Concentración
La concentración de una solución
es la proporción o relación que hay entre la cantidad de soluto y la cantidad de disolvente, donde el soluto es la sustancia que se disuelve, el disolvente es la sustancia que disuelve al soluto, y la disolución es el resultado de la mezcla homogénea de ambos. A menor proporción de soluto disuelto en el solvente, menos concentrada está la solución, y a mayor proporción más concentrada está. Una disolución (solución) es una mezcla homogénea, a nivel molecular, de dos o más sustancias. [1]
El término también es usado para hacer referencia al proceso de concentración, aumentar la proporción de soluto en el solvente, inverso al de dilución.
Estos vasos, que contienen un tinte pardo rojizo, muestran cambios cualitativos en la concentración. Las soluciones a la izquierda están más diluidas, comparadas con las soluciones más concentradas de la derecha.
Solubilidad
Cada sustancia tiene una solubilidad para un solvente determinado. La solubilidad es la cantidad máxima de soluto que puede mantenerse disuelto en una solución, y depende de condiciones como la temperatura, presión, y otras sustancias disueltas o en suspensión.[2] Cuando se alcanza la máxima cantidad de soluto en una solución se dice que la solución está saturada, y ya no se admitirá más soluto disuelto en ella. Si agregamos un poco de sal común a un vaso de agua, por ejemplo, y la agitamos con una cucharita, la sal se disolverá. Si continuamos agregando sal, habrá cada vez más concentración de está hasta que el agua ya no pueda disolver más sal por mucho que la agitemos. Entonces, la disolución estará saturada, y la sal que le agreguemos, en vez de disolverse se precipitará al fondo del vaso. Si calentamos el agua, está podrá disolver más sal (aumentará la solubilidad de la sal en el agua), y si la enfriamos, el agua tendrá menos capacidad para retener disuelta la sal, y el exceso se precipitará.
tabla de solubilidad a 15°c
Formas de expresar la concentración
mapa conceptual de formas de expresar la concentración química
Los términos cuantitativos son cuando la concentración se expresa científicamente de manera numérica exacta y precisa. Algunas de estas formas cuantitativas de medir la concentración son los porcentajes del soluto, la molaridad, la normalidad, y partes por millón, entre otras. Estas formas cuantitativas son las usadas tanto en la industria para la elaboración de productos como también en la investigación científica.[3]
Ejemplos
El alcohol comercial de uso doméstico. Generalmente no viene en una presentación pura (100 % alcohol), sino que es una disolución de alcohol en agua en cierta proporción, donde el alcohol es el soluto (la sustancia que se disuelve) y el agua es el disolvente (la sustancia que disuelve el soluto). Cuando la etiqueta del envase dice que este alcohol está al 70 % V/V (de concentración) significa que hay un 70 % de alcohol, y el resto, el 30 %, es agua. El zumo de naranja comercial suele tener una concentración de 60 % V/V, lo que indica que el 60 %, (el soluto), es zumo de naranja, y el resto, el 40 % (el disolvente), es agua. La tintura de yodo, que en una presentación comercial puede tener una concentración 5 %, significa que hay un 5 % de yodo, (el soluto), disuelto en un 95 % de alcohol, (el disolvente).
Concentración en términos cualitativos
La concentración de las disoluciones en términos cualitativos, también llamados empíricos, no toma en cuenta cuantitativamente (numéricamente) la cantidad exacta de soluto y disolvente presentes, y dependiendo de su proporción la concentración se clasifica como sigue:
Diluida o concentrada
A menudo en el lenguaje informal, no técnico, la concentración se describe de una manera cualitativa, con el uso de adjetivos como "diluido" o "débil" para las disoluciones de concentración relativamente baja, y de otros como "concentrado" o "fuerte" para las disoluciones de concentración relativamente alta.
En una mezcla, esos términos relacionan la cantidad de una sustancia con la intensidad observable de los efectos o propiedades, como el color, sabor, olor,viscosidad, conductividad eléctrica, etc, causados por esa sustancia. Por ejemplo, la concentración de un café puede determinarse por la intensidad de su color y sabor, la de una limonada por su sabor y olor, la del agua azucarada por su sabor. Una regla práctica es que cuanto más concentrada es una disolución cromática, generalmente más intensamente coloreada está.
