GRADO EN INGENIERÍA QUÍMICA.QUÍMICA ANALÍTICA 1º A. PROBLEMAS CÁLCULO DE CONCENTRACIONES Y PREPARACIÓN DE DISOLUCIONES EJEMPLO 1: Calcular la concentración molar de una disolución que contiene 3 g de Na2CO3 en 100 mL de la misma. Primero se calcula el número de moles que hay en 3 g de Na2CO3: 3 gNa 2 CO 3 mol Na 2 CO 3 106 gNa 2 CO 3 0.0283 moles Después, teniendo en cuenta el volumen de disolución preparado: 0.0283 moles de Na 2 CO 3 1000mL/L 0.283 moles/L 0.283 M 100 mL de disol. o bien: 3 gNa 2 CO 3 mol Na 2 CO 3 1000 mL/L 106 gNa 2 CO 3 100 mL de dis 0.283 moles/L 0.283M - Molaridad (M): Número de moles de una sustancia (soluto) por litro de disolución. EJEMPLO 2: Calcular la concentración analítica de una disolución que contiene 3 g de ácido acético en 100 mL de disolución: - Concentración analítica, entendiendo por ésta, la de la disolución tal como se preparó inicialmente, independientemente de los productos que haya al final. 3 g CH3 COOH mol CH 3 COOH 1000mL/L 60 g CH3 COOH 100 mL 0.49 M EJEMPLO 3: a) Calcular la concentración molar de cloruro sódico en el agua de bebida sabiendo que puede contener unos 30 mg de sal en 100 mL de agua. b) Si el cloruro potásico se encuentra en el agua de bebida en una concentración analítica de 0.002 M, calcular los gramos de cloruro potásico que teóricamente hay en 50.0 mL de agua de bebida. Puesto que se trata de un electrolito fuerte, calcular la molaridad de la disolución implica calcular la molaridad analítica y determinar el número de moles por litro que hay en la misma, teniendo en cuenta que el PM del NaCl es 58.443 g/mol, se llega a: 1 No obstante.551 g/mol. ya que el peso es una fuerza.a) 30 mg NaCl 1000 mL 1g 1mol NaCl 100 mL 1L 1000 mg 58.0 mL 7. de una disolución.002 moles KCl 74.45x10 3 g en 50 mL 1L mol KCl 1000 mL Expresión de la concentración en % (tanto por ciento) Existen diferentes formas de expresar la concentración en tanto por ciento. luego el número de gramos en 50. % (m/m) equivalente a %(p/p)1. muchas veces se usa el término peso. se refiere a los gramos de analito que hay en 100 g de muestra %(m/m) masa del componente 100 masa de la muestra % (m/v) . Se refiere a los mililitros de analito líquido que hay en 100 mL de muestra líquida (disolución) 1 Es más correcto utilizar el término masa. o de un gas.0 mL será: gramos de KCl 0.551 gKCl 1L 50. 2 . También depende de si nos referimos a volúmenes o masas. dependiendo de si se trata de una muestra sólida.443 gNaCl 5. se refiere a los gramos de analito que hay en 100 mL de muestra líquida (disolución) % (p/v) gramos de componente 100 volumen de disolución (mL) % (v/v) El porcentaje en volumen suele usarse para especificar la concentración de una disolución preparada al diluir un compuesto líquido puro con otro líquido.13x10 3 M b) La masa molecular del cloruro potásico es 74. 0345 g de nitrógeno.5 g K mol K 250 mL 100 mL 39.68 g KCl se deduce que se deben pesar 16. La masa de la disolución será de 101.0235 g indica que contiene 0.90 g de permanganato potásico en 100 g de agua.551 g KCl mol KCl mol K 16. b) ¿Cuantos gramos de KCl deben pesarse para preparar 250 mL de esta disolución? a) Porcentaje (m/v): 35 mg K mL 1g 100 mL 10 3 mg 3.90 g de soluto). expresada en porcentaje en peso.089 g K mol KCl 74.90 g (100 g de disolvente + 1. disolverlos en un pequeño volumen de agua. EJEMPLO 6: El análisis de una muestra de cereales que pesa 1. llevarlos a un matraz aforado de 250 cc y posteriormente enrasar con agua.Así. una disolución acuosa de metanol al 5%(v/v) indica que se ha preparado diluyendo 5 mL de metanol puro con agua hasta obtener un volumen final de 100 mL. por tanto: EJEMPLO 5: a) ¿Cuál es el porcentaje (m/v) de K+ en una disolución acuosa que tiene 35 mg de K+ por mL?. de una disolución obtenida al disolver 1.7 g de KCl. EJEMPLO 4: Calcular la concentración. ¿Cuál es el contenido de nitrógeno expresado en %(m/m)? Para hacer en casa 3 .5 % (m/v) de K b) Preparación de la disolución A partir del porcentaje m/v de K+ y teniendo en cuenta el PM de la sal: 3. ppt masa de componente 10 12 masa de muestra (o disolución ) c) Para el caso de un gas 1 ppm = 1 µL/L 4 . si bien hay que distinguir si se trata de una muestra sólida. ppb y ppt En el caso de concentraciones muy pequeñas.Expresión de la concentración en ppm. se suele expresar la concentración en partes por millón. líquida o gaseosa. a) Para el caso de una disolución Parte por millón Parte por billón 1 ppm = 1000 ppb b) Para el caso de un sólido 1 ppm = 1000 ppb Partes por trillón (ppt) Son los gramos de componente por cada 1012 g del total. 