Como necesitamos conocer el volumen de la solución y no la masa, lo calculamos con el dato de la densidad.
δ = m / V V = m / δ V = 22,83 g / 1,409 g/cm
3= 16,20 cm
3Por lo tanto para preparar la solución se deben medir en una pipeta 16,20 cm3 del ácido concentrado, se colocan dentro de un matraz de 500 ml y se lleva a volumen con agua. Se obtienen así 500 ml de una solución 0,500 M de HNO3.
Otra forma, que en definitiva es lo mismo, es considerar que el volumen inicial por la concentración inicial es igual al volumen final por la concentración final. Si se multiplica el volumen de la solución por su concentración en las unidades adecuadas se obtiene la cantidad de soluto. Por lo tanto, estamos diciendo lo mismo, que la cantidad de soluto antes y después de diluir es igual.
Vi x Ci = Vf x Cf
1 mol ……… 63 g
0,250 mol ………... 15,75 g
Se puede utilizar esta fórmula, pero no en todos los casos, y hay que tener mucho cuidado con las unidades. Y en el caso en que se utilice en un problema que se pide a desarrollar se debe justificar debidamente.
Si el volumen se aumenta al doble, o sea que Vf = 2 Vi vemos que Cf = ½ Ci. Se dice entonces que diluimos al medio o que diluimos dos veces. Si el volumen se aumentara 3 veces, la concentración disminuiría a la tercera parte, y estaríamos diluyendo tres veces.
Todos los problemas de dilución o de concentración evaporando solvente se resuelven con el mismo razonamiento. Puede cambiar lo que se está dando como dato y lo que se pretende averiguar, pero el razonamiento es el mismo. Se debe calcular la cantidad de soluto, en donde se pueda calcular, ya sea en la solución concentrada o en la diluida. Esa misma cantidad de soluto es la que va estar en la otra solución, de la cual necesito calcular algún dato. Entonces con esa cantidad de soluto se va a esa otra solución y se calcula lo que el problema pide.
MEZCLA DE SOLUCIONES
Cuando se mezclan dos soluciones del mismo soluto los volúmenes son aditivos. Pero de la misma forma que si mezclamos agua 25 ºC con agua a 50 ºC no se obtiene agua a 75 ºC sino que la temperatura será intermedia entre las temperaturas de las dos cantidades de agua que se estén mezclando, las concentraciones de las soluciones que mezclamos no son aditivas y el valor de la concentración de la solución final será intermedio entre las concentraciones de las soluciones que se mezclan. Ese valor dependerá no solo de los valores de las concentraciones de las soluciones que se mezclan sino también de los volúmenes de dichas soluciones.
Para resolver un problema de mezcla de soluciones debemos plantear dos ecuaciones:
1) El volumen de la solución final será igual a la suma de los volúmenes de las dos
soluciones que se mezclan.
2) La cantidad de soluto que hay en la solución final es la suma de las cantidades de
soluto que hay en las dos soluciones que se mezclan.
Teniendo en cuenta estas dos ecuaciones y fijándose cuáles son los datos y qué es lo que se necesita averiguar se pueden resolver los problemas, veamos un ejemplo:
Se mezclan 200 cm3 de una solución 0,100 M con otra solución 2,00 M del mismo
soluto y se obtienen 500 cm3 de solución final. Calcular la concentración de la solución
obtenida.
Llamemos sc. 1 a la solución 0,100 M (C1) de la cual tenemos 200 cm3 (V1) y sc. 2 a la solución 2,00 M (C2). Sabiendo que los volúmenes son aditivos podemos calcular el volumen de la sc. 2 (V2).
V
f= V
1+ V
2V
2= V
f− V
1V
2= 500 cm
3− 200 cm
3= 300 cm
3= 0,300 dm
3Sabiendo que el volumen (en dm3) por la concentración molar es igual a la cantidad de soluto (en moles) podemos plantear:
V
1. C
1+ V
2. C
2= V
f. C
fDespejando Cf:
V
1. C
1+ V
2. C
20,200 dm
3. 0,100 M + 0,300 dm
3. 2,00 M
C
f= = = 1,24 M
V
f0,500 dm
3CONCENTRACIÓN POR AGREGADO DE SOLUTO SÓLIDO
En el caso de concentrar agregando soluto sólido, salvo que la cantidad agregada sea enorme, cosa que normalmente no sucede, se puede suponer sin tener un error apreciable que el volumen de la solución no varía (recordá lo visto al principio de la unidad: los volúmenes de soluto y solvente al formar la solución no son aditivos).
Si el volumen de la solución no cambia, el cálculo es muy sencillo. Si por ejemplo se conoce la concentración y el volumen de la solución inicial, y la cantidad de soluto que se agrega, se debe calcular la cantidad de soluto que hay en la solución inicial y sumarle la cantidad de sto. agregado. Como esa cantidad de sto. total sigue estando en el mismo volumen de solución se puede recalcular su concentración.
Respuestas
La forma de disminuir la concentración de una solución es agregando solvente.
Hay dos formas en las que se puede aumentar la concentración de una solución:
1)
Agregando soluto sólido. Si el soluto es sólido se puede agregar a la solución y, salvo que la cantidad agregada sea enorme, cosa que normalmente no sucede, se puede suponer sin tener un error apreciable que el volumen de la solución no varía (recordá lo visto al principio de la unidad: los volúmenes de soluto y solvente al formar la solución no son aditivos).2)
Evaporando el solvente. Si el soluto es sólido y por lo tanto poco volátil, al calentar la solución se puede evaporar el solvente, que es líquido y mucho más volátil. De esa manera podemos “sacar solvente” de la solución.La cantidad de soluto que había en la solución original no cambia, se mantiene constante. En el caso de diluir seguimos teniendo la misma cantidad de soluto pero ahora en mayor cantidad de solvente, por eso la concentración disminuye. En el caso de concentrar evaporando solvente, seguimos teniendo la misma cantidad de soluto pero ahora en menor cantidad de solvente, con lo cual la concentración aumenta.