL
Por supuesto, la adición de la solución madre afecta el volumen total de la solución diluida, pero es probable que la concentración final sea lo suficientemente cercana incluso para fines médicos.
El personal médico y farmacéutico se ocupa constantemente de dosis que requieren mediciones de concentración y diluciones. Es una responsabilidad importante: calcular la dosis equivocada puede ser inútil, dañino, ¡o incluso fatal!
Resumen
- La molaridad y el volumen se utilizan para determinar diluciones y concentraciones de soluciones.