Expresiones de Concentración en Química: Molaridad, Molalidad, Fracción Molar y Más
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Expresiones de Concentración en Química
La concentración de una solución expresa la cantidad de soluto presente en una cantidad dada de disolvente o solución. Existen diversas formas de expresar la concentración, cada una con sus propias ventajas y aplicaciones.
Concentración Molar
La concentración molar, también conocida como molaridad, indica el número de moles de soluto por litro de solución. Se representa con el símbolo 'M' o 'Cx' y se calcula de la siguiente manera:
Molaridad (M) = moles de soluto / litros de solución
La unidad de la concentración molar es el mol/L (mol por litro).
Concentración Másica
La concentración másica, representada como cx, expresa la masa de soluto en gramos por litro de solución.
Concentración másica (cx) = masa de soluto (g) / litros de solución (L)
La unidad de la concentración másica es el g/L (gramos por litro).
Fracción Molar
La fracción molar (χ) representa la relación entre el número de moles de un componente (soluto o disolvente) y el número total de moles en la solución.
Para el soluto: χsoluto = nsoluto / (nsoluto + ndisolvente)
Para el disolvente: χdisolvente = ndisolvente / (ndisolvente + nsoluto)
La suma de las fracciones molares de todos los componentes de una solución es igual a 1: χsoluto + χdisolvente = 1. La fracción molar es una magnitud adimensional.
Molalidad
La molalidad (m) indica el número de moles de soluto por kilogramo de disolvente.
Molalidad (m) = moles de soluto / kilogramos de disolvente
La unidad de la molalidad es mol/kg (mol por kilogramo).
Porcentaje en Peso
El porcentaje en peso (% en peso) expresa la masa de soluto en gramos por cada 100 gramos de solución.
% en peso = (gramos de soluto / gramos de solución) * 100
Partes por Millón (ppm)
Las partes por millón (ppm) se utilizan para expresar concentraciones muy bajas. Su significado varía dependiendo del estado de la mezcla:
- En mezclas sólidas o disoluciones líquidas no acuosas: 1 ppm equivale a 1 unidad de masa por cada millón de unidades de masa (ej., mg/kg, µg/g).
- En disoluciones acuosas diluidas (aproximando 1 L de agua como 1 kg): 1 ppm equivale a 1 mg de soluto por litro de solución (mg/L).
- En disoluciones gaseosas: 1 ppm equivale a 1 unidad de volumen de soluto por cada millón de unidades de volumen de solución (ej., mL/m³).
Fórmulas para ppm:
- ppm = (miligramos de soluto / kilogramos de solución)
- ppm = (miligramos de soluto / litros de solución) (en disoluciones acuosas diluidas)
Partes por Billón (ppb)
Las partes por billón (ppb) se utilizan para concentraciones aún más bajas que las ppm. En este contexto, "billón" se refiere a mil millones (109) según la nomenclatura anglosajona. De forma análoga a las ppm:
- En mezclas sólidas o disoluciones líquidas no acuosas: 1 ppb equivale a 1 unidad de masa por cada mil millones de unidades de masa (ej., mg/Tonelada, µg/kg).
- En disoluciones acuosas diluidas: 1 ppb equivale a 1 µg de soluto por litro de solución (µg/L) o mg/m³.