08 g Ca 10 6 g Ca 100 mL dis 164.22 μg/mL 1.00035 % (m/v).345 g de pescado 725000 ppb c) Partes por trillón (ppt) g de Cu 1012 g de pescado 0.5 ppm de Ca(II) b) Disolución de Ca(NO3)2 al 0.5 μg/mL 3.003 % (m/v) 5 . EJEMPLO 7: La determinación de Cu en una muestra de pescado indicó que 0. c) Disolución de cloruro cálcico hidratado al 0.345 g de pescado contenían 0.22 ppm c) disolución de CaCl2 · 2H2O al 0. ¿Cuál es concentración de Cu en la muestra expresada en: a) ppm. b) Disolución de nitrato cálcico al 0.00025 g de Cu 1012 0. b) ppb y c) ppt? a) Partes por millón (ppm) b) Partes por billón (ppb) g de Cu 10 9 g de pescado 0.0005 % (m/v).089 g Ca(NO 3 ) 2 mol Ca(NO 3 ) 2 mol Ca 1g Ca 1.25x10 8 ppt EJEMPLO 8: Expresar en ppm (partes por millón) la concentración de Ca (II) contenida en las siguientes disoluciones: a) Disolución al 0.0005 % (m/v) 0.00025 g del elemento.00025 g de Cu 10 9 0.00035 g Ca(II) 10 6 g Ca(II) 100 mL dis 1g Ca(II) 3.0005 g Ca(NO 3 ) 2 mol Ca(NO 3 ) 2 mol Ca 40. a) Disolución al 0.00035 % (m/v) de Ca(II) 0.003 % (m/v).345 g de pescado 7. a) Hallar la molaridad y la molalidad de una disolución de HCl del 37 %(m/m). 3. sabiendo que su densidad es de 1.10 M? 6 .810 g/ml.003 g CaCl 2 2H 2 O mol CaCl 2 2H 2 O mol Ca 100 mL dis 146. ¿Cuántos gramos de hidróxido sódico de 50 % de pureza se tienen que diluir a un litro para obtener una disolución de NaOH 0.00 mM de Cu2+? b) ¿Cómo se pueden preparar 100 ml de una disolución de 10 ppb (parte por billón = µg/l) a partir de la disolución anterior? 7.899 g/ml y su pureza del 28%(m/m) en NH3.0. a) El agua de mar contiene normalmente 2. b) ¿Cómo podemos preparar 250 ml de HCl 3M a partir de la disolución anterior? 5.08 g Ca 10 6 g Ca mol Ca 1g Ca 8.986 g CaCl 2 2H 2 O mol CaCl 2 2H 2 O 40.7 g de NaCl por 100 ml de agua. Expresar dicha concentración en molaridad. ¿Cómo se prepararían 500 ml de NH3 0.054 M. La concentración del hidrocarburo C29H60 en agua de lluvia es 34 ppb. ¿Cuántos gramos de MgCl2 hay en 25 ml de agua de mar? 2. cuántos moles de dicho gas habrá en condiciones normales en un metro cúbico de aire? 4. ¿Cuántos mililitros de etanol puro habrá que tomar para preparar 250 ml de una disolución de etanol al 80 % (m/v)? Densidad del etanol puro. ¿Cuál es la molaridad del ClNa en el océano? b) El MgCl2 se encuentra en el océano en una concentración 0. ¿Si la concentración de un gas contaminante en el aire es de 8 ppm.19 g/ml.18 ppm Problemas propuestos 1. La densidad del hidróxido amónico concentrado es 0. 0.5H2O deben disolverse en un matraz de 500 ml para preparar una disolución 8. 6.18 μg/mL 8. a) ¿Cuántos gramos de CuSO4.250 M? 8. a partir de NaF sólido.25 M que se puede preparar diluyendo 1. ¿Cómo podríamos preparar 250 ml de Cu2+ conteniendo 20 ppm de cobre? 7 .0 l de una disolución 0. ¿Cuál es la concentración de fluoruro. Sabiendo que el ácido sulfúrico concentrado tiene una pureza del 98 %(m/m) y una densidad de 1. ¿Cuál es su molaridad? 12. El ácido clorhídrico concentrado tiene una pureza del 37 %(m/m) y una densidad de 1. Si un colutorio bucal pone en la etiqueta que en su composición contiene 0.9. 500 ml de una disolución de fluoruro sódico que contenga 1000 ppm de ión fluoruro? 11. Si disponemos de una disolución de sulfato cúprico 1M.80 M de dicha sal? 14. expresada en ppm? 15.8 g/ml: a) ¿Cuál es su molaridad? b) ¿Cuántos ml de este reactivo se deben diluir a 1 litro para obtener ácido sulfúrico 1M? c) ¿Cuál es la concentración de protones de esta disolución? 10. ¿Cómo se preparan. ¿Cuál es el volumen máximo de disolución de hipoclorito sódico 0.2 M a partir del HCl concentrado del problema anterior? 13.05 g de Fluoruro sódico por cada 100 ml.184 g/ml. ¿Cómo podemos preparar 100 ml de una disolución de HCl 0.