1. Calculo de Concentraciones

8/18/2019 1. Calculo de Concentraciones

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GRADO EN INGENIERÍA QUÍMICA.

QUÍMICA ANALÍTICA 1º A.

PROBLEMAS CÁLCULO DE CONCENTRACIONES Y PREPARACIÓN DE DISOLUCIONES

EJEMPLO 1: Calcular la concentración mo lar de una diso lución que con tiene 3 g deNa 2 CO 3 en 100 mL de la misma.

Primero se calcula el número de moles que hay en 3 g de Na 2CO 3:

moles0.0283CONag106

CONamolCONag3

32

3232

Después, teniendo en cuenta el volumen de disolución preparado:

M0.283moles/L0.283disol.demL100

1000mL/LNademoles0.0283 2 3CO

o bien:

0.283Mmoles/L0.283disdemL100

mL/L1000CONag106

CONamolCONag3

32

3232

- Molarid ad (M): Número de moles de una sustancia (soluto) por litro de disolución.

EJEMPLO 2: Calcular la con centr ación analítica de una diso luc ión que conti ene 3 g de ác ido ac ético en 100 mL de diso lución :

- Con cen trac ión analític a , entendiendo por ésta, la de la disolución tal como se preparóinicialmente, independientemente de los productos que haya al final.

M0.49mL100

1000mL/LCOOHCHg60COOHCHmol

COOHCHg33

33

EJEMPLO 3: a) Calcular la concentración m olar de cloru ro sódico en el agua de bebidasabiendo q ue puede contener un os 30 mg d e sal en 100 mL de agua. b) Si el cloruropo tásic o s e encu entr a en el agu a de bebi da en u na co nc entr ación an alític a de 0.002 M,calcular los gramo s de c loruro potásico que teóricamente hay en 50.0 mL de agua d ebebida.

Puesto que se trata de un electrolito fuerte, calcular la molaridad de la disolución implicacalcular la molaridad analítica y determinar el número de moles por litro que hay en la misma,teniendo en cuenta que el P M del NaCl es 58.443 g/mol, se llega a:


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a) M5.13x10 3NaClg58.443

NaClmol1mg1000

g1L1

mL1000mL100NaClmg30

b) La masa molecular del cloruro potásico es 74.551 g/mol, luego el número de gramos en50.0 mL será:

g7.45x10KCldegramos 3mL50.0mL1000

L1

KClmol

KClg74.551

L1

KClmoles0.002 en 50 mL

Expresión de la concentración en % (tanto por ciento)

Existen diferentes formas de expresar la concentración en tanto por ciento, dependiendode si se trata de una muestra sólida, de una disolución, o de un gas. También depende de si nos

referimos a volúmenes o masas.

% (m/m)

equivalente a %(p/p)1, se refiere a los gramos de analito que hay en 100 g de muestra

100muestralademasa

componentedelmasa%(m/m)

% (m/v)

, se refiere a los gramos de analito que hay en 100 mL de muestra líquida (disolución)

100(mL)disolucióndevolumen

componentedegramos(p/v)%

% (v/v)

El porcentaje en volumen suele usarse para especificar la concentración de una disoluciónpreparada al diluir un compuesto líquido puro con otro líquido. Se refiere a los mililitros de analitolíquido que hay en 100 mL de muestra líquida (disolución)

1 Es más correcto utilizar el término masa, ya que el peso es una fuerza. No obstante, muchas veces se usa el término peso.


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Así, una disolución acuosa de metanol al 5%(v/v) indica que se ha preparado diluyendo 5 mL demetanol puro con agua hasta obtener un volumen final de 100 mL.

EJEMPLO 4: Calcular la concentración, expresada en p orcentaje en peso, de u nadis olu ción ob tenid a al diso lver 1.90 g de perm anganato pot ásico en 100 g de agua.

La masa de la disolución será de 101.90 g (100 g de disolvente + 1.90 g de soluto), por tanto:

EJEM PLO 5: a) ¿Cuál es el p or cen taje (m/v) d e K + en una diso lución acuosa qu e tiene 35mg de K + por mL ?; b) ¿Cuantos gr amos d e KCl deben pesarse para preparar 250 mL d e

esta disolución?

a) Porcentaje (m/v): Kde(m/v)%3.5mL100mg10g1

mLKmg35

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b) Preparación de la disolución

A partir del porcentaje m/v de K + y teniendo en cuenta el P M de la sal:

KClg16.68KClmol

KClg74.551KmolKClmol

Kg39.089Kmol

mL250mL100Kg3.5

se deduce que se deben pesar 16.7 g de KCl, disolverlos en un pequeño volumen de agua,llevarlos a un matraz aforado de 250 cc y posteriormente enrasar con agua.

EJEMPLO 6 : El análisis d e una m uestr a de cereales qu e pesa 1.0235 g ind ica qu econ tiene 0.0345 g de nitrógeno . ¿Cuál es el con tenid o d e nitrógeno ex presad o en%(m/m)?

Para hacer en casa


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Expresión de la concentración en ppm, ppb y ppt

En el caso de concentraciones muy pequeñas, se suele expresar la concentración enpartes por millón, si bien hay que distinguir si se trata de una muestra sólida, líquida o gaseosa.

a) Para el caso de una disolución

Parte por millón

Parte por billón

1 ppm = 1000 ppb

b) Para el caso de un sólido

1 ppm = 1000 ppb

Partes por trillón (ppt)

Son los gramos de componente por cada 10 12 g del total.

