Contenido

• Pasos
• Consejo
• Advertencia

En Quimica, solución es una mezcla homogénea de sustancia disoluta y Solvente disuelva ese soluto. Concentración es una medida de la cantidad de sustancia disuelta en un disolvente. Hay muchas razones para calcular la concentración de una solución, pero el método es el mismo si necesita medir su nivel de cloro en un baño o analizar una muestra de sangre para salvar vidas. Este artículo proporcionará algunos conocimientos básicos de la química de la solución, seguido de instrucciones detalladas sobre una aplicación práctica muy común: el mantenimiento del acuario.

Pasos

Método 1 de 5: aprende los conceptos básicos de la concentración

1. 

   Aprenda vocabulario. La concentración es la relación entre la masa del soluto y la masa de toda la mezcla. Por ejemplo, si va a disolver el azúcar y el vinagre juntos para un experimento, debe calcular la concentración de azúcar en la mezcla. A continuación se muestra una descripción de cada componente del resultado de un problema químico:
   • El azúcar es sustancia disoluta, es decir, el ingrediente se disuelve. Estás midiendo la concentración del soluto.
   • El vinagre es Solvente, es decir, la sustancia en la que disuelves otra sustancia.
   • Después de mezclarlos, tendrás uno. solución. Para calcular la concentración necesita obtener la masa total de la solución, esto se puede encontrar sumando la masa de soluto y la masa de solvente juntas.
   • Si no recuerda qué disolventes y qué disolventes, recuerde este ejemplo.

2. 

   
   
   Aprenda a escribir concentraciones. Dado que existen diferentes formas de expresar la "masa" de una sustancia, también hay más de una forma de escribir la concentración. Estos son los mas comunes:
   • Gramo por litro (g / L). Es simplemente la masa en gramos de soluto en un volumen dado de solución. A menudo se utiliza para disolventes y disolventes líquidos, como azúcar y vinagre en el ejemplo anterior.
   • Concentración molar (M). El número de moles del soluto dividido por el volumen de la solución. Mol es una unidad de medida en química que se utiliza para describir el número de átomos o moléculas de una sustancia.
   • Partes por millón (ppm). Número de unidades (generalmente gramos o miligramos) de soluto por millón de unidades de solución. Suele utilizarse para soluciones acuosas muy diluidas.
   • Composición porcentual. El número de partes (generalmente gramos) de soluto presente en una solución al cien por cien. El símbolo de porcentaje significa "en 100", por lo que puede escribir fácilmente la fracción como porcentaje.
   anuncio

Método 2 de 5: Calcule la concentración en gramos por litro

1. 

   
   
   Aprenda a aplicar este método. Esta es una forma útil de medir la concentración cuando se disuelve un sólido en un líquido y cuando se realizan cálculos con soluciones relativamente grandes que son fáciles de medir. Si la cantidad de soluto es solo de unos pocos miligramos o el solvente está en mililitros, entonces debe usar otro método.
   • Problema de ejemplo: Encuentre la concentración (gramos por litro) de una solución preparada a partir de 3 mL de sal de mesa por 2000 mL de agua. Escribe tu respuesta en gramos / litro.

2. 

   
   
   Convierta la masa del soluto en gramos. Si el soluto (que se disuelve en la mayor cantidad de disolvente) se ha pesado en gramos, omita este paso. Si no, tienes que convertir las unidades a gramos. Convertir de unidades de masa (como kilogramos) es simple si observa las tasas de conversión, pero convertir de unidades de volumen (como litros) es más complicado. Cada sustancia tiene su propia densidad, que es el valor que define la cantidad de materia contenida en una unidad de volumen. Busque esta densidad y multiplíquela por el valor del volumen para obtener la masa en gramos, después de asegurarse de que la unidad coincida.
   • En el ejemplo anterior, la sal es el soluto. La sal se mide en unidades de volumen (mL), por lo que debe convertirla en gramos.
   • La densidad de la sal es 1,15 g / mL. Si el problema no proporciona estos datos, debe buscarlos en un libro de texto o en una base de datos de productos químicos. Tienes que encontrar la densidad en términos de las unidades que estás usando (gramos por litro) o convertirla a las unidades correctas.
   • Para encontrar la masa de sal presente en 3 mL, calcule 3 mL × (/ _{1 ml}) = 3,45 gramos de sal.

3. 

   Convierta los datos de disolvente a litros. Los solventes generalmente se miden en unidades de volumen, por lo que la conversión es bastante simple. Si el problema ya es solvente en litros, vaya al siguiente paso.
   • En el ejemplo anterior, tenemos 2000 mL de agua, por lo que debe convertirse en litros.
   • Cada litro tiene 1000 mL, así que convierta por cálculo (/ _{1000 ml}) x (2000 mL) = 2 litros de agua.
   • Tenga en cuenta que organizamos la conversión de unidades de modo que los ml se destruyan (uno arriba, otro abajo). Si escribe como / _{1 litro} x 2000 mL dará un resultado sin sentido.

