Tema 10: Las Disoluciones, Concentración y Diluciones del Centre Ciutatvella

LA CONCENTRACIÓN DE UNA DISOLUCIÓN

Una disolución es un sistema homogéneo, es decir una mezcla de dos o más sustancias puras que son tan compatibles entre sí que el resultado final es un sistema en el que no se distinguen sus componentes y mantienen las mismas propiedades en toda su extensión. Podemos tener disoluciones de tres tipos sólidas, líquidas y gaseosas.

• Gaseosas: el soluto y el disolvente son gases. El aire sería un ejemplo de disolución gaseosa ya que contiene nitrógeno como disolvente (por encontrarse en mayor proporción) y otros gases (oxígeno, dióxido de carbono) como solutos. RE. CIUTAT VELLA
• Liquidas: donde solutos sólidos, líquidos o gaseosos se disuelven en un disolvente líquido. Por ejemplo: alcohol en agua (soluto líquido + disolvente líquido) o sal en agua (soluto sólido + disolvente líquido)
• Sólidas: Algunas amalgamas o aleaciones de metales son soluciones sólidas donde tanto soluto como disolvente se encuentran en estado sólido.

En la práctica, en la oficina de farmacia, trabajamos con disoluciones líquidas formadas por mezclas de líquidos miscibles o bien de sólidos solubles en un líquido.

En este tema vamos a aprender a cuantificar las disoluciones, es decir vamos a caracterizar una disolución diciendo cuanta cantidad OBL tema 10 Centre Ciutatvella 1de soluto hay en relación a una cantidad de disolvente. Para ello definimos un nuevo concepto:

Concentración: es la cantidad de soluto que hay en una determinada cantidad de disolución o de disolvente.

Siendo el disolvente la sustancia que disuelve a otra sustancia para formar una solución y que siempre está en mayor proporción. Por ejemplo: en una solución de azúcar con agua, el agua es el disolvente y el azúcar el soluto.

Luego el soluto es la sustancia que se disuelve en la solución. Las disoluciones se nombran citando en primer lugar el soluto y en segundo lugar el disolvente. Por ejemplo: sacarosa en agua, donde el soluto es la sacarosa y el disolvente el agua.

ELLA Hay diferentes formas de expresar la concentración de una disolución, tanto de manera cualitativa como cuantitativa. Así tenemos:

Expresión Cualitativa de la Concentración

a) Cualitativamente:

• Diluida: solución que contiene una pequeña proporción de soluto en referencia al disolvente.
• Concentrada: disolución que contiene una gran proporción de soluto en referencia al disolvente.

Expresión Cuantitativa de la Concentración

b) Cuantitativamente:

• Insaturada: disolución en la que todavía puede ser disuelto gran cantidad de soluto.
• Saturada: disolución que no admitirá más soluto.

OBL tema 10 Centre Ciutatvella 2Una disolución está concentrada cuando tiene mucha cantidad de soluto respecto al total de la disolución o a la cantidad de disolvente que hay, mientras que está diluida cuando la cantidad de soluto es baja en relación a la cantidad de disolvente.

Vamos a ver diferentes formas de expresar la concentración.

EL PORCENTAJE EN PESO

1.1. EL PORCENTAJE EN PESO El porcentaje en peso (% p/p) expresa los gramos de soluto que hay en cada 100g de disolución. Se calcula mediante la siguiente fórmula:

d d gramos de disolución gramos de soluto x 100 % =

¡Ojo !: en el denominador hay que poner los gramos de disolución, es decir la suma de soluto y disolvente, sólo cuando la cantidad de soluto es muy pequeña frente a la de disolvente podemos hacer la aproximación de poner los gramos de disolvente en el denominador ya que la variación en el resultado sería imperceptible.

Ejemplo 1: Cálculo de Porcentaje p/p

Ejemplo 1: Calcula el porcentaje p/p de una disolución de perclorato amónico (NH4ClO4) en una disolución acuosa que contiene 11,7g de NH4ClO4 y 25g de agua.

