Concentración de las soluciones: Soluciones cuantitativas (Parte II)

En el artículo anterior aprendimos mediante ejemplos cotidianos como interpretar de forma cualitativa la concentración de una solución. Ahora es necesario conocer cómo analizar las concentración de las soluciones mediante los términos cuantitativos.

Los términos cuantitativos reflejan la concentración de las soluciones de manera numérica y exacta. Este tipo de cálculos se realizan en la industria química, farmacéutica, alimentaria y científica ya que se necesita conocer con mayor precisión la concentración con la cual se trabaja las soluciones.

Estos términos cuantitativos se pueden expresar de dos manera, mediante las unidades físicas y las unidades químicas. Para efecto de este artículo trabajaremos solo las unidades físicas o porcentuales.

• Porcentaje masa-masa (%m/m). 

Se define como la cantidad en gramos de soluto que están contenidos en 100 gramos de solución. Por ejemplo, si nos dicen que la concentración de una solución es de 40% m/m, nos están indicando que en 100 gramos de solución están contenidos 40 gramos de soluto y el restante (60 gramos) correspondería a la cantidad de solvente.

Como explique en el post anterior, las soluciones están formadas por dos componentes, entonces la masa de la solución será el resultado de la suma de las masas del soluto y solvente.

masa (solución) = masa (soluto) + masa (solvente)

Por ejemplo tenemos el siguiente ejercicio:

• Valeria preparó una disolución de agua azucarada mezclando 120 gramos de agua con 5 gramos de azúcar, y desea conocer la concentración de esta solución. ¿Cómo debe proceder?

Primero es necesario identificar cuál es el soluto y el solvente en la solución y luego se elabora los datos. Recordemos que este tipo de concentración es porcentual, por lo cual representa una cantidad dada como una fracción en 100 partes. Entonces los cálculos se realizaran en base a 100 gramos o 100 ml de solución, dependiendo del caso dado.

El solvente, en estos casos, suele ser el agua, ya que es el solvente universal por excelencia. Por lo tanto, el soluto sería el azúcar.

Datos:

m solvente = 120 g agua

m soluto = 5 g azúcar

%m/m= ?

Procedemos entonces a resolver:

m solución = m soluto + m solvente

m solución = 5 g + 120 g

m solución = 125 g

Si en 125 g de solución → 5 g de soluto

en 100 g de solución → X

X= 100 g solución . 5 g soluto

125 g solución 

X= 4 gramos

Puesto que los 4 gramos de soluto están contenidos en 100 gramos de solución , la concentración de la solución que desea preparar Valeria es de 4% m/m. 

• Porcentaje volumen – volumen (%v/v). 

Se define como la cantidad en mililitros de soluto contenidos en 100 mililitros de solución. Por ejemplo, si tenemos una concentración de 30% v/v , esto nos está indicando que en 100 ml de solución están contenidos 30 ml de soluto y el resto, 70 ml son del solvente.

Entre algunos ejemplos cotidianos de este tipo de concentración, tenemos el alcohol isopropilico comercial que se encuentra a un 70% v/v, lo que indica que hay 70 ml de soluto (alcohol isopropilico) disuelto en 30 ml de agua (solvente).

De igual manera sucede con los jugos comerciales, los cuales se encuentran a una concentración de 60% v/v, donde el 60 % es de zumo del jugo y el restante (40%) es de agua.

Ejercicio.

• Un farmacéutico necesita preparar una disolución de 250 ml de alcohol isopropilico al 70% v/v. ¿Qué cantidad de soluto necesitará para preparar dicha solución?

Datos:

V solución = 250 ml

% v/v = 70%

V soluto = ?

Si en 100 ml solución → 70 ml soluto

En 250 ml solución → X

X = 250 ml solución . 70 ml soluto

                 100 ml solución

 X = 175 ml soluto

El farmacéutico necesitará 175 ml de alcohol isopropilico para preparar 250 ml de solución al 70 % v/v.

• Porcentaje masa – volumen (%m/v)

Este tipo de concentración expresa la cantidad en gramos de soluto que se encuentran contenidos en 100 ml de solución.

Por ejemplo, si nos dicen que la concentración de una solución es de 30 % m/v, nos están indicando que en 100 ml de solución se encuentran contenidos 30 gramos de soluto.

Ejercicio.

• David desea preparar una bebida instantánea al 20 % m/v y solo dispone de 50 gramos del concentrado en polvo. ¿Qué volumen de disolución puede preparar con esta cantidad de soluto?

Datos:

% m/v = 20%

m soluto = 50 gramos

v solución = ?

Si en 100 ml solución → 20 gramos soluto

                                 X → 50 gramos soluto

X = 100 ml solución . 50 gramos soluto

                    20 gramos soluto

X = 250 ml solución

Entonces, David puede preparar 250 ml de solución utilizando 50 gramos del concentrado en polvo al 20% m/v