4. 

   Divida el solvente por el soluto. Ahora que tenemos el peso en gramos de soluto y el volumen en litros de solvente, encontrará fácilmente la concentración g / L dividiendo:
   • En el ejemplo anterior, / _{2 litros de agua} = 1,725 ​​g / L concentración de sal.

5. 

   Modifique la fórmula para el cálculo de solutos grandes. En teoría, deberíamos calcular la concentración por el volumen de la solución completa, es decir, sumar el volumen de soluto y solvente juntos. Al disolver una pequeña cantidad de sólidos en una gran cantidad de líquido, la diferencia de volumen es insignificante, por lo que puede ignorar el volumen de soluto y usar solo el volumen de solvente, como se hizo anteriormente. Si el volumen de soluto es lo suficientemente grande como para cambiar significativamente el volumen total, debe cambiar la fórmula a (g soluto) / (L soluto + L solvente).
   • En el ejemplo anterior, / (_{2 litros de agua} + 0,003 L de sal) = 1,722 g / L.
   • La diferencia entre este resultado y el resultado original es de solo 0,003 g / L. Esta es una desviación muy pequeña y casi menor que la precisión de los instrumentos de medición.
   anuncio

Método 3 de 5: Calcule la concentración en porcentaje o por millón

1. 

   Aprenda a aplicar este método. Utilice este método si el problema le pide encontrar "contenido porcentual" o "porcentaje de masa". En química, normalmente lo que más le preocupa es la masa de una sustancia. Una vez que conozca la masa de soluto y solvente, puede encontrar el porcentaje de soluto con relativa facilidad comparando las dos masas.
   • Problema de ejemplo: Disuelva 10 g de chocolate en polvo en 1,2 litros de agua caliente. Primero, calcule el porcentaje en peso de chocolate en solución. Luego escribe el resultado en partes por millón.

2. 

   Convierte cifras a gramos. Si hay números dados en unidades de volumen (como litros o mililitros), debe convertirlos a unidades de masa en gramos. Dado que cada sustancia tiene una gravedad específica (masa por volumen), debe encontrar su especificidad antes de poder encontrar la masa:
   • Busque la densidad de la sustancia en un libro de texto o búsquelo en línea. Convierta esta densidad al gramo anterior (la unidad de volumen utilizada en el problema) si los datos encontrados no son adecuados. Multiplica la densidad por el volumen de la sustancia y obtendrás masa en gramos.
   • Por ejemplo: Tienes 1,2 litros de agua. La densidad del agua es de 1000 gramos por litro, así que calcule (/ _{1 litro}) x 1,2 L = 1200 g.
   • Dado que la masa de chocolate se ha dado en gramos, no es necesario cambiarla.

3. 

   Calcule el porcentaje. Después de tener tanto la masa de soluto como la masa de solvente en gramos, use esta fórmula para calcular el porcentaje: (/ (_{gramos de soluto + gramo de solvente})) x 100.
   • Tienes 10 gramos de chocolates y has descubierto que el agua son 1200 gramos. La solución completa (soluto + disolvente) tiene un peso de 10 + 1200 = 1210 gramos.
   • Concentración de chocolate en solución completa = / _{(1210 gramos de solución)} = 0,00826
   • Multiplica este valor por 100 para obtener el porcentaje: 0,00826 x 100 = 0,826, así que eso es todo. una mezcla de chocolate al 0.826%.

4. 

   Calcule los ingredientes por millón. Ya tenemos el "porcentaje", por lo que las partes por millón se calculan exactamente de la misma manera. La fórmula es (/ (_{gramos de soluto + gramo de solvente})) x 1.000.000. Esta fórmula se reescribe en la notación matemática de (/ (_{gramos de soluto + gramo de solvente})) x 10.
   • En el ejemplo anterior, / _{(1210 gramos de solución)} = 0,00826.
   • 0,00826 x 10 = 8260 ppm de chocolate.
   • A menudo, se utiliza veces por millonésimo para medir concentraciones muy pequeñas porque es inconveniente escribir como porcentaje. Por conveniencia también usamos el mismo ejemplo.
   anuncio

Método 4 de 5: Calcule la concentración molar

1. 

   ¿Qué necesitas tener para aplicar este método? Para calcular la concentración molar, debe saber cuántos moles del soluto hay, pero puede encontrar esta cifra fácilmente si conoce la masa del soluto y su fórmula química. Si no tiene toda esta información o no ha aprendido el concepto de "mol" en química, utilice un método diferente.
   • Problema de ejemplo: ¿Cuál es la molaridad de una solución preparada disolviendo 25 gramos de hidróxido de potasio en 400 ml de agua?
   • Si la masa del soluto se da en unidades distintas de los gramos, primero conviértalo en gramos.