Datos: g de soluto: 11,7g de NH4ClO4 g de disolvente: 25g de H2O

Fórmula a utilizar: %= p gramos de soluto gramos de disolución x 100

OBL tema 10 Centre Ciutatvella 3Resolución: g de disolución: 11,7+25= 36,7 g de disolución

2 11,7 p 36,7 x 100 = 31,88%

No olvidemos el significado de este resultado: Esto quiere decir qué en esta disolución, por cada 100g de disolución encontraremos 31,88g de perclorato amónico.

Ejemplo 2: Concentración de Jarabe

Ejemplo 2: Si tenemos 30g de jarabe con 0,5g de principio activo, ¿Cuál será su concentración en %p/p?

Datos: g de principio activo UTAT VELLA g de soluto: 0,5g de principio activo g de disolución: 30g de jarabe (en este caso el problema nos da directamente los gramos de disolución, no tenemos que calcularlos).

Fórmula a utilizar: %° = p gramos de soluto p gramos de disolución ·x 100

Resolución: p p 30 0,5 x 100 = 1,67%

Partes por Millón (ppm)

Existe otra forma de expresar la concentración de una disolución mediante su porcentaje en peso: gramos de soluto que hay en 1 millón de gramos de disolución o partes por millón (ppm) gramos de soluto ppm = gramos de disolución 106

OBL tema 10 Centre Ciutatvella 4Si observamos el numerador: gramos de soluto x 106=µg de disolución, por tanto, se puede decir que: ppm = "19 g

Este tipo de expresión se utiliza cuando manejamos cantidades muy pequeñas, como a menudo sucede en la farmacia.

Ejemplo 3: Concentración en ppm de Jarabe

Ejemplo 3: Tenemos 80g de jarabe con 10-5g de principio activo. ¿ Cuál es la concentración de principio activo expresada en partes por millón?

Datos: g de soluto: 10-5g de principio activo g de disolución: 80g de jarabe

Fórmula a utilizar: gramos de soluto ppm = gramos de disolución 106

CIUTAT VELLA Resolución: 10-5 ppm = 80 80 106 = 0,125ppm

Ejemplo 4: Concentración de NaCl en % p/p

Ejemplo 4: Supongamos que tenemos una disolución que contiene 0,003g de NaCl en 2000g de H2O. ¿ Cuál sería la concentración de NaCl en % p/p?

Datos: g de soluto: 0,003g de NaCI g de disolvente: 2000g g de disolución: 2000+0,003=2000,003g

Fórmula a utilizar: %= gramos de soluto x 100 p gramos de disolución

OBL tema 10 Centre Ciutatvella 5Resolución: % - 2000,003 0,003 x 100 = 0,00015%

Como vemos, en este caso el resultado es un número con muchos ceros y no es muy cómodo operar con el. Podemos facilitar el trabajo transformándolo en una potencia de 10 y dando el resultado en notación científica:

0,00015=1,5.10-4 O también podemos dar el resultado en ppm, bien utilizando la fórmula que nos da la concentración en ppm desde el principio o bien haciendo al final el cambio de unidad correspondiente como hemos visto en el tema 7:

Paso de g en 100g (estas son en realidad las unidades cuando utilizo el porcentaje) a ug/g = ppm:

En 100g de disolución hay 1,5.10-4g de NaCl En 1g de disolución habrá:

1,5.10-4 100 ·= 1,5.10-6 g

Por tanto: 1,5. 10-6 g 2 × 100UB = 1,5ppm

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EL PORCENTAJE EN VOLUMEN

1.2. EL PORCENTAJE EN VOLUMEN El porcentaje en volumen %v/v expresa los mililitros de soluto contenidos en 100ml de disolución. Se utiliza cuando soluto y disolvente son líquidos. Se calcula mediante la siguiente fórmula:

% " 212 ml de disolución ml de soluto = x 100

En las disoluciones hidroalcohólicas, formadas por alcohol y agua, el porcentaje en volumen equivale a los grados alcohólicos, o sea, que un licor de 90°, tendrá un 90% v/v de alcohol, es decir 90ml de alcohol en 100ml de disolución (y por tanto 10ml de agua).

