Unidades de Concentración.

Unidades de Concentración

Para caracterizar la cantidad de soluto contenida en una cierta cantidad de disolución, se emplean las unidades de concentración. Éstas pueden ser divididas en unidades físicas y en unidades químicas.

Unidades Físicas

      Las unidades físicas muestran la cantidad de masa o volumen del soluto contenido en una cantidad dada de disolución y son empleadas por los fabricantes para comercializar las disoluciones. Las unidades de concentración física más empleadas son: porcentaje en masa, porcentaje masa-volumen y porcentaje volumen-volumen.

Porcentaje en masa o porcentaje masa-masa (%m/m) representa la masa en gramos de soluto contenida en 100 g de disolución.

Porcentaje masa-volumen (%m/v) muestra la masa en gramos de soluto contenida en 100 ml de disolución a una temperatura estándar de 25 °C. En algunos antiácidos comerciales se puede observar en la etiqueta que las concentraciones de hidróxido de magnesio (Mg(OH)₂) y de hidróxido de aluminio (Al(OH)₃) son presentados de esta forma.

Porcentaje volumen-volumen (%v/v) señala el volumen de soluto contenido en 100 ml de disolución. Esta unidad se emplea cuando el soluto y el disolvente son líquidos y su disolución se comporta idealmente (sus volúmenes son aditivos). Un ejemplo del uso de esta unidad se encuentra en las disoluciones de peróxido de hidrógeno (H₂O₂) o agua oxigenada.

Unidades Químicas

Para el químico es más importante conocer cuántas unidades químicas de soluto se encuentran disueltos en una cantidad de disolución. La unidad de concentración química más empleada es la molaridad (M) que muestra la cantidad de moles de soluto (n) contenidos en un litro (L) de disolución.

Proceso de disolución

Disoluciones

Proceso de la disolución

El proceso de disolución es un proceso sencillo, consta de dos etapas: expansión del soluto y del disolvente y la interacción entre ambos.

En un inicio, las moléculas del soluto, así como las moléculas del disolvente se encuentran unidas entre sí por fuerzas de atracción intermoleculares. La expansión del soluto y el disolvente empieza al entrar en contacto el soluto con el disolvente, las moléculas del soluto y del disolvente comienzan a separarse para permitir que las moléculas se mezclen. Este proceso se produce en la superficie de contacto entre ambas y avanza hasta que todo el soluto y el disolvente se han expandido. Inmediatamente después de la expansión las moléculas del disolvente rodean a las moléculas del soluto interactuando entre sí en el proceso de interacción, que concluye cuando se obtiene la mezcla homogénea. En la siguiente figura se puede observar el proceso de disolución de un tinte en un disolvente incoloro.

Se debe señalar que la separación de las moléculas del soluto y del disolvente en la etapa de expansión, consume energía (proceso endotérmico) y la etapa de interacción soluto-disolvente libera energía (proceso exotérmico). El balance final entre ambas etapas va a definir si el proceso de disolución es endotérmico o es exotérmico, el cuál es de mucha importancia para saber qué factores favorecen el proceso.

La solubilidad es la cantidad máxima en masa de soluto que se puede disolver en una cierta cantidad de disolvente (generalmente se toma 100g de disolvente puro). La solubilidad se ve afectada por la temperatura del disolvente, de tal manera que si el proceso de disolución es endotérmico una mayor temperatura del disolvente favorece la solubilidad, la cual aumenta con la temperatura. En el caso de procesos exotérmicos la solubilidad aumenta generalmente si la temperatura del disolvente es menor. En las siguientes figuras se pueden apreciar las curvas de solubilidad de algunas sustancias en agua a diferentes temperaturas.

En el caso de gases disueltos en un líquido, la solubilidad de estos siempre disminuye a medida que aumenta la temperatura, porque una alta temperatura favorece el estado gaseoso.

Para comprobar lo anterior le propongo las siguientes experiencias:

a)      en una pequeña olla coloque una pequeña cantidad de agua y añada pequeñas porciones de sal común (NaCL), revolviendo con una cuchara hasta notar que la última porción de sal agregada por más que agite no se disuelve. Luego coloque la olla al fuego y observe que ocurre con los cristales de sal que no se disolvieron.

b)      En una botella de refresco plástica de 2 litros, agregue agua del chorro hasta la mitad de la misma. Déjela reposar abierta por espacio de una hora, debido a que la grifería moderna posee aireadores que mezclan aire con el agua para aumentar el volumen y usar una menor cantidad de agua. Cierre bien la botella y métela a la nevera por un par de horas. Pasado ese tiempo observe si se ha producido un cambio en el volumen de la botella.

Para finalizar con el tema, en la próxima entrada se señalaran las principales unidades de concentración empleadas en las disoluciones.

Disoluciones (Conceptos Básicos)

Disoluciones

Este blog está orientado en fortalecer el aprendizaje de las disoluciones por parte de los estudiantes del primer semestre de ingeniería de la UNEXPO Vicerrectorado Luis Caballero Mejías Caracas. Se ha dividido el tema en tres entradas: conceptos básicos, el proceso de la disolución y unidades de concentración.

Conceptos Básicos

Una disolución es una mezcla homogénea a nivel atómico o molecular, constituida por una sustancia que se encuentra en mayor proporción, llamada disolvente y una o más sustancias llamadas soluto. En una disolución acuosa el disolvente es el agua sin importar la proporción en que se encuentre dentro de la disolución.

Los átomos o moléculas del solvente y del soluto interactúan mediante fuerzas de atracción intermoleculares. Las cuales pueden ser de cuatro tipos:

-         Puente de Hidrógeno

-         Dipolo – Dipolo

-         Ion – Dipolo

-         Fuerzas de dispersión de London

El Puente de Hidrógeno se produce cuando el soluto y el disolvente poseen dentro de su estructura molecular, grupos funcionales del tipo H-F, H-O y H-N. Un ejemplo de esta interacción es el etanol (CH₃CH₂OH) con el agua (H₂O) o el amoniaco (NH₃) con el agua.

El Dipolo-Dipolo se produce entre dos moléculas poseen un momento dipolar (μ). Por ejemplo el agua y el cloro metano (CH₃Cl).

El Ion-Dipolo se produce cuando una sustancia iónica se disuelve en un disolvente polar, como el cloruro de sodio (NaCl) en agua. En donde los iones Na⁺ y Cl^- interactúan con los lados negativos y positivos de la molécula del agua.

Por último, las fuerzas de dispersión de London actúan en aquellas moléculas que no poseen momentos dipolares. Ejemplo: butano (CH₃-(CH₂)₂-CH₃) o tetracloruro de carbono (CCl₄)

En la próxima entrada se hablará del proceso de disolución.