2. 

   Calcule la masa molar del soluto. Cada elemento químico tiene una "masa molar" conocida, la masa de un mol de ese elemento. La masa molar tiene el mismo valor que la masa atómica en la tabla periódica de elementos, generalmente debajo del símbolo químico y el nombre de cada elemento. Simplemente agregue la masa molar de los elementos constituyentes que componen el soluto para encontrar la masa molar del soluto.
   • El ejemplo anterior usa hidróxido de potasio como soluto. Busque esta sustancia en un libro de texto o en la base de datos de fórmulas químicas para la fórmula química del hidróxido de potasio: KOH.
   • Utilice la tabla periódica o la documentación en línea para encontrar la masa atómica del elemento: K = 39,0; O = 16,0; H = 1,0.
   • Suma las masas atómicas y escribe la unidad "g / mol" detrás para obtener la masa molar. 39 + 16 + 1 = 56 g / mol.
   • Para moléculas con más de un tipo de átomo, agregue la masa atómica de cada tipo de átomo. Por ejemplo, H₂O tiene una masa molar de 1 + 1 + 16 = 18 g / mol.

3. 

   Calcula la cantidad de moles de soluto. Una vez que tenga la masa molar (g / mol), puede convertir entre gramos y mol. Ya conoce la masa del soluto en gramos, por lo que puede cambiarla de la siguiente manera (masa del soluto en gramos) x (/ _{masa molar}) para obtener un resultado en lunares.
   • En el ejemplo anterior, dado que tiene 25 gramos de sustancia con una masa molar de 56 g / mol, calcule como sigue 25 g x (/ _{56 g / mol}) = aproximadamente 0,45 moles de KOH en solución.

4. 

   Divida el volumen de la solución en litros para encontrar la concentración molar. La concentración molar se define como la relación entre el número de moles de soluto y el número de litros de solución. Convierta el volumen de la solución a litros si es necesario, luego realice el cálculo.
   • En este ejemplo, tenemos 400 ml de agua, por lo que serían 0,4 litros.
   • La concentración molar de KOH en solución es / _0.4L = 1.125 M. (Obtendrá resultados más precisos con una calculadora y no redondee ningún número hasta el paso final).
   • Por lo general, puede ignorar el volumen de soluto porque no cambia significativamente el volumen de disolvente. Si disuelve una cantidad de soluto lo suficientemente grande como para cambiar significativamente el volumen, mida el volumen de la solución final y use ese parámetro.
   anuncio

Método 5 de 5: Titulación para calcular la concentración de la solución

1. 

   Sepa cuándo valorar. La titulación es una técnica utilizada por los químicos para calcular la cantidad de soluto presente en una solución. Para realizar una titulación debe crear una reacción química entre el soluto y otro reactivo (generalmente también disuelto en una solución líquida). Como conoce la cantidad exacta del segundo reactivo y conoce la ecuación química de la reacción entre esa sustancia y el soluto, puede calcular la cantidad de soluto determinando primero la cantidad de reactivo que debe agregarse a la solución. cuando finaliza la reacción con el soluto.
   • Por tanto, la titulación es un método muy bueno para calcular la concentración de una solución. cuando no sabe cuál es la cantidad inicial de soluto.
   • Si se conoce la masa de soluto en solución, entonces no es necesaria una titulación; simplemente determine el volumen de la solución y calcule la concentración como se muestra en la Parte Uno.

2. 

   Prepare el instrumento de titulación. Para valorar con precisión debe tener instrumentos químicos limpios, precisos y profesionales. En la posición de titulación, coloque el matraz Erlen debajo del tubo de bureta montado en la abrazadera. La punta del tubo de la bureta debe descansar en el cuello del matraz sin tocar la pared del matraz.
   • Asegúrese de que todo el equipo se haya limpiado antes, enjuague con agua desionizada y deje secar.

3. 

   Vierta la solución en matraces y tubos. Mida con precisión una pequeña cantidad de solución de concentración desconocida. Una vez que el soluto se ha disuelto, se dispersa uniformemente por toda la solución, por lo que la concentración de esta pequeña muestra de solución será la misma que la de la solución original. Llene el tubo de la bureta con una concentración conocida de solución que reaccionará con su solución. Registre el volumen exacto de la solución en el tubo de la bureta; restará el volumen final para encontrar el volumen total utilizado en esta reacción.
   • Nota: Si la reacción entre la solución en el tubo de bureta y la solución en el matraz de concentración desconocida no muestra ningún signo obvio de reacción, debe agregar indicador en el frasco. En química, un indicador es una sustancia química que cambia el color de la solución cuando la reacción alcanza un punto equivalente o final. Los indicadores que se utilizan para la titulación suelen ser ácidos y producen reacciones redox, pero también hay muchos otros tipos de indicadores. Consulte un libro de texto de química o en línea para encontrar el indicador correcto para la reacción.