Ejemplo 5: Cálculo de Porcentaje v/v de Alcohol Metílico

Ejemplo 5: Calcula el %v/v de alcohol metílico en una disolución acuosa que tiene 12ml de alcohol y 70ml de agua

Datos: CENTRE CIUTAT VELLA Vol. de soluto: 12ml de alcohol metílico Vol. de disolvente: 70ml de agua Vol. de disolución: 70+12=82ml

Fórmula a utilizar: %2 -; ml de soluto ml de disolución x 100

Resolución: % 2 = 12ml 82ml

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EL PORCENTAJE PESO VOLUMEN

1.3. EL PORCENTAJE PESO VOLUMEN El porcentaje peso-volumen (%p/v) expresa los gramos de soluto contenidos en 100ml de disolución. Se calcula con la siguiente fórmula:

%= 212 ml de disolución gramos de soluto x 100

Ejemplo 6: Cálculo de Porcentaje p/v de Glucosa

Ejemplo 6: Añadimos agua a 28g de glucosa hasta un volumen total de 250ml. ¿ Cuál será el %p/v de la disolución así conseguida?

Datos: g de soluto: 28g de glucosa Vol. de disolución: 250ml

Fórmula a utilizar: d % = 𝑣 ml de disolución gr de soluto NTRE CIUTAT VELLA x 100

Resolución: % = 250 × 10 250 x 100 = 11,2% p/v

Existen otras formas de expresar concentración relacionando peso de soluto con volumen de disolución que son perfectamente intercambiables entre ellas siguiendo las reglas de los cambios de unidad ya estudiadas. Algunas de ellas son: g/l, mg/ml, mg/l, kg/ml, ug/l, etc.

LA MOLARIDAD

1.4. LA MOLARIDAD La molaridad (M) indica el número de moles de soluto que pueden encontrarse en un litro de disolución. Para calcular la

OBL tema 10 Centre Ciutatvella 8molaridad se necesitan los moles de soluto que hay en una disolución y el volumen (en litros) de la disolución. Se calcula así:

moles de soluto M : volumen de disolución en litros

Según esta fórmula, para calcular la molaridad, hemos de calcular previamente los moles. El mol es la cantidad de materia usada por los químicos (como la docena en pastelería). Este término hace referencia a un variado número de partículas elementales (átomos, moléculas, iones, electrones, etc.) de cualquier sustancia. Un mol (n) de una sustancia equivale a la cantidad de esa sustancia que contiene el número de Avogadro de partículas, es decir contiene 6,023.1023 partículas.

En la práctica, para calcular el número de moles que tenemos de una sustancia, dividimos su masa en gramos por el peso molecular de esa sustancia:

oles =masa ( masa (g) PM

El peso molecular de una sustancia se calcula sumando los pesos atómicos de todos los átomos que forman parte de su molécula, multiplicados por sus subíndices. Por ejemplo: si queremos calcular el peso molecular del nitrato de plata cuya fórmula es AgNO3, buscaremos en la tabla periódica los pesos atómicos de cada uno de los elementos de la molécula:

Ag: 108 N: 14

OBL tema 10 Centre Ciutatvella 9O: 16 Ahora los sumamos todos pero teniendo en cuenta que hay tres átomos de oxígeno por lo que habrá que multiplicar su peso atómico por tres:

PM = 108+14+ (3x16) = 170

Si se tratara de una sustancia simple, bastaría con dividir su masa en gramos por su peso atomico que aparece en la tabla periódica.

Ejemplo 7: Cálculo de Molaridad de Etanol

Ejemplo 7: Disolvemos 127g de etanol (CH3CH2OH) con agua suficiente para obtener 1,35l. ¿ Cuál será su molaridad?

Datos: g de soluto: 127gENTRE CIUTAT VELLA Vol. de disolución: 1,35l Pesos atómicos: C = 12, H = 1, O = 16

Fórmulas a utilizar: moles masa (g) M = v de disolución (l) moles = PM

Resolución: PM = (2x12)+(6x1)+16 = 46 moles = masa (g) PM = 127 46 = 2,76 moles

M = 1,35 2,76 = 2,04 M

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