Molaridad y molalidad
En la pulpería de doña Marta venden un atol de elote y un día sale muy dulce y al siguiente casi sin sabor. La cantidad de azúcar en la olla es parecida, pero la cantidad de atol cambia. En química pasa lo mismo: no basta saber cuánto soluto hay, hay que saber en cuánta solución o solvente está. A esa relación le llamamos concentración. Al final de la página volverá a este atol y a una pregunta: ¿por qué dos formas de medir la concentración dan números distintos?
Solución, soluto y solvente
Una solución es una mezcla homogénea. Tiene dos partes:
En el agua con sal, el soluto es el $\text{NaCl}$, el solvente es el agua y la solución es el agua salada. Observe que el solvente no es lo mismo que la solución: esta diferencia es la clave para entender la molaridad y la molalidad.
Defina con sus propias palabras qué es la molaridad y qué es la molalidad. Escriba la expresión matemática de cada una e indique en qué unidades se expresa.
Defina con sus propias palabras qué es la molaridad y qué es la molalidad. Escriba la expresión matemática de cada una e indique en qué unidades se expresa.
Molaridad
La molaridad dice cuántos moles de soluto hay en cada litro de solución. Se mide en moles porque los moles cuentan partículas, y eso es lo que importa en las reacciones.
Una solución $2$ M tiene $2$ mol de soluto en cada litro de solución. Cuando el soluto se da en gramos, primero se pasa a moles con la masa molar: $n = \dfrac{m}{\text{masa molar}}$.
Una estudiante del Instituto Central Vicente Cáceres disuelve $2.0$ mol de cloruro de sodio, $\text{NaCl}$, en agua hasta completar $4.0$ L de solución. Calcule la…
Una estudiante del Instituto Central Vicente Cáceres disuelve $2.0$ mol de cloruro de sodio, $\text{NaCl}$, en agua hasta completar $4.0$ L de solución. Calcule la molaridad de la solución e indique cuál es el soluto y cuál el solvente.
En el laboratorio del colegio, Josué pesa $11.7$ g de $\text{NaCl}$ y los disuelve en agua hasta obtener $500$ mL de solución. Calcule los moles de soluto y la molaridad…
En el laboratorio del colegio, Josué pesa $11.7$ g de $\text{NaCl}$ y los disuelve en agua hasta obtener $500$ mL de solución. Calcule los moles de soluto y la molaridad de la solución. Datos: masas atómicas $\text{Na}=23$ y $\text{Cl}=35.5$ g/mol.
Preparar una solución de molaridad conocida
Para preparar una solución de molaridad dada se despeja la masa: $n = M \cdot V$ y luego $m = n \cdot \text{masa molar}$. Después se usa un balón aforado, que tiene una marca (aforo) que indica el volumen exacto.
Karla necesita preparar $250$ mL de una solución $0.40$ M de hidróxido de sodio, $\text{NaOH}$. Calcule la masa de $\text{NaOH}$ que debe pesar y describa en orden los…
Karla necesita preparar $250$ mL de una solución $0.40$ M de hidróxido de sodio, $\text{NaOH}$. Calcule la masa de $\text{NaOH}$ que debe pesar y describa en orden los pasos para prepararla usando un balón aforado. Datos: $\text{Na}=23$, $\text{O}=16$, $\text{H}=1$ g/mol.
Molalidad
La molalidad compara los moles de soluto con la masa del solvente, no con el volumen de la solución.
Una solución $1$ m tiene $1$ mol de soluto por cada kilogramo de solvente. Aquí la masa va en kilogramos: $250$ g son $0.250$ kg. Y es solo la masa del solvente (el agua), sin contar el soluto.
La molalidad tiene una ventaja: la masa no cambia con la temperatura, mientras que el volumen sí se dilata o se contrae. Por eso la molalidad se usa cuando la temperatura varía.
Se disuelven $0.50$ mol de glucosa en $250$ g de agua. Exprese la masa del solvente en kilogramos y calcule la molalidad de la solución.
Se disuelven $0.50$ mol de glucosa en $250$ g de agua. Exprese la masa del solvente en kilogramos y calcule la molalidad de la solución.
Se disuelven $18.0$ g de glucosa, $\text{C}6\text{H}{12}\text{O}6$, en $200$ g de agua. Calcule la molalidad de la solución. Datos: $\text{C}=12$, $\text{H}=1$,…
Se disuelven $18.0$ g de glucosa, $\text{C}_6\text{H}_{12}\text{O}_6$, en $200$ g de agua. Calcule la molalidad de la solución. Datos: $\text{C}=12$, $\text{H}=1$, $\text{O}=16$ g/mol.
Molaridad frente a molalidad
¿Por qué no dan lo mismo? Porque dividen entre cosas distintas: la molaridad entre el volumen de la solución y la molalidad entre la masa del solvente. Para pasar de una a otra se necesita la densidad de la solución: $\rho = \dfrac{m}{V}$.
En este caso salieron casi iguales porque la solución es diluida y su densidad es cercana a $1$ g/mL. Si la solución es más concentrada o más densa, los valores se separan (lo verá en los ejercicios).
Una solución de ácido sulfúrico, $\text{H}2\text{SO}4$, tiene molalidad $1.00$ m. Se prepara con $98$ g de ácido en cierta cantidad de agua, y la solución final tiene…
Una solución de ácido sulfúrico, $\text{H}_2\text{SO}_4$, tiene molalidad $1.00$ m. Se prepara con $98$ g de ácido en cierta cantidad de agua, y la solución final tiene una densidad de $1.06$ g/mL. Calcule la masa de agua necesaria, la masa total de la solución, su volumen y su molaridad. Compare la molaridad con la molalidad y explique por qué no coinciden. Datos: $\text{H}=1$, $\text{S}=32$, $\text{O}=16$ g/mol.
Dilución
Para diluir se agrega solvente. La solución queda en más volumen, así que baja la concentración, pero el soluto no cambia: los moles antes y después son iguales.
Marvin tiene $300$ mL de una solución $0.50$ M de $\text{KOH}$ y quiere obtener una solución $0.10$ M agregando agua. Calcule el volumen final necesario y el volumen de…
Marvin tiene $300$ mL de una solución $0.50$ M de $\text{KOH}$ y quiere obtener una solución $0.10$ M agregando agua. Calcule el volumen final necesario y el volumen de agua que debe añadir. Luego argumente si el número de moles de soluto cambia durante la dilución y cómo lo usó en su cálculo.
Vuelta al principio
Vuelva al principio: el atol de doña Marta cambiaba de sabor porque la cantidad de soluto (azúcar) por cantidad de solución cambiaba. La molaridad y la molalidad ponen número a eso. Difieren porque una divide entre el volumen de la solución y la otra entre la masa del solvente; la densidad conecta ambas.