jueves, 7 de julio de 2011

ESTUDIANTES DE GRADO DECIMO. INICIAMOS ESTE TERCER PERIODO CON UN TEMA BASTANTE IMPORTANTE DE COMO MEDIR LA CONCENTRACION DE UNA SUSTANCIA X LEE ATENTAMENTE ESTE ARTICULO

Es común que las técnicas de análisis exijan la preparación de soluciones cuya concentración está expresada en normalidad. Qué significa y cómo puede calcularse?

NORMALIDAD = equivalentes soluto  / litro de solución

El problema radica en como hallar los equivalentes de soluto. En principio se debe tener en cuenta que tipo de sustancia se tiene, si es un ácido, base o sal.

Si fuera un ácido, cada mol liberará tantos equivalentes ácidos como  H+ tenga:

HCl: 1 H+ / mol  = 1equivalente / mol         
H2SO4 : 2 H+ / mol  = 2 equivalentes  /  mol

Si se tratara de una base, cada mol liberará tantos equivalentes como  OH- tenga:
NaOH: 1 OH- / mol = 1 equivalente / mol
Ca(OH)2 : 2 OH- / mol = 2 equivalentes / mol
Si fuera una sal, la cantidad de equivalentes por mol será igual a la carga total positiva o negativa.

Na2S : 1+ x 2 = 2 (del sodio) = 2 equivalentes / mol
Al2S3 : 3+ x 2 = 6 (del aluminio) = 6 equivalentes /mol
Para saber cuantos equivalentes se tienen en una determinada masa de soluto, se deben seguir los siguienes pasos:
1- Identificar que tipo de sustancia es y en base a ello cuantos equivalentes se tienen por cada mol.
2- Utilizando el peso molar, hallar el peso de cada equivalente: peso equivalente.
3- Con el peso equivalente, averiguar cuantos equivalentes hay en la masa dada.
Ejemplo:Se tienen 5 gramos de AlF3 en 250 ml de solución, cuál será la Normalidad?
Es una sal y como el aluminio tiene carga 3 y tenemos solo 1, la carga total + será 3, por lo que cada mol dará 3 equivalentes.
Peso Molar: 27 + 19x3 =  84 g / mol,  ahora bien si cada mol da 3 equivalentes, el peso de cada uno de ellos será PM / 3.

Peso Equivalente; 84 g / mol : 3 equivalentes / mol =   28 g / equivalente

Para hallar los equivalentes existentes en 5 gramos de sustancia, se debe considerar cuántos gramos tiene cada equivalente (Peso Equivalente)
5 g : 28 g / equivalente =  0,18 equivalentes

Por último si se conoce el volumen final de solución se puede calcular la NORMALIDAD.
Ejemplo:
Para 250 ml (0,25 l) se tendría:

NORMALIDAD = equivalentes soluto / litro solución = 0,18 eq / 0,25 l = 0,72 N



Las técnicas de análisis contemplan frecuentemente la preparación de soluciones cuya concentración se expresa en MOLARIDAD ¿Qué significa esto?
MOLARIDAD : moles de soluto  / litro de solución
Ahora bien que es una mol de soluto? Una mol es una unidad de medida muy utilizada en química. Así como en una docena se habla de 12 elementos, en una mol se tienen  6x 1023 partículas.
Para hallar la cantidad de moles que hay en una determinada masa es necesario conocer el peso molar, para lo cual se debe recurrir a la tabla periódica y calcularlo teniendo en cuenta cuantos átomos de cada clase se tienen.
Ejemplo: Dada la sustancia NaOH (hidróxido de sodio) hallar el peso molar.
Se tiene según la tabla periódica
                                                     1  oxígeno      O:  16
                                                    1 hidrógeno    H:    1  
                                                    1 sodio          Na:  
23                                                       total                     40  

Si ese peso se expresa en gramos corresponde al peso molar, es decir al peso de una mol de partículas (6x1023): 40 g / mol  
Si se tuvieran 5 gramos de esa sustancia se tendrían :   5 g / 40 g / mol = 0,125 moles
Pero la molaridad indica cuantas moles se tienen por cada litro de solución, así si esa cantidad de NaOH está disuelta en 500 ml, se tienen: 
           MOLARIDAD =  moles soluto  / litro de solución = 0,125 moles  /  0,5 l (500 ml)  =  
0,0625 M
Ahora el problema inverso:
 Si se requiere preparar una solución 0,1 M de NaOH, cuántos gramos son necesarios?

En primer lugar se debe decidir cuanto se quiere preparar, ello depende del uso que se le vaya a dar y de los elementos de medida disponibles en el laboratorio (matraces). Supongamos que se desea preparar 500 ml  (0,5 l)
La concentración pedida (0,1 M) implica 0,1 moles por cada litro de solución o sea:

0,1 moles / l x 0,5 l =  0,05 moles
Qué masa de NaOH necesitamos?       0,05 moles x 40 g / mol =
2 gramos

Esa es la cantidad que debe pesarse llevando luego a un volumen final de 500 ml



A qué nos referimos cuando hablamos de la concentración de una solución y cómo puede calcularse? En general nos referimos a la cantidad de soluto respecto a la cantidad total de solución o de solvente. Esas cantidades pueden expresarse de manera vaga, poco precisa, tal como lo hacemos en nuestra vida cotidiana, por ejemplo, dos cucharadas de azúcar en una taza de té. Pero muchas veces nos interesa conocer con precisión  cual es la relación soluto – solución. En esos casos la cantidad de soluto se  expresa como masa, volumen o moles y la de solución como masa o volumen. 
Algunos ejemplos son aquellos que expresan la concentración como un porcentaje
% masa/masa
% masa/volumen 
% volumen/volumen
 La graduación alcohólica de una bebida se expresa en % volumen / volumen, así si  tiene 42°, contiene 42 ml de alcohol por cada 100 ml de bebida. 
Otros ejemplos:
Si se lee en una etiqueta que una solución salina es de 4% m/V implica que tiene 4 g de sal en 100 ml de solución. En otras ocasiones se expresa en g/l lo que indica cuantos gramos de soluto tiene cada litro de solución.
Si se desea preparar una solución de determinada concentración debe considerarse en primer lugar cuanto se va a preparar y luego se realizara el  cálculo para determinar cuanto soluto debedisolverse en ese volumen.
Ejemplo:
250 ml de solución   2 % m/ V,
250 ml x 2g/100 ml = 5 g  es la cantidad de soluto  necesaria para mantener la concentración.
Cuando se expresa en % m/m generalmente se debe conocer la densidad de la solución por cuanto lo común al preparar una solución es tener como dato la masa o volumen de soluto y el volumen total de solución.
Ejemplo
 Se disuelven 2 g de un soluto, llevando el volumen final a 500 ml.
Cual será la concentración expresada en %  m/ V y % m/m
% m/V = 2 / 500x 100 = 0,4 % m/V
Ahora si se quiere expresar el % m/m, es necesario averiguar cual es la masa de los 500  solución para lo que se requiere conocer la densidad. Si esta fuera 1,2g/ml, se tendría:  500 ml x 1,2 g/ml =600 g
 y % m/m = 2 /600 x 100 = 0,33 % m/m


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