En química, se llama concentración a la propiedad de las disoluciones que indica en qué cantidad o proporción se encuentra el soluto respecto al disolvente. Es una magnitud que se puede calcular si se conocen las cantidades de soluto y de disolvente que se tienen dentro de la mezcla.
Es muy importante sobre todo en el trabajo de laboratorio de la química analítica. Cuando se trabaja con soluciones acuosas (con agua como disolvente), la concentración es lo primero que hay que conocer.
En los laboratorios de análisis industrial, por ejemplo, se reciben muestras de soluciones tomadas de los aparatos y equipos de una planta química. Estas muestras se toman en distintas partes del proceso y se llevan en vasos bien sellados hasta las manos del laboratorista.
El objetivo de los análisis siempre es conocer la concentración de sus componentes. Un caso: una planta hidrometalúrgica envía sus muestras para que el laboratorio le diga qué concentración hay de cada metal en una solución.
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Tipos de concentración
Según cuánto soluto haya en la mezcla en relación con el disolvente, puede haber distintos niveles de concentración en las soluciones:
- Solución diluida
- Solución saturada
- Solución sobresaturada
Solución diluida
Las soluciones diluidas son aquellas en las que hay poco soluto. Puede ser mínimo y hacer que el disolvente aparente estar solo, o el suficiente para que se sepa que la mezcla tiene dos componentes. Mientras vaya aumentando su cantidad, aumentará la concentración y también la mezcla irá tomando propiedades combinadas del soluto y del disolvente. El límite de una solución diluida es la saturación, que es el punto donde ya se ha disuelto todo el soluto posible.
Solución saturada
Las soluciones saturadas son las que ya tienen tanto soluto como el disolvente puede disolver. Cuando este punto se alcanza, la solución ya no puede incorporar más soluto. Si se añade soluto extra, este se irá precipitando al fondo del recipiente donde esté contenida la mezcla. Este es el punto llamado saturación, mencionado anteriormente. Sin embargo, esto se puede cambiar modificando una variable como la temperatura. Esto se explica en las siguientes reglas:
- Mayor temperatura: la solución se calienta, las partículas de soluto y disolvente se agitan en ella, y al estar en movimiento pueden permitir que entren más de soluto. Por eso, puede concentrarse más. Más caliente, disuelve más.
- Menor temperatura: la solución se enfría, las partículas de soluto y disolvente están más compactas, por lo que incluso llega a separarse un poco del soluto que ya estaba. Más frío, disuelve menos.
Solución sobresaturada
Las soluciones sobresaturadas son las que tienen más soluto del que el disolvente puede contener. Por tanto, el soluto que no se pudo disolver queda ya sea suspendido o como un depósito en el fondo del recipiente. A pesar de esto, las soluciones sobresaturadas se pueden convertir en soluciones saturadas, ajustando la temperatura para que ese soluto suspendido se incorpore. También, se puede mover un poco la solución con un agitador, lo que también ayuda.
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Medidas de la concentración
Para representar la concentración se usan diferentes magnitudes, cada una enfocada ya sea en las masas o en los volúmenes de los solutos y los disolventes. Son de uso universal y se incluyen en el etiquetado de productos químicos para laboratorio o uso doméstico. Entre ellas se encuentran:
- Molaridad: son los moles de soluto que hay por cada litro de disolvente. Se expresa con la letra M y con las unidades mol/L.
- Normalidad: son los equivalentes de soluto que hay por cada litro de disolvente. Los equivalentes son los moles divididos por una valencia activa. Se expresa con la letra N y con las unidades eq/L.
- Molalidad: son los moles de soluto que hay por cada kilogramo de disolvente. Se expresa con la letra m (minúscula) y con las unidades mol/Kg.
Al tener unidades de masa sobre volