Molaridad
Objetivos
- Definir el concepto de molaridad y
comprender su importancia en la química y en la preparación de soluciones.
- Explicar la relación entre cantidad de
soluto, volumen de solución y concentración molar.
- Calcular la molaridad en diversos
contextos experimentales y prácticos, incluyendo la preparación y dilución
de soluciones.
- 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
- 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:
- 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.
- 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:
- 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.
- 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:
- 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:
- Solución:
- Los moles de KNO3 se obtienen al despejar moles de soluto de la ecuación de molaridad:
Al sustituir los valores nos queda que:
- Masa molar del KNO3 =
101.1 g/mol.
- 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:
- Solución:
Utilizares la ecuación de dilución:
- Datos:
M1
= 3 M
V1 = 0.5 L
M2 = 2 M
V2 = ¿?
- Debemos despejar el término V2 de
la ecuación de dilución, y nos queda que:
- Solución:
- Masa molar de CH₃COOH = 60.05 g/mol.
- Empleando la ecuación de la masa
molar obtendremos los moles de CH₃COOH:
- Luego utilizando la ecuación de Molaridad,
tenemos que:
- Reacciones en disolución: La molaridad permite medir la cantidad exacta de reactivos en
disolución, esencial para calcular el rendimiento en reacciones.
- Análisis de concentraciones en
química analítica: Ayuda a determinar
concentraciones de sustancias en muestras ambientales, clínicas y
farmacológicas.
- 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.
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