Las disoluciones
En la droguería de tu barrio, el alcohol dice «70 % vol», el agua oxigenada «3 % en masa» y el suero oral «3,5 g/L». Todos indican cuánto soluto hay, pero con unidades distintas. En el laboratorio del colegio tampoco se «echa un poco de sal»: se pesa y se enrasa hasta una marca. En este apartado vas a ver tres formas de medir cuánto hay disuelto, cómo pasar de una a otra, cómo se prepara una solución y qué pasa al mezclarla o diluirla. Al final volvemos a la pregunta: ¿por qué hay tantas formas de expresar lo mismo?
Tres formas de expresar la concentración
Una misma solución se puede describir de varias maneras, según qué dos cantidades se comparen. Las tres principales son % en masa, g/L y % en volumen; además existe el % m/v, que verás más abajo. En Colombia se dice «solución» y «solvente» (en otros países, «disolución» y «disolvente»).
Para abonar las matas del balcón, Nora disuelve $30\ \text{g}$ de abono soluble en agua hasta completar $2\ \text{L}$ de disolución. La concentración en masa se calcula…
Para abonar las matas del balcón, Nora disuelve $30\ \text{g}$ de abono soluble en agua hasta completar $2\ \text{L}$ de disolución. La concentración en masa se calcula dividiendo los gramos de soluto entre los litros de disolución. ¿Cuál es la concentración del abono, en $\text{g/L}$?
Para limpiar la plata, Julia prepara una disolución con $40\ \text{g}$ de bicarbonato de sodio en $360\ \text{g}$ de agua. a) ¿Qué masa total de disolución obtiene? b)…
Para limpiar la plata, Julia prepara una disolución con $40\ \text{g}$ de bicarbonato de sodio en $360\ \text{g}$ de agua.
- a) ¿Qué masa total de disolución obtiene?
- b) Calcula su porcentaje en masa de bicarbonato.
Para un experimento de cristalización debes preparar $400\ \text{g}$ de una disolución de nitrato de potasio al $8\ \%$ en masa. a) ¿Cuántos gramos de nitrato de potasio…
Para un experimento de cristalización debes preparar $400\ \text{g}$ de una disolución de nitrato de potasio al $8\ \%$ en masa.
- a) ¿Cuántos gramos de nitrato de potasio y cuántos gramos de agua debes pesar?
- b) Describe cómo prepararías la disolución y explica por qué esta vez no necesitas balón aforado ni enrasar.
- c) Después añades $100\ \text{g}$ más de agua. ¿Cuál es el nuevo porcentaje en masa?
Preparar una solución en el laboratorio
Calcular la concentración es solo la mitad del trabajo: hay que materializarla con instrumentos concretos.
En el laboratorio vas a preparar $250\ \text{mL}$ de una solución usando un balón aforado. Ordena estos pasos, que están desordenados, y explica cada uno con tus…
En el laboratorio vas a preparar $250\ \text{mL}$ de una solución usando un balón aforado. Ordena estos pasos, que están desordenados, y explica cada uno con tus palabras:
- a) Enrasar con agua hasta la marca del cuello del balón.
- b) Pesar el soluto en la balanza.
- c) Disolver el soluto en un vaso de precipitados con un poco de agua.
- d) Pasar la solución al balón con ayuda de un embudo y completar con agua casi hasta la marca.
¿Qué significa exactamente «enrasar»?
Te encargan preparar $500\ \text{mL}$ de una disolución de sulfato de cobre de $8\ \text{g/L}$. a) ¿Cuántos gramos de sulfato de cobre debes pesar? b) Describe cómo…
Te encargan preparar $500\ \text{mL}$ de una disolución de sulfato de cobre de $8\ \text{g/L}$.
- a) ¿Cuántos gramos de sulfato de cobre debes pesar?
- b) Describe cómo prepararías la disolución en el laboratorio, nombrando el material que usarías (balanza, vaso de precipitados, embudo, balón aforado de $500\ \text{mL}$…) y en qué momento enrasas.
Tres compañeros preparan cada uno $250\ \text{mL}$ de una disolución de $10\ \text{g/L}$ pesando $2,5\ \text{g}$ de sal, pero cada uno comete un error: a) Ioana no tara…
Tres compañeros preparan cada uno $250\ \text{mL}$ de una disolución de $10\ \text{g/L}$ pesando $2,5\ \text{g}$ de sal, pero cada uno comete un error:
- a) Ioana no tara la balanza con el vidrio de reloj, así que en realidad pesa menos sal de la que cree.
- b) Bruno enrasa el balón aforado por encima de la marca del cuello.
- c) Carla pasa la disolución al balón aforado pero olvida recoger con un poco de agua los restos de sal que quedan pegados en el vaso.
Para cada caso, explica en qué consiste el error y razona si la concentración real de su disolución queda por encima, por debajo o igual que $10\ \text{g/L}$.
