CONCENTRACIONES QUÍMICASFRACCIÓN MOLAR, NORMALIDAD Y PARTES POR MILLÓN

Conceptos básicos

FRACCIÓN MOLAR (𝝌)

La fracción molar (𝝌) es la relación entre la cantidad de sustancia delsoluto (𝑛𝐴) y la cantidad de sustancia de la solución (𝑛𝐵). Es posibledeterminar tanto la fracción molar del soluto como la del solvente.

Fracción molar del soluto (χA) Fracción molar del solvente (χB)

χA =𝑛𝐴

𝑛𝐴 + 𝑛𝐵χB =

𝑛𝐵𝑛𝐴 + 𝑛𝐵

FRACCIÓN MOLAR (χ)

La fracción no tiene unidades y la suma de las fracciones molares detodos los componentes de la disolución es igual a 1, tal como semuestra a continuación:

χA + χB = 1

EJEMPLO Una disolución contiene 5,8 g de NaCl y 100 g de H2O. Determina la fracción molar de los componentes en disolución.

Pasos para resolver el problema:

1. Calcular la masa molar del soluto (NaCl)

𝑀𝑀𝑁𝑎𝐶𝑙 = 1 ∙ 22,99𝑔

𝑚𝑜𝑙+ 1 ∙ 39,09

𝑔

𝑚𝑜𝑙

𝑀𝑀𝐾𝐵𝑟 = 62,08𝑔

𝑚𝑜𝑙

2. Calcular la masa molar del solvente (H2O)

𝑀𝑀𝐻2𝑂 = 2 ∙ 1,008𝑔

𝑚𝑜𝑙+ 1 ∙ 15,99

𝑔

𝑚𝑜𝑙

𝑀𝑀𝐾𝐵𝑟 = 18,006𝑔

𝑚𝑜𝑙

3. Determinar la cantidad de sustancia del soluto (𝑛𝐴)

𝑀𝑀𝑁𝑎𝐶𝑙 =𝑚

𝑛𝐴

62,08 𝑔/𝑚𝑜𝑙 =5,8 𝑔

𝑛𝐴

62,08𝑔

𝑚𝑜𝑙∙ 𝑛𝐴 = 5,8𝑔

𝑛𝐴 =5,8 𝑔

62,08 𝑔/𝑚𝑜𝑙

𝑛𝐴 = 0,093 𝑚𝑜𝑙

4. Determinar la cantidad de sustancia del solvente (𝑛𝐵)

𝑀𝑀𝐻2𝑂 =𝑚

𝑛𝐵

18,006 𝑔/𝑚𝑜𝑙 =100 𝑔

𝑛𝐵

18,006𝑔

𝑚𝑜𝑙∙ 𝑛𝐵 = 100𝑔

𝑛𝐵 =100 𝑔

18,006 𝑔/𝑚𝑜𝑙

𝑛𝐵 = 5,554 𝑚𝑜𝑙

•

5. Calcular la fracción molar del soluto (χA)

χA =𝑛𝐴

𝑛𝐴 + 𝑛𝐵

χA =0,093

0,093 + 5,554

χA = 0,016

6. Calcular la fracción molar del soluto (χB)

χ𝐵 =𝑛𝐴

𝑛𝐴 + 𝑛𝐵

χB =5,554

0,093 + 5,554

χB = 0,984

NORMALIDAD (N)La normalidad relaciona el número de equivalentes gramo oequivalentes químicos de un soluto con la cantidad de solución, enlitros. Se expresa como:

𝑁 =𝑁° 𝑑𝑒 𝑒𝑞𝑢𝑖𝑣𝑎𝑙𝑒𝑛𝑡𝑒𝑠-𝑔𝑟𝑎𝑚𝑜 𝑑𝑒 𝑠𝑜𝑙𝑢𝑡𝑜

𝑣𝑜𝑙𝑢𝑚𝑒𝑛 𝑑𝑒 𝑠𝑜𝑙𝑢𝑐𝑖ó𝑛 (𝐿)

El concepto de equivalente gramo o equivalente químico ha sidodesarrollado especialmente para referirse a ácidos y bases. Así, unequivalente gramo es la masa de sustancia (ácido o base) capaz deproducir un mol de iones H+ o OH-, según el caso.

Para pasar de moles a gramos se emplean las masas moleculares de lassustancias involucradas. Por ejemplo, un mol de HCl, cuyo pesomolecular es 36,5 g, se ioniza para producir un mol de H+, por tanto, elpeso de un equivalente gramo (abreviado peqg) de HCl es 36,5 g. En elcaso de ácidos o bases que generan más de un mol de OH- o H+, comopor ejemplo, el H2SO4 o el Al(OH)3, el peso de un equivalente-gramo secalcula así:

1 𝑝𝑒𝑞𝑔 𝑑𝑒 𝐻2𝑆𝑂4 =Masa molecular del 𝐻2𝑆𝑂4

2H

1 𝑝𝑒𝑞𝑔 𝑑𝑒 𝐻2𝑆𝑂4 =98 g

2

1 𝑝𝑒𝑞𝑔 𝑑𝑒 𝐻2𝑆𝑂4 = 49,0 𝑔

PARTES POR MILLÓN (PPM)

Las partes por millón (ppm) expresa la cantidad de soluto por masa desolución. Corrientemente, este tipo de expresión de la concentración seutiliza para soluciones gaseosas en las que se encuentra uno o varioscomponentes volátiles y/o particulado en suspensión, como polvos yhumos.

𝑝𝑝𝑚 =𝑚𝑎𝑠𝑎 𝑑𝑒𝑙 𝑠𝑜𝑙𝑢𝑡𝑜

𝑚𝑎𝑠𝑎 𝑑𝑒 𝑙𝑎 𝑠𝑜𝑙𝑢𝑐𝑖ó𝑛∙ 1.000.000

EJEMPLO En un análisis atmosférico en el centro de Santiago se encontró en 1000g de aire 0,256 g de finísimo polvo de carbón, producto de lacontaminación ambiental. ¿Cuál era la concentración en ppm del centrode la capital a esa hora?

Datos:

Masa de soluto: 2,56 g de polvo carbón

Masa de solución: 1000 g de aire

𝑝𝑝𝑚 =0,256 𝑔

1000 𝑔∙ 1.000.000

𝑝𝑝𝑚 = 256