Las disoluciones
En la farmacia de tu barrio, en La Habana o en Bayamo, 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 de la escuela 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 disolución 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 disolución se puede describir de varias maneras, según qué dos cantidades se comparen. Las tres principales son % en masa, g/L y % en volumen; además existen el % m/v y la concentración molar, que verás más abajo. Recuerda: el soluto es lo que se disuelve, el disolvente es el medio donde se disuelve y el conjunto es la disolución.
Para hacer gárgaras, Marcos disuelve $5\ \text{g}$ de sal en $95\ \text{g}$ de agua. a) ¿Cuántos gramos de disolución obtiene en total? b) El porcentaje en masa se…
Para hacer gárgaras, Marcos disuelve $5\ \text{g}$ de sal en $95\ \text{g}$ de agua.
- a) ¿Cuántos gramos de disolución obtiene en total?
- b) El porcentaje en masa se calcula dividiendo la masa de soluto entre la masa total de disolución y multiplicando por $100$. ¿Cuál es el porcentaje en masa de sal?
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.
La etiqueta de un envase de leche indica que aporta $125\ \text{mg}$ de calcio por cada $100\ \text{mL}$ de leche. a) Expresa esa concentración en $\text{g/L}$. b)…
La etiqueta de un envase de leche indica que aporta $125\ \text{mg}$ de calcio por cada $100\ \text{mL}$ de leche.
- a) Expresa esa concentración en $\text{g/L}$.
- b) ¿Cuántos miligramos de calcio tomas si desayunas un vaso de $200\ \text{mL}$ de leche?
Preparar una disolución 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 disolución usando un matraz aforado. Ordena estos pasos, que están desordenados, y explica cada uno con tus…
En el laboratorio vas a preparar $250\ \text{mL}$ de una disolución usando un matraz aforado. Ordena estos pasos, que están desordenados, y explica cada uno con tus palabras:
- a) Enrasar con agua hasta la marca del cuello del matraz.
- b) Pesar el soluto en la balanza.
- c) Disolver el soluto en un vaso con un poco de agua.
- d) Pasar la disolución al matraz 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, matraz 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 matraz por encima de la marca del cuello.
- c) Carla pasa la disolución al matraz 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
Un pomo de ácido clorhídrico concentrado del laboratorio de la escuela 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 disolución, que relaciona masa y volumen.
El aire es una disolución de gases, con el nitrógeno como disolvente (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 pomo 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 pomo de $250\ \text{mL}$ de ese desinfectante?
Una disolución 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 disolución? b) ¿Cuántos…
Una disolución 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 disolución?
- b) ¿Cuántos gramos de sal hay en ese litro?
- c) Expresa la concentración en $\text{g/L}$.
- d) ¿Es lo mismo una disolución 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 disolución tal como viene: se diluye o se mezcla con otra. Lo que se conserva es la masa de soluto, no la concentración.
Para limpiar el piso, diluyes $50\ \text{mL}$ de un cloro de $40\ \text{g/L}$ en agua hasta completar $2\ \text{L}$ de disolución. Observa el esquema de la dilución. a)…
Para limpiar el piso, diluyes $50\ \text{mL}$ de un cloro 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 cloro?
- b) ¿Cuál es la concentración de la disolución del cubo, 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?
Una fábrica de jugos concentra $800\ \text{kg}$ de jugo que tiene un $12\ \%$ en masa de azúcares. Al evaporar parte del agua quedan $300\ \text{kg}$ de jugo…
Una fábrica de jugos concentra $800\ \text{kg}$ de jugo que tiene un $12\ \%$ en masa de azúcares. Al evaporar parte del agua quedan $300\ \text{kg}$ de jugo concentrado.
- a) ¿Cuántos kilogramos de azúcares había al principio?
- b) ¿Cuántos kilogramos de agua se evaporaron?
- c) ¿Cuál es el porcentaje en masa de azúcares del jugo concentrado?
- d) Explica por qué subió el porcentaje aunque no se añadió ni un gramo de azúcar.
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.