El agua como disolvente en las disoluciones; no solo actúa como un mero entorno para contener a sustancias iónicas de forma estable, sino también como un medio para facilitar reacciones químicas. De ahí su importancia en numerosos campos relacionados con la química. Por eso se necesita una herramienta o factor que pueda poner en relación al disolvente y a los solutos; esto es la molaridad.
La molaridad
La molaridad es la cantidad de moles de soluto por volumen de disolución, nunca por volumen de disolvente. Porque el volumen y densidad de los solutos también influyen en la densidad final de la disolución. La molaridad también es conocida como concentración molar, y se determina mediante la siguiente ecuación: $$\mathrm{Molaridad = \frac{cantidad~de~soluto~(n)}{volumen~disolución~(L)}}$$ Donde su unidad de medida moles/l se puede expresar con el símbolo M. $$\mathrm{M = \frac{moles}{litro}}$$ Veamos a continuación algunos de aplicación de la molaridad para la preparación de disoluciones.
Caso 1. Determinar la masa de soluto para conseguir una concentración molar concreta.
Caso 2. Hallar la molaridad conociendo el porcentaje de soluto en peso y la densidad de la disolución.
Se tiene una disolución acuosa de fluoruro sódico NaF al 14% en peso y cuya densidad es 1,08 g/cm. ¿Cuál es su molaridad? (Datos: Pesos atómicos Na = 23 g/mol, F = 19 g/mol) $$\mathrm{\varrho~Disol. = 1,08 g/cm^{3} = 1080 g/l}$$ $$\mathrm{\varrho~NaF = \%_{NaF}· \varrho~Disol. = 0,14· 1080 = 151,2~g/l}$$ $$\mathrm{M_{NaF} = \frac{\varrho~NaF}{PM~NaF} = \frac{151,2}{42} = 6,35 M }$$
Diluir disoluciones: aplicación de laboratorio
El trabajo de laboratorio requiere el empleo continuo de numerosas disoluciones de ácidos, bases, agentes oxidantes o reductores, sustancias solubles etc… a muy diversas concentraciones molares. Sin embargo, el propio espacio de un laboratorio imposibilitaría tener todas ellas almacenadas y disponibles; por eso lo que se tiene son disoluciones muy concentradas de los diversos solutos necesarios; a estas disoluciones se las denomina disoluciones patrón. A partir de estas disoluciones concentradas se producen otras más diluidas con las que se trabaja.
La clave está en saber que volumen de disolución patrón contiene la misma cantidad de moles que la disolución objetivo. Si se tiene una disolución patrón A y se quiere conseguir una disolución B; entonces se deben cumplir la siguiente relación. $$\mathrm{Si~~n_{A} = n_{B}~~\longrightarrow~~ M_{A}·V_{A} = M_{B}· V_{B}}$$ $$\mathrm{V_{A} = \frac{M_{B}· V_{B}}{M_{A}}}$$ Para aprenderlo mejor veamos un caso práctico.
Caso práctico. Obtener disoluciones diluidas a partir de una disolución patrón.
Se tiene una disolución patrón de ácido perclórico HClO4 concentrado al 35% de riqueza y ρ = 1,252 g/ml; a partir de ella se quiere obtener 250 ml de disolución al 0,25 M. ¿Qué volumen de disolución patrón se necesita? (Datos: Pesos atómicos H = 23 g/mol, Cl = 35,5 g/mol O = 16 g/mol ρ = 1,252 g/ml = 1.252 g/l) $$\mathrm{Dis.~pat.~M_{HClO_{4}} = \frac{\%_{HClO_{4}}·\varrho_{dis.~pat.} }{PM_{HClO_{4}}} = \frac{0,35·1252}{100,5} = 4,36~M }$$$$\mathrm{n_{HClO_{4}} = M_{dilución}·V_{dilución} = 0,25·0,25 = 0,0625~moles.}$$ $$\mathrm{V_{patrón} = \frac{n_{HClO_{4}}}{M_{HClO_{4}}} = \frac{0,0625}{4,36} = 0,0143~l = 14,3~ml}$$ Se añaden primero en el recipiente los 14,3 ml de disolución patrón y después se rellena hasta completar los 250 ml.
