UNIDADES FISICAS DE CONCENTRACION

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Concentración en términos cualitativos

La concentración de las disoluciones en términos cualitativos, también llamados empíricos, no toma en cuenta cuantitativamente (numéricamente) la cantidad exacta de soluto y disolvente presentes, y dependiendo de su proporción la concentración se clasifica como sigue:

Diluida o concentrada

A menudo en el lenguaje informal, no técnico, la concentración se describe de una manera cualitativa, con el uso de adjetivos como "diluido" o "débil" para las disoluciones de concentración relativamente baja, y de otros como "concentrado" o "fuerte" para las disoluciones de concentración relativamente alta. En una mezcla, esos términos relacionan la cantidad de una sustancia con la intensidad observable de los efectos o propiedades, como el color, sabor, olor, viscosidad, conductividad eléctrica, etc, causados por esa sustancia. Por ejemplo, la concentración de un café puede determinarse por la intensidad de su color y sabor, la de una limonada por su sabor y olor, la del agua azucarada por su sabor. Una regla práctica es que cuanto más concentrada es una disolución cromática, generalmente más intensamente coloreada está.
Dependiendo de la proporción de soluto con respecto al disolvente, una disolución puede estar diluida o concentrada:
Disolución diluida: Es aquella en donde la cantidad de soluto está en una pequeña proporción en un volumen determinado.
Disolución concentrada: Es la que tiene una cantidad considerable de soluto en un volumen determinado. Las soluciones saturadas y sobresaturadas son altamente concentradas.

Insaturada, saturada o sobresaturada

La concentración de una disolución puede clasificarse, en términos de la solubilidad. Dependiendo de si el soluto está disuelto en el disolvente en la máxima cantidad posible, o menor, o mayor a esta cantidad, para una temperatura y presión dados:
Disolución insaturada: Es la disolución que tiene una menor cantidad de soluto que el máximo que pudiera contener a una temperatura y presión determinadas.
Disolución saturada: Es la que tiene la máxima cantidad de soluto que puede contener a una temperatura y presión determinadas. Una vez que la disolución está saturada ésta no disuelve más soluto. En ellas existe un equilibrio entre el soluto y el disolvente.
Disolución sobresaturada: Es la que contiene un exceso de soluto a una temperatura y presión determinadas (tiene más soluto que el máximo permitido en una disolución saturada). Cuando se calienta una disolución saturada, se le puede disolver una mayor cantidad de soluto. Si esta disolución se enfría lentamente, puede mantener disuelto este soluto en exceso si no se le perturba. Sin embargo, la disolución sobresaturada es inestable, y con cualquier perturbación, como por ejemplo, un movimiento brusco, o golpes suaves en el recipiente que la contiene, el soluto en exceso inmediatamente se precipitará, quedando entonces como una solución saturada.

Concentración en términos cuantitativos

Para usos científicos o técnicos, una apreciación cualitativa de la concentración casi nunca es suficiente, por lo tanto las medidas cuantitativas son necesarias para describir la concentración.
A diferencia de las concentraciones expresadas de una manera cualitativa o empírica, las concentraciones expresadas en términos cuantitativos o valorativos toman en cuenta de una manera muy precisa las proporciones entre las cantidades de soluto y disolvente que se están utilizando en una disolución. Este tipo de clasificación de las concentraciones es muy utilizada en la industria, los procedimientos químicos, en la farmacia, la ciencia, etc, ya que en todos ellos es necesario mediciones muy precisas de las concentraciones de los productos.
Hay un número de diferentes maneras de expresar la concentración cuantitativamente. Los más comunes son listados abajo. Se basan en la masa, el volumen, o ambos. Dependiendo en lo que están basados no es siempre trivial convertir una medida a la otra, porque el conocimiento de la densidad pudo ser necesario hacer ello. Ocasionalmente esta información puede no estar disponible, particularmente si la temperatura varía.
En términos cuantitativos (o valorativos), la concentración de la disolución puede expresarse como:
Porcentaje peso-peso (% p/p)
Porcentaje volumen-volumen (% V/V)
Porcentaje peso-volumen (% p/V)
Molaridad
Molalidad
Normalidad
Fracción molar
En concentraciones muy pequeñas:
Partes por millón (PPM)
Partes por billón (PPB)
Partes por trillón (PPT)
Otras:
Densidad
Nombres propios
En el Sistema Internacional de Unidades (SI) se emplean las unidades mol·m-3.

Porcentaje masa-masa, volumen-volumen y masa-volumen

Porcentaje peso-peso(% p/p)

Se define como la masa de soluto (sustancia que se disuelve) por cada 100 unidades de masa de la disolución:

%masa = masa del soluto x100 /masa de solucion

Por ejemplo, si se disuelven 20 g de azúcar en 80 g de agua, el porcentaje en masa será: 100·20/(80+20)=20% o, para distinguirlo de otros porcentajes, 20% m/m (en inglés, w/w).

Porcentaje volumen-volumen (% V/V)

Expresa el volumen de soluto por cada cien unidades de volumen de la disolución. Se suele usar para mezclas líquidas o gaseosas, en las que el volumen es un parámetro importante a tener en cuenta. Es decir, el porcentaje que representa el soluto en el volumen total de la disolución. Suele expresarse simplificadamente como «% v/v».

%volumen =mililitros del soluto x100/mililitros de solucion

Por ejemplo, si se tiene una disolución del 20% en volumen (20% v/v) de alcohol en agua quiere decir que hay 20 mL de alcohol por cada 100 mL de disolución.
La graduación alcohólica de las bebidas se expresa precisamente así: un vino de 12 grados (12°) tiene un 12% (v/v) de alcohol.

Porcentaje peso-volumen (% p/V)

Se pueden usar también las mismas unidades que para medir la densidad aunque no conviene confundir ambos conceptos. La densidad de la mezcla es la masa de la disolución dividida por el volumen de ésta, mientras que la concentración en dichas unidades es la masa de soluto dividida por el volumen de la disolución. Se suelen usar gramos por litro (g/L) y a veces se expresa como «% m/v».
%peso-volumen=gramos del soluto(g) x 100/mililitros de disolucion(mL)

Partes por millón

Partes por millón (abreviado como ppm) es la unidad empleada usualmente para valorar la presencia de elementos en pequeñas cantidades (traza) en una mezcla. Generalmente suele referirse a porcentajes en masa en el caso de sólidos y en volumen en el caso de gases. También se puede definir como «la cantidad de materia contenida en una parte sobre un total de un millón de partes».
Ejemplo:
Supongamos que tenemos un cubo homogéneo de un metro de arista, cuyo volumen es un metro cúbico. Si lo dividimos en «cubitos» de un centímetro de lado, obtendríamos un millón de «cubitos» de un centímetro cúbico). Si tomamos uno de esos «cubitos», del millón total de «cubitos», tendríamos una parte por millón.
Técnicamente, 1 ppm corresponde a 1 µg/g, 1 mg/kg o (en el caso del agua) 1 mg/L.

ppm=mg soluto/kg solucion

ppm=mg soluto/L solucion

Ejemplo :Una muestra de agua de 500 mL tiene 4 mg de F.Cuantos ppm de fluoruro hay en la mustra.

Convirtiendo los mL a L y aplicando la ecuacion, se tiene :

ppm=4mg F/0.5 L=8 ppm

Molaridad

La molaridad (M), o concentración molar, es el número de moles de soluto por cada litro de disolución. Por ejemplo, si se disuelven 0,5 moles de soluto en 1000 mL de disolución, se tiene una concentración de ese soluto de 0,5 M (0,5 molar). Para preparar una disolución de esta concentración habitualmente se disuelve primero el soluto en un volumen menor, por ejemplo 300 mL, y se traslada esa disolución a un matraz aforado, para después enrasarlo con más disolvente hasta los 1000 mL.

M=moles de soluto/litros de solucion

Es el método más común de expresar la concentración en química, sobre todo cuando se trabaja con reacciones químicas y relaciones estequiométricas. Sin embargo, este proceso tiene el inconveniente de que el volumen cambia con la temperatura.
Se representa también como: M = n / V, en donde "n" son los moles de soluto y "V" es el volumen de la disolución expresado en litros.

Ejemplo: ¿Cual es la molaridad de una solucion que posee 3 moles de NaOH en 2 L de solucion?

M=n/2 L

M=3 moles/2 L=1.5 moles/litros o simplemente M=1.5 M

peso equivalente

En química, un equivalente es la unidad de masa que representa a la mínima unidad que puede reaccionar. Por esto hay distintos tipos de equivalentes, según el tipo de reacción en el que interviene la sustancia formadora. Otra forma de definir al equivalente de una sustancia es como la masa de dicha sustancia dividida por su peso equivalente.
La masa equivalente es la masa molecular de la sustancia dividido entre el número de protones (si es un ácido), el número de hidroxilos (si es una base), el número de ligandos (si es una especie formadora de complejos), o el número de electrones que intercambia (si es un par redox).

1 equivalente=peso molecular/C

Ejemplo:calcule el peso de un equivalente de HCL.

Como el HCL solo tiene un proton, es un acido monoprotico y su peso equivalente, es :

1 eq HCL=36.5 g/1 eq=36.5 g

Normalidad

Es otra unidad de concentracion muy util para calculos quimicos, particularmente en analitica. se representa por la letra N y se define como el numero de equivalentes gramo de soluto por cada litro de solucion.

N=numero de equivalentes gramo de soluto/litros de solucion

Ejemplo: ¿cual es la normalidad de una solucion de HCL que tiene 0.2 equivalentes del acido en 2 litros de solucion?

N=0.2 equivalentes/2 L=0.1 equivalentes por litro o 0.1 N

Fracción molar

Es el cociente entre el numero de moles de un componente de una mezcla y el numero total de moles de todos los componentes. La fraccion molar se representa con la letra X

fraccion molar del soluto Xa=na/na+nb

fraccion molar del solvente Xb=nb/na+nb

Molalidad

La molalidad (m) es el número de moles de soluto por kilogramo de solvente .Para preparar disoluciones de una determinada molalidad, no se emplea un matraz aforado como en el caso de la molaridad, sino que se puede hacer en un vaso de precipitados y pesando con una balanza analítica, previo peso del vaso vacío para poderle restar el correspondiente valor.

m= numero de moles del soluto/kilograma de solventes

La principal ventaja de este método de medida respecto a la molaridad es que como el volumen de una disolución depende de la temperatura y de la presión, cuando éstas cambian, el volumen cambia con ellas. Gracias a que la molalidad no está en función del volumen, es independiente de la temperatura y la presión, y puede medirse con mayor precisión.
Es menos empleada que la molaridad pero igual de importante.

Ejemplo: calcule la molalidad de una solucion que tiene 0.1 moles de NaCl en 0.2 Kg de agua.

m=0.1 moles/0.2 kg=0.5 m

(jovenes aqui esta toda la teoria y algunos ejercicios resueltos por favor pasen la teoria y ejercicios al cuaderno de las siuientes tematicas :VOLUME-VOLUME v/v,PARTES POR MILLON ppm,MOLARIDAD M, PESO EQUIVALENTE eq. El resto de temas lo trabajamos despues recuerden que son 8 dias sin dar clases asi que por favor tarbajen juiciosos.Nos vemos en el salon el viernes)