La densidad como puente
Una botella de ácido muriático (HCl comercial) dice «37 % en masa», pero en el laboratorio se mide con probeta en mililitros. ¿Cuántos gramos de ácido hay en cada mililitro? Hace falta la densidad $\rho$ de la solución, que relaciona masa y volumen.
El aire es una solución de gases, con el nitrógeno como solvente (el componente mayoritario). Si en $10\ \text{L}$ de aire el $21\ \%$ es oxígeno, hay $10 \cdot 0{,}21 = 2{,}1\ \text{L}$ de oxígeno.
El aire seco es una disolución de gases: un $78\ \%$ de nitrógeno, un $21\ \%$ de oxígeno y un $1\ \%$ de argón y otros gases, en volumen. La figura resume esa…
El aire seco es una disolución de gases: un $78\ \%$ de nitrógeno, un $21\ \%$ de oxígeno y un $1\ \%$ de argón y otros gases, en volumen. La figura resume esa composición.
- a) ¿Cuál es el disolvente del aire? Razona tu respuesta.
- b) ¿Cuántos litros de oxígeno hay, aproximadamente, en $10\ \text{L}$ de aire?
Un desinfectante de superficies indica en la etiqueta «alcohol al $70\ \%$ en volumen». ¿Cuántos mililitros de alcohol contiene un envase de $250\ \text{mL}$ de ese…
Un desinfectante de superficies indica en la etiqueta «alcohol al $70\ \%$ en volumen». ¿Cuántos mililitros de alcohol contiene un envase de $250\ \text{mL}$ de ese desinfectante?
Una solución de sal tiene una densidad de $1,05\ \text{g/mL}$ y una concentración del $10\ \%$ en masa. a) ¿Qué masa tiene $1\ \text{L}$ de esa solución? b) ¿Cuántos…
Una solución de sal tiene una densidad de $1,05\ \text{g/mL}$ y una concentración del $10\ \%$ en masa.
- a) ¿Qué masa tiene $1\ \text{L}$ de esa solución?
- b) ¿Cuántos gramos de sal hay en ese litro?
- c) Expresa la concentración en $\text{g/L}$.
- d) ¿Es lo mismo una solución al $10\ \%$ en masa que una de $10\ \text{g/L}$? Razona la respuesta con los resultados anteriores.
Mezclar y diluir
Casi nunca se usa la solución tal como viene: se diluye o se mezcla con otra. Lo que se conserva es la masa de soluto, no la concentración.
Para trapear, diluyes $50\ \text{mL}$ de un blanqueador de $40\ \text{g/L}$ en agua hasta completar $2\ \text{L}$ de disolución. Observa el esquema de la dilución. a)…
Para trapear, diluyes $50\ \text{mL}$ de un blanqueador de $40\ \text{g/L}$ en agua hasta completar $2\ \text{L}$ de disolución. Observa el esquema de la dilución.
- a) ¿Cuántos gramos de hipoclorito llevan esos $50\ \text{mL}$ de blanqueador?
- b) ¿Cuál es la concentración de la disolución del balde, en $\text{g/L}$?
- c) Explica por qué la masa de hipoclorito no cambia al añadir agua, aunque la concentración sí.
Mezclas en un mismo recipiente $200\ \text{mL}$ de una disolución de sal de $30\ \text{g/L}$ con $300\ \text{mL}$ de otra disolución de sal de $10\ \text{g/L}$. Supón…
Mezclas en un mismo recipiente $200\ \text{mL}$ de una disolución de sal de $30\ \text{g/L}$ con $300\ \text{mL}$ de otra disolución de sal de $10\ \text{g/L}$. Supón que el volumen final es la suma de los dos. El esquema muestra la mezcla.
- a) ¿Cuántos gramos de sal aporta cada disolución?
- b) ¿Cuál es la concentración de la mezcla, en $\text{g/L}$?
- c) ¿Por qué la concentración final no es $20\ \text{g/L}$, la media de las dos concentraciones?
Preparas una disolución A disolviendo $18\ \text{g}$ de sal en agua hasta completar $300\ \text{mL}$. Después tomas $100\ \text{mL}$ de A, los echas en un matraz aforado…
Preparas una disolución A disolviendo $18\ \text{g}$ de sal en agua hasta completar $300\ \text{mL}$. Después tomas $100\ \text{mL}$ de A, los echas en un matraz aforado y completas con agua hasta $400\ \text{mL}$: esa es la disolución B.
- a) Calcula la concentración de A, en $\text{g/L}$.
- b) ¿Cuántos gramos de sal llevan los $100\ \text{mL}$ que tomaste de A?
- c) Calcula la concentración de B a partir de esos gramos.
- d) Comprueba que obtienes lo mismo con la fórmula de las diluciones, $c_1\cdot V_1=c_2\cdot V_2$, y explica por qué funciona: ¿qué se conserva siempre al diluir?
Resumen
Vuelve al principio: las etiquetas usan formas distintas porque cada soluto se mide mejor de una manera (se pesa un sólido, se mide el volumen de un líquido), y la densidad permite pasar de una a otra.