Las concentraciones son un concepto crucial en química, y cuando combina soluciones con diferentes concentraciones, necesita saber cómo calcular la concentración final. Si bien puede usar una calculadora de proporción de dilución o algo similar (ver Recursos) para averiguarlo, es mucho mejor aprenda las matemáticas en sí, para que pueda hacerlo usted mismo con la calculadora en su teléfono celular sin la necesidad de herramientas.
Una vez que haya aprendido los conceptos clave que subyacen a las concentraciones y haya aprendido un par de fórmulas simples, podrá manejar cualquier cálculo que probablemente necesite en el laboratorio.
Comprensión de las soluciones
Una solución es un mezcla homogénea de dos sustancias, el solvente (por ejemplo, agua) y el soluto (lo que disuelves en el agua), con "homogéneo" solo te dice que los dos están completamente mezclados.
La solución en sí es la combinación de estos dos componentes, por lo que el volumen de una solución le indica el total cantidad cuando los dos se han combinado. Necesita dos piezas de información para cuantificar completamente la concentración de una solución: la cantidad de solvente y la cantidad de soluto (o la cantidad total de la solución).
La forma más general de describir la concentración de soluciones (es decir, qué tan "fuertes" son) es por dividiendo la cantidad de soluto por la cantidad de la solución total, con ambos expresados en el mismas unidades. Por ejemplo, si agrega 30 ml de ácido clorhídrico a 270 ml de agua, tiene una (30 ml / 300 ml) × 100 = solución al 10 por ciento de ácido clorhídrico en agua. Como fórmula:
Sin embargo, en química, la concentración de soluciones a menudo se expresa como una "molaridad" (una molar concentración), que se define como el número de moles de soluto dividido por el número de litros del solución. Esto le da un valor en moles por litro, donde un mol de una sustancia es el equivalente a su masa atómica o molecular en gramos.
Cálculo de diluciones
Si comienza con una solución con una molaridad determinada y luego la diluye, puede usar una fórmula simple para encontrar la concentración final, o el volumen al que necesitará diluirlo para lograr un determinado concentración. La formula es:
Dónde METRO es la molaridad, y V es el volumen de la solución, con los subíndices i y f que representan "inicial" y "final". Así que siempre que conozcas el la molaridad y el volumen con el que comienza, y la molaridad final o el volumen que desee, puede resolver el resto cantidad.
Encuentre el valor que desea dividiendo el lado izquierdo (el producto del volumen inicial y la molaridad) por el valor que conoce a la derecha. Por ejemplo, si tiene una solución de 0,5 L de 2 M (es decir, una molaridad de 2) y desea una solución con una molaridad de 0,5 M, ¿qué volumen final necesita?
Reorganizar para obtener:
Entonces:
Necesita diluir la solución a 2 litros. Para usar esta fórmula para otras unidades (por ejemplo, galones), solo necesita asegurarse de que la concentración (es decir, la molaridad) se exprese en la misma unidad que el volumen, por lo que puede usar esto como una calculadora de dilución en galones si expresa la concentración en moles por galón.
Calculadora de concentración final en general
Si necesita calcular la concentración final para una situación más complicada, el enfoque más sencillo es volver a la definición básica de concentración.
Por ejemplo, si está mezclando dos soluciones con diferentes concentraciones, para encontrar la concentración final necesitará la cantidad final de soluto y la cantidad final de la solución completa. Puede averiguarlo si calcula la cantidad de sustancia disoluta en ambas mezclas originales, agréguelos y luego divídalos por la cantidad total de solución. Luego puede multiplicar por 100 si lo desea como porcentaje.
Por ejemplo, supongamos que tiene una solución al 2 por ciento (en masa) de sal en agua, con 100 g de solución en total, y una solución al 10 por ciento de sal en agua con 150 g de solución en total.
La primera solución contiene 0.02 × 100 g = 2 g de sal, y la segunda solución contiene 0.10 × 150 g = 15 g de sal. Entonces, en total tienes 2 g + 15 g = 17 g de sal y 100 g + 150 g = 250 g de solución. Esto da una solución final de concentración de 17 g / 250 g = 0.068 o 6.8 por ciento.