Disoluciones y unidades físicas de concentración
Objetivo. Distinguir una mezcla homogénea de una heterogénea. Identificar el soluto y el solvente de una disolución. Calcular la concentración en % m/m, % m/v y % v/v.
para partir
La Lista Modelo de Medicamentos Esenciales de la OMS incluye el suero fisiológico, una disolución de cloruro de sodio al 0,9 % que se inyecta directamente en la sangre. ¿Cuántos gramos de sal lleva una bolsa de 500 mL de suero?
Mezclas, disoluciones y las tres unidades físicas de concentración, con problemas.
Sondeo — Cuando el azúcar se disuelve en agua, desaparece, y por eso el vaso pesa menos que el agua y el azúcar por separado.
Sondeo — El aire es una disolución, aunque no tenga ningún líquido.
Mezclas y disoluciones
Una mezcla reúne dos o más sustancias que conservan su identidad química. Si su composición es igual en toda la muestra y no se distinguen fases, es homogénea; si se ven dos o más fases, es heterogénea.
Una disolución es una mezcla homogénea. El componente en mayor proporción es el solvente y el que está disperso en él es el soluto. Cuando el solvente es agua, la disolución es acuosa.
| Mezcla | Tipo | Soluto | Solvente |
|---|---|---|---|
| Suero fisiológico | Homogénea (disolución) | Cloruro de sodio | Agua |
| Aire | Homogénea (disolución) | O₂, Ar, CO₂ | N₂ |
| Bronce | Homogénea (disolución) | Estaño | Cobre |
| Agua con aceite | Heterogénea | — | — |
| Arena con agua | Heterogénea | — | — |
Sí. Las aleaciones como el bronce y el acero son disoluciones sólidas: los átomos del soluto quedan repartidos de forma uniforme entre los del metal que actúa como solvente.
¿Cuál de estas mezclas es una disolución?
Une cada disolución con su soluto.
Toca un término y luego su definición para emparejarlos.
Unidades físicas de concentración
La concentración es la cantidad de soluto que hay en una cantidad dada de disolución. Las unidades físicas usan solo masa y volumen, sin moles.
| Unidad | Fórmula | Significado |
|---|---|---|
| % m/m | (masa de soluto / masa de disolución) × 100 | gramos de soluto en 100 g de disolución |
| % m/v | (masa de soluto en g / volumen de disolución en mL) × 100 | gramos de soluto en 100 mL de disolución |
| % v/v | (volumen de soluto / volumen de disolución) × 100 | mL de soluto en 100 mL de disolución |
masa de disolución = masa de soluto + masa de solvente
Si el volumen está en litros, se pasa a mililitros antes de calcular el % m/v o el % v/v (1 L = 1000 mL).
Es común dividir por la masa del solvente. Eso es incorrecto, porque el denominador es siempre la disolución completa, soluto incluido.
No. La mezcla mide algo menos de 100 mL, porque las moléculas de etanol y de agua se acomodan entre sí. Las masas se suman y los volúmenes no siempre, y por eso el % v/v se calcula con el volumen medido de la disolución.
EJEMPLO RESUELTO · Dos casos. (1) Se disuelven 20 g de NaCl en 180 g de agua. Calcula el % m/m. (2) Una bolsa de suero fisiológico contiene 500 mL al 0,9 % m/v. Calcula la masa de NaCl que contiene.
- (1) Masa de disolución = 20 g + 180 g = 200 g.
- (1) % m/m = (20 / 200) × 100 = 10 %. Hay 10 g de sal en cada 100 g de disolución.
- (2) 0,9 % m/v significa 0,9 g de NaCl en cada 100 mL de disolución.
- (2) Despeje: masa = (0,9 × 500) / 100 = 4,5 g de NaCl.
Resultado: (1) 10 % m/m. (2) La bolsa de 500 mL contiene 4,5 g de NaCl.
COMPLETA LA RESOLUCIÓN · Se disuelven 15 g de azúcar en 135 g de agua. Calcula el % m/m de la disolución. El primer paso está hecho.
- 1) Masa de disolución = 15 g + 135 g = 150 g.
- 2) Completa: % m/m = (15 / 150) × 100.
Resultado: 10 % m/m.
AHORA SOLO. Elige uno. (a) Un vinagre contiene 30 mL de ácido acético en 600 mL de disolución. Calcula su % v/v. (b) Se preparan 250 mL de disolución con 12,5 g de glucosa. Calcula su % m/v.
- (a) % v/v = (30 / 600) × 100 = 5 %. Hay 5 mL de ácido acético en cada 100 mL de vinagre.
- (b) % m/v = (12,5 / 250) × 100 = 5 %. Hay 5 g de glucosa en cada 100 mL de disolución.
Resultado: (a) 5 % v/v. (b) 5 % m/v.
Se disuelven 25 g de nitrato de potasio en 100 g de agua. ¿Cuál es el % m/m de la disolución?
¿Cuántos gramos de soluto hay en 200 g de una disolución al 15 % m/m?
Un frasco de alcohol desinfectante dice 70 % v/v. ¿Qué afirmación es correcta para 250 mL de ese alcohol?
Completa con los términos de la clase.
Una disolución es una mezcla . El componente que está en mayor proporción es el y el que está disperso en él es el . La masa de la disolución es la suma de la masa del soluto y la del . Una concentración de 5 % m/v indica 5 g de soluto en mL de disolución.
Un estudiante tiene 100 mL de una disolución de NaCl al 10 % m/v y le agrega 100 mL de agua. Afirma que la concentración sigue siendo 10 %, porque la cantidad de sal no cambió. Evalúa su razonamiento y calcula la concentración final en % m/v. Considera que el volumen final es 200 mL.
síntesis
Para cerrar
Una bolsa de 500 mL de suero fisiológico al 0,9 % m/v contiene 4,5 g de cloruro de sodio, porque cada 100 mL de disolución llevan 0,9 g de sal. La concentración se informa en % m/v porque el suero se mide y se administra por volumen.
Las tres unidades físicas comparan la cantidad de soluto con la disolución completa: en masa (% m/m), en masa por volumen (% m/v) o en volumen (% v/v).
Piensa sobre tu aprendizaje
- ¿En qué se diferencia el denominador del % m/m del denominador del % m/v?
- Si un compañero divide por la masa del agua en vez de la masa de la disolución, ¿cómo le mostrarías el error con un ejemplo?
- ¿Qué rótulo de un producto de tu casa trae una concentración en porcentaje? ¿Qué unidad usa?
referencias
Bibliografía
- 01Organización Mundial de la Salud. WHO Model List of Essential Medicines: Sodium chloride, injectable solution 0.9 % isotonic. https://list.essentialmeds.org/recommendations/331
- 02Flowers, P., Theopold, K., Langley, R. & Robinson, W. (2019). Chemistry 2e, cap. 3.5 Other Units for Solution Concentrations. OpenStax. https://openstax.org/books/chemistry-2e/pages/3-5-other-units-for-solution-concentrations
- 03Ministerio de Educación de Chile (2019). Programa de Estudio Química, Formación Diferenciada.