1210)disolución(omuestrademasa

componentedemasappt

c) Para el caso de un gas

1 ppm = 1 µL/L


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EJEMPLO 7: La determinación de Cu en u na mu estra de pescado ind icó que 0.345 g depes cad o c on tenían 0.00025 g del elem ento . ¿Cuál es co nc entr ación d e Cu en la m ues traexpresada en: a) ppm, b) ppb y c) ppt?

a) Partes por millón (ppm)

b) Partes por billón (ppb)

ppb72500099 10pescadodeg0.345

Cudeg0.0002510

pescadodegCudeg

c) Partes por trillón (ppt)

ppt7.25x10 81212 10pescadodeg0.345

Cudeg0.0002510

pescadodegCudeg

EJEMPLO 8: Expresar en p pm (partes p or m illón) la conc entración de Ca (II) contenidaen las s iguientes d isolucion es: a) Disolución al 0.00035 % (m/v); b) Disolu ción de nitratocálci co al 0.0005 % (m/v ); c) Diso lu ción d e clor ur o c álci co hi drat ado al 0.003 % (m/v).

a) Disolución al 0.00035 % (m/v) de Ca(II)

Ca(II)deppm3.5μg/mL3.5Ca(II)g1

Ca(II)g10dismL100Ca(II)g0.00035 6

b) Disolución de Ca(NO 3)2 al 0.0005 % (m/v)

ppm1.22μg/mL1.22

Cag1Cag10

CamolCag40.08

)Ca(NOmolCamol

)Ca(NOg164.089)Ca(NOmol

dismL100)Ca(NOg0.0005 6

2323

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c) disolución de CaCl 2 · 2H 2O al 0.003 % (m/v)


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ppm8.18μg/mL8.18Cag1

Cag10Camol

Cag40.08

O2HCaClmolCamol

O2HCaClg146.986O2HCaClmol

dismL100O2HCaClg0.003

6

2222

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Problemas propuestos

1. a) El agua de mar contiene normalmente 2.7 g de NaCl por 100 ml de agua. ¿Cuál es lamolaridad del ClNa en el océano?b) El MgCl 2 se encuentra en el océano en una concentración 0.054 M. ¿Cuántos gramos deMgCl 2 hay en 25 ml de agua de mar?

2. ¿Cuántos mililitros de etanol puro habrá que tomar para preparar 250 ml de una disolución deetanol al 80 % (m/v)? Densidad del etanol puro, 0.810 g/ml.

3. ¿Si la concentración de un gas contaminante en el aire es de 8 ppm, cuántos moles de dichogas habrá en condiciones normales en un metro cúbico de aire?

4. a) Hallar la molaridad y la molalidad de una disolución de HCl del 37 %(m/m), sabiendo que sudensidad es de 1.19 g/ml.

b) ¿Cómo podemos preparar 250 ml de HCl 3M a partir de la disolución anterior?

5. La concentración del hidrocarburo C 29H60 en agua de lluvia es 34 ppb. Expresar dichaconcentración en molaridad.

6. a) ¿Cuántos gramos de CuSO 4.5H 2O deben disolverse en un matraz de 500 ml para prepararuna disolución 8.00 mM de Cu 2+?

b) ¿Cómo se pueden preparar 100 ml de una disolución de 10 ppb (parte por billón = µg/l) a

partir de la disolución anterior?

7. La densidad del hidróxido amónico concentrado es 0.899 g/ml y su pureza del 28%(m/m) enNH3. ¿Cómo se prepararían 500 ml de NH 3 0.250 M?

8. ¿Cuántos gramos de hidróxido sódico de 50 % de pureza se tienen que diluir a un litro paraobtener una disolución de NaOH 0.10 M?


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9. Sabiendo que el ácido sulfúrico concentrado tiene una pureza del 98 %(m/m) y una densidadde 1.8 g/ml:

a) ¿Cuál es su molaridad?

b) ¿Cuántos ml de este reactivo se deben diluir a 1 litro para obtener ácido sulfúrico

1M?

c) ¿Cuál es la concentración de protones de esta disolución?

10. ¿Cómo se preparan, a partir de NaF sólido, 500 ml de una disolución de fluoruro sódico quecontenga 1000 ppm de ión fluoruro?

11. El ácido clorhídrico concentrado tiene una pureza del 37 %(m/m) y una densidad de 1.184g/ml. ¿Cuál es su molaridad?

12. ¿Cómo podemos preparar 100 ml de una disolución de HCl 0.2 M a partir del HClconcentrado del problema anterior?

13. ¿Cuál es el volumen máximo de disolución de hipoclorito sódico 0.25 M que se puede preparardiluyendo 1.0 l de una disolución 0.80 M de dicha sal?

14. Si un colutorio bucal pone en la etiqueta que en su composición contiene 0.05 g de Fluorurosódico por cada 100 ml. ¿Cuál es la concentración de fluoruro, expresada en ppm?

15. Si disponemos de una disolución de sulfato cúprico 1M. ¿Cómo podríamos preparar 250 ml deCu 2+ conteniendo 20 ppm de cobre?

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