4. 

   Inicie la titulación. Agregue lentamente la solución del tubo de la bureta (llamada "solución de titulación") en el matraz. Utilice un agitador magnético o una varilla de vidrio para mezclar la solución durante la reacción. Si la reacción en la solución es visible, verá signos como cambio de color, burbujas, creación de un nuevo producto, etc. Si usa un indicador, verá que aparecen manchas cuando deje caer la solución del tubo de la bureta al matraz.
   • Si la reacción da como resultado un cambio en el pH o el potencial, puede sumergir un papel de pH o un potenciómetro en el matraz para monitorear la reacción.
   • Para una titulación más precisa, necesita monitorear el pH y el potencial como se mencionó, registrando las lecturas después de agregar el titulante en pequeños incrementos fijos. Trace el pH o el potencial con el volumen de titulante agregado. Verá que la pendiente del gráfico cambia muy rápidamente en el punto de equivalencia de la reacción.

5. 

   Reducir la velocidad de titulación. A medida que la reacción se acerca al punto final, disminuya la tasa de titulación gota a gota cada vez. Si está utilizando un indicador, los rayos de colores pueden aparecer más largos. Proceda lo más lento posible hasta que la última gota haga que la reacción cese exactamente allí. En cuanto al indicador, deberá notar el primer cambio de color duradero en la reacción.
   • Registre el volumen final en el tubo de la bureta. Restando esto del volumen de la solución inicial en el tubo de bureta, puede encontrar el volumen exacto de la solución de titulación utilizada.

6. 

   Calcula la masa del soluto en la solución. Utilice la ecuación química de la reacción entre el valorante y la solución para encontrar el número de moles de soluto en el matraz. Después de haber encontrado la cantidad de moles de soluto, divida por el volumen de solución en el matraz para encontrar la concentración molar de la solución, o convierta la cantidad de moles a gramos y divida por el volumen de solución para encontrar la concentración en g / L. . Esto requiere que tengas un conocimiento básico de química cuántica.
   • Por ejemplo, suponga que usamos 25 mL de NaOH 0.5 M para valorar la solución de HCl y el agua al punto equivalente. La solución de HCl tiene un volumen de 60 mL antes de la titulación. ¿Cuántos moles de HCl hay en solución?
   • Primero, veamos la ecuación química de la reacción entre NaOH y HCl: NaOH + HCl> H₂O + NaCl.
   • En este caso, un mol de NaOH reacciona con un mol de HCl para producir el producto (agua y NaCl). Dado que solo agrega suficiente NaOH para neutralizar todo el HCl, la cantidad de moles de NaOH utilizados en la reacción será la misma que la cantidad de moles de HCl en el matraz.
   • Encuentre la masa de NaOH en moles. 25 ml de NaOH = 0,025 L de NaOH x (0,5 mol de NaOH / 1 L) = 0,0125 mol de NaOH.
   • Dado que hemos deducido de la ecuación de reacción que el número de moles de NaOH usados ​​= el número de moles de HCl en solución, podemos concluir que hay 0.0125 moles de HCl en solución.

7. 

   Calcula la concentración de la solución. Ahora que conocemos la masa del soluto en solución, será fácil encontrar la concentración molar. Divida el número de moles de soluto en solución por el volumen de solución de prueba (no son volumen de solución del que está tomando muestras). ¡El resultado es la concentración molar de la solución!
   • Para encontrar la concentración molar del ejemplo anterior, simplemente divida el número de moles de HCl por el volumen de la solución en el matraz. 0.0125 mol de HCl x (1 / 0.060 L) = HCl 0,208 M.
   • Para convertir la concentración molar a g / L, ppm o un porcentaje, debe convertir el número molar del soluto en masa (use la masa molar de la mezcla de soluto). Para ppm y porcentajes, también debe convertir el volumen de la solución a masa (use un factor de conversión como densidad o simplemente pesar), luego multiplique por 10 o 10, respectivamente. con ppm y porcentajes.
   anuncio

Consejo

• Aunque los solutos y los solventes pueden existir en diferentes formas de materia (sólido, líquido, gas) cuando se separan, la solución formada después de disolver el soluto en el solvente tendrá la misma forma física. Solvente.
• Use solo plástico o cristalería al valorar.

Advertencia

• Utilice gafas y guantes durante la titulación.
• Tenga cuidado al trabajar con ácidos fuertes. Pruebe en una campana extractora cuando sea tóxico o al aire libre.