El mundo de la ciencia está lleno de diferentes formas de expresar el concepto vital de concentración, que es la cantidad de algo presente por unidad de volumen. Esta "cantidad" a menudo tiene unidades de masa, pero puede incluir prácticamente cualquier cosa que pueda cuantificarse: partículas de gas, fotones y más.
El volumen en cuestión es a menudo un solución, que involucra una sustancia (llamada sustancia disoluta en este contexto) disuelto en un líquido (llamado solvente).
Cuando el sólido se disuelve en un solvente para crear una solución, la concentración de la solución se puede expresar de varias formas. Esto se relaciona con el hecho de que los productos químicos reaccionan entre sí no en base a la masa, sino a la proporción de "piezas" individuales, independientemente del tamaño.
El concepto de moles y equivalentes, y por lo tanto milimoles y miliequivalentes, subyace a esta relación, y es de vital importancia en la medicina y la farmacología clínica.
Moles y peso molecular
En un ejemplo de una reacción química simple, un átomo de potasio (K) puede reaccionar con un átomo de cloro (Cl) para formar una molécula de cloruro de potasio (KCl) sin que quede nada. Pero esto no se debe a que los átomos de potasio y los átomos de cloro tengan la misma masa. En cambio, se debe a que el K y el Cl reaccionan en una relación molar de 1 a 1.
A Topo consta de 6.02 × 1023 "piezas" irreductibles (átomos o moléculas) de una sustancia. Cada elemento masa molar, o la masa de un solo mol en gramos se da en la tabla periódica de elementos (ver Recursos para una versión en línea). Por ejemplo, el carbono tiene 12,11 g. Esto significa que un mol (1 mol) de átomos de C tiene una masa de 12.011 g.
Debido a que los átomos se vuelven más masivos a medida que se pasa de números atómicos más bajos a más altos en la tabla periódica, las masas molares varían enormemente, siendo la del uranio más de 200 veces la del hidrógeno.
Moles y equivalentes
La unidad equivalente se introdujo para tener en cuenta el hecho de que cuando los solutos se disuelven en el disolvente para crear una solución, el número de partículas dispersas depende de la valencia del soluto. Por ejemplo, cuando una molécula de KCl se disuelve, deja dos iones o partículas cargadas: una K+ ion y un Cl- ion. Esto significa que KCl tiene una valencia de 2.
Del mismo modo, CaCl2 se separa en tres iones por molécula de soluto (1 Ca+ y 2 Cl-) y por tanto tiene una valencia de 3. Esto conduce a la definición de un equivalente, o específicamente un miliequivalente:
mEq = \ dfrac {(masa) (valencia)} {MW}
Esta ecuación asume que tanto la masa como el MW, o el peso molecular (lo mismo que la masa molar pero aplicado a moléculas en lugar de átomos individuales), se dan en miligramos.
Por lo tanto, los equivalentes por litro son una unidad de concentración, pero la unidad que se ve con más frecuencia en la química es la mEq / L.
Ejemplos de mEq / L
1. ¿Cuántos mEq de potasio hay en 750 ml de solución que tiene una concentración de K + de 58,65 mg / L? (Nota: la masa molar del potasio, dada en la tabla periódica, es 39,1 g / mol.)
- Primero, necesita la masa total de potasio en esta solución, que se obtiene multiplicando la concentración en mg / L por el volumen de solución en litros:
(78,2 mg / L) (0,75 L) = 58,65 mg
De la ecuación anterior, y con la valencia del potasio elemental siendo 1, tienes mEq = [(58.65 mg) (1)] / 39.1 mg / mmol = 1,5 mEq.
Una solución contiene 30 mg de NaCl (sal de mesa) por 400 ml de solución. Exprese la solución en términos de miliequivalentes por litro (mEq / L). (Nota: el peso molecular del NaCl es 58,44 g / mol).
- Esta vez, el soluto tiene una valencia de 2, ya que el NaCl se separa en Na+ y Cl-. Por tanto, la ecuación para obtener mEq es [(30 mg) (2)] / (58,44 mg / mmol) = 1,027 mEq.
Como hay 400 mL = 0.4 L, la concentración en mEq / L es por lo tanto 1.027 / 0.4 = 2.567 mEq / L.