Dependiendo de la proporción de soluto con respecto al disolvente, una disolución puede estar diluida o concentrada:
Disolución diluida: Es aquella en donde la cantidad de soluto está en una pequeña proporción en un volumen determinado.
Disolución concentrada: Es la que tiene una cantidad considerable de soluto en un volumen determinado.
Las disoluciones saturadas y sobresaturadas pueden ser diluidas o concentradas dependiendo de su solubilidad, así una disolución de saturada de NaCl (sal común) será concentrada, pero una disolución saturada de CaCO3 (calcita o caliza) será diluida porque es muy poco soluble.
Ejemplo de Disolución diluida: Azúcar en el café
Azúcar en el café
Ejemplo de Disolución concentrada: La miel
Miel
tipos de disoluciones
Diluida:es aquella que tiene una cantidad de soluto disuelto relativamente pequeña.
Concentrada: es una disolución que contiene cantidades relativamente grandes de soluto disuelto. [4]
Insaturada, saturada y sobresaturada
SaltInWaterSolutionLiquid
La concentración de una disolución puede clasificarse, en términos de la solubilidad. Dependiendo de si el soluto está disuelto en el disolvente en la máxima cantidad posible, o menor, o mayor a esta cantidad, para una temperatura y presión dados:
Disolución insaturada: Es la disolución en la cual el soluto no llega a su concentración máxima que puede se puede diluir.
Disolución sobresaturada: tiene más soluto que el máximo permitido en una disolución saturada. Cuando se calienta una disolución saturada, se le puede disolver una mayor cantidad de soluto. Si esta disolución se enfría lentamente, puede mantener disuelto este soluto en exceso si no se le perturba. Sin embargo, la disolución sobresaturada es inestable, y con cualquier perturbación, como por ejemplo, un movimiento brusco, o golpes suaves en el recipiente que la contiene, el soluto en exceso inmediatamente se precipitará, quedando entonces como una disolución saturada.[5]
Concentración en términos cuantitativos
Para usos científicos o técnicos, una apreciación cualitativa de la concentración casi nunca es suficiente, por lo que las medidas cuantitativas son necesarias para describir la concentración.
A diferencia de las concentraciones expresadas de una manera cualitativa o empírica, las concentraciones expresadas en términos cuantitativos o valorativos toman en cuenta de una manera muy precisa las proporciones entre las cantidades de soluto y disolvente que se están utilizando en una disolución. Este tipo de clasificación de las concentraciones es muy utilizada en la industria, los procedimientos químicos, en la farmacia, la ciencia, etc., ya que en todos ellos es necesario mediciones muy precisas de las concentraciones de los productos.
Hay varias maneras de expresar la concentración cuantitativamente, basándose en la masa, el volumen, o ambos. Según cómo se exprese, puede no ser trivial convertir de una medida a la otra, pudiendo ser necesario conocer la densidad. Ocasionalmente esta información puede no estar disponible, particularmente si la temperatura varía. Por tanto, la concentración de la disolución puede expresarse como:
- Porcentaje masa-masa (% m/m)
- Porcentaje volumen-volumen (% V/V)
- Porcentaje masa-volumen (% m/V)
- Molaridad
- Molalidad
- Formalidad
- Normalidad
- Fracción molar
- En concentraciones muy pequeñas:
- Partes por millón (PPM)
- Partes por billón (PPB)
En el Sistema Internacional de Unidades (SI) se emplean las unidades mol/m3.
Tomado de:
Revisado: se ajusta al pensum y a las exigencias del programa de estudio de tercer y cuarto año de Educación Media General mención Ciencias. Sin embargo,
Para el estudio de la Concentración Normal o Normalidad nos apoyaremos en el material publicado en https://books.google.co.ve/books?id=MSts88PUKXUC&pg=PA43&lpg=PA43&dq=equivalente+gramo&source=bl&ots=Nen9ZvBlkL&sig=POMfZmjJJmQtjtKLs1nYEfMG61A&hl=es-419&sa=X&ved=0CFsQ6AEwDmoVChMIsaXoz4mEyQIVw3c-Ch1GXgqn#v=onepage&q=equivalente%20gramo&f=false
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