Soluciones y sus concentraciones

Al hacer una mezcla homogénea, que denominamos solución, dos o más sustancias se juntan de forma indistinguibles. A la sustancia en mayor concentración se la denomina solvente (sv) y la sustancias en menor concentración solutos (st). En la siguiente imagen un pobre mapache en un zoológico tiene la costumbre de "enguajar" toda la comida que se ofrece, al meter un algodón de azúcar en agua desapere ante sus ojos. El mapache no sabe de mezclas homogeneas y queda perplejo. Nosotros entendemos que el azucar (soluto) se disolvió en el agua (solvente).

Mapache y su copo de azucar

Evidentemente pueden mezclarse solutos en solventes en distintas cantidades obteniendo soluciones que diremos tienen distintas concentraciones. Cuando preparamos jugo usando los sobrecitos de polvo tipo tang estamos produciendo una mezcla homogénea (principalmente). Dependiendo la cantidad del jugo que pongamos (soluto) y la cantidad de agua (solvente) que usemos para prepararlo, el jugo puede quedar muy fuerte (que llamaremos solución concentrada) o muy suave (que llamaremos solución diluida). En la siguiente imagen se puede ver la preparación de jugo Mocoretá de naranja en disintas concentraiones

Jugo preparado en distintas concentraciones

Cálculo de concentraciones

Para determinar las concentraciones de una solución se usan disintas fórmulas dependiento el estado de agregación (sólido, líquido o gas) de soluto y de la solución resultante. Cuando el material es sóludo es fácil medir la masa (usualmente en gramos )o en kilogramos ). Cuando el material es líquido o gas normamente es mejor determinar el volumen (en mililitros , en centímetros cúbicos , en decímetros cúbicos , en litros ). Además se expresa en porcentaje del soluto (st) respecto de la solución (sc).

Las fórmulas son

Para el porcentaje de concentración masa en masa

Unidades posibles: , , etc.

Para el porcentaje de concentración masa en volumen

Unidades posibles: , , , etc.

Para el porcentaje de concentración volumen en volumen

Unidades posibles , , etc.

Ejemplos de calculo de una concentraciones

Ejemplo 1

Se tiene una salmuera (solución de sal en agua) en un recipiente de (tamaño de una botellita de coca-cola) que se obtuvieron al agregar 120g de sal (soluto) al agua (solvente). La concentración de la salmuera en :

Ejemplo 2

En una receta de mi abuela para hacer el caramelo que lleva un flan se mezclan de azúcar con de agua. ¿Cuál es la concentración de la solución?

Este problema se diferencia del anterior en que no dice la cantidad de soluto y de solución sino la cantidad de azcucar (soluto) y agua (solvente). Necesitamos saber la cantidad de solución para calcular la concentración. Como mezclamos de azúcar y de agua, tenemos en total

ó

Así, la concentración será:

Actividad 1: Problemas

  1. Para preparar el jugo Tang de naranja (de sobrecito) se recomienda diluir de polvo en un litro de agua, es decir, . Calcular la concentración de la rica solución.
  2. ¿Qué jugo será más concentrado y tendrá sabor más fuerte?
    1. Mezclar de polvo Tang en de agua
    2. Mezclar de polvo Tang en de agua.
  3. ¿Cuál es la concentración de café si para hacer una taza grande de volumen usan de cafe instantaneo?
  4. Los perfumes sustancias aromáticas (líquidos) disueltos en alcohol (solvente líquido). ¿Cuál es la concentración del perfume si se disuelven en alcohol dando una solución de de volumen total?
  5. El acero solución sólida entre hierro y carbono, que suele llamarse también aleación. Si para producir acero se mezclan de carbono y de hierro.
    1. ¿Cuál es la masa total de la solución o aleación de acero?
    2. ¿Cuál es la concentración de la solución o aleación de acero?
    3. ¿Cuál es el soluto? ¿Cuál es el solvente?
  6. Una lata de coca-cola tiene una de gaseosa. Según la información nutricional que nos ofrece la misma lata, en esta cantidad de gaseosa hay de azúcar y de sodio. Calcular la concentración de azúcar y la concentración de sodio de la preparación. Información nutricional de lata de coca cola

Actividad 2: Simulador

Entrar en el siguiente simulador y explorarlo (jugar un poquito para ver todo lo que tiene). Para que sea más fácil, ir a la configuración (engranaje o rueda con una persona, abajo a la derecha) y poner en la pestaña "Simulation - Simulación" las siguientes configuraciones: tildar "Show solution volume - Mostrar volumen de la solución", tildar " Show soluto amount - Mostrar cantidad de soluto", cambiar "Concentratio meter units: % - Unidades del medidor de concentración: %".

  1. Elegir Sulfato de cobre como soluto (Cupper II Sulfate). El agua (solvente) debe estar en de volumen. Mover el "salero" para ir vertiendo el sulfato de cobre. ¿Qué sucede a medida que se agrega más cantidad de soluto?
  2. Verter de sulfato de cobre en de agua.
    1. ¿Qué sucedió? Medir la concentración con el dispositivo.
    2. Ahora hacer evaporar la solución usando la barra que dice "Evaporation" hasta llegar a de solución ¿Qué sucede? Medir la concentración con el dispositivo.
    3. Hacer evaporar el agua nuevamente hasta llegar a de agua ¿Qué sucede? ¿Cuál es la concentración de la solución?
    4. A continuación agregar agua usando la canilla hasta llegar a de agua ¿Que diferencia hay con la situación inicial?
    5. Finalmente agregar agua usando la canilla hasta llegar a de agua ¿Que diferencia hay con la situación inicial?