Buscar este blog

miércoles, 13 de noviembre de 2024

Molaridad

     


                                                               

                                                                           Molaridad

Objetivos

  1. Definir el concepto de molaridad y comprender su importancia en la química y en la preparación de soluciones.
  2. Explicar la relación entre cantidad de soluto, volumen de solución y concentración molar.
  3. Calcular la molaridad en diversos contextos experimentales y prácticos, incluyendo la preparación y dilución de soluciones.
  4. Resolver problemas relacionados con molaridad en contextos de reacciones químicas y aplicaciones analíticas.

 Introducción

La molaridad es uno de los modos de expresar la concentración de una solución y es fundamental en química analítica, bioquímica y otros campos experimentales. La molaridad, representada con el símbolo M, indica el número de moles de soluto que se encuentran en un litro de solución, permitiendo calcular con precisión la cantidad de reactivos necesarios en reacciones químicas y preparaciones de laboratorio. Este concepto facilita la cuantificación de los reactivos y productos en soluciones, siendo esencial en estudios de cinética, equilibrio y estequiometría.

Fundamentos Teóricos

  1. Definición de Molaridad: La molaridad (M) es una medida de concentración que se define como la cantidad de moles de soluto presente en un litro de solución. Esta se expresa matemáticamente como:


  1. Componentes de la Molaridad:
    • Soluto: Sustancia que se disuelve en la solución. Por ejemplo, en una solución de cloruro de potasio (KCl), el KCl es el soluto.
    • Solvente: Sustancia en la que se disuelve el soluto. Generalmente es agua.
    • Solución: Mezcla homogénea de soluto y solvente.
  2. Cálculo de Moles de Soluto: Para calcular los moles de soluto, se utiliza la masa en gramos y su masa molecular. A esta última también se le denomina masa molar:


  1. Importancia de la Molaridad: La molaridad permite:
    • Preparar soluciones con concentraciones precisas, fundamentales para estudios de reacciones y aplicaciones en análisis cuantitativo.
    • Calcular cantidades exactas de reactivos en reacciones químicas.
    • Realizar diluciones y preparar soluciones madre (soluciones altamente concentradas) y soluciones de trabajo (diluciones a concentraciones específicas).
    • Facilitar cálculos en reacciones químicas al relacionar el volumen de la solución con la cantidad de sustancia presente en ella.
  2. Dilución de Soluciones: Cuando se diluye una solución, el número de moles de soluto permanece constante, pero el volumen de la solución cambia (aumenta). La relación entre la concentración inicial y el volumen final se expresa mediante la fórmula:

Donde:
    • M1 y V1: Son la Molaridad y volumen de la solución inicial respectivamente.
    • M2 y V2: Son la Molaridad y volumen de la solución diluida respectivamente.

Ejercicios Resueltos

Cálculo básico de molaridad:

Ejercicio 1: Calcule la molaridad de una solución que contiene 23 g de NaCl disueltos en 0.75 litros de solución.

    • Solución:

Preparación de una solución

Ejercicio 2: ¿Cuántos gramos de KNO3 se necesitan para preparar 1 litro de una solución de 0.15 M?
    • Solución:
      1. Los moles de KNO3 se obtienen al despejar moles de soluto de la ecuación de molaridad:

Al sustituir los valores nos queda que:



      1. Masa molar del KNO3 = 101.1 g/mol.
      2. Para determinar la masa que se necesita de KNO3, se despeja el término de masa de la ecuación de masa molar (MM) que es igual a:


Entonces:


Al sustiruir los valores respectivos nos queda que:



Dilución de una solución
Ejercicio 3: Se tienen 500 mL de una solución de HCl de 3 M, y se quiere diluir a una concentración de 2 M. ¿Qué volumen final debe alcanzar la solución diluida?
    • Solución: Utilizares la ecuación de dilución:


      1. Datos:

M1 = 3 M

V1 = 0.5 L

M2 = 2 M

V2 = ¿?

      1. Debemos despejar el término V2 de la ecuación de dilución, y nos queda que:

Al sustituir los valores tenemos que:


En resumen, el volumen final de la solución debe ser 0.75 L.

Relación entre masa y molaridad en disoluciones acuosas

Ejercicio 4: Si se disuelven 4 gramos de ácido acético (CH₃COOH) en suficiente agua hasta obtener 250 mL de solución, ¿cuál será la molaridad de la solución?
    • Solución:
      1. Masa molar de CH₃COOH = 60.05 g/mol.
      2. Empleando la ecuación de la masa molar obtendremos los moles de CH₃COOH:


      1. Luego utilizando la ecuación de Molaridad, tenemos que:

Aplicaciones Prácticas de la Molaridad
  1. Reacciones en disolución: La molaridad permite medir la cantidad exacta de reactivos en disolución, esencial para calcular el rendimiento en reacciones.
  2. Análisis de concentraciones en química analítica: Ayuda a determinar concentraciones de sustancias en muestras ambientales, clínicas y farmacológicas.
  3. Preparación de reactivos: En el laboratorio, conocer la molaridad facilita la preparación de soluciones con concentraciones específicas para procedimientos experimentales.

 

Referencias Bibliográficas

  • Chang, R., & Goldsby, K. (2014). Química. McGraw-Hill.
  • Petrucci, R. H., Harwood, W. S., Herring, F. G., & Madura, J. D. (2017). Química General: Principios y aplicaciones modernas. Pearson.
  • Brown, T. L., LeMay, H. E., Bursten, B. E., Murphy, C., & Woodward, P. (2018). Química, la ciencia central. Pearson.
  • Atkins, P., & Jones, L. (2010). Principios de Química. Reverté.
  • Zumdahl, S., & Zumdahl, S. (2014). Química. Cengage Learning.

 

No hay comentarios:

Publicar un comentario

Tierras raras: El motor invisible de la innovación tecnológica y el desarrollo sostenible en República Dominicana

Tierras raras: El motor invisible de la innovación tecnológica y el desarrollo sostenible en República Dominicana El misterio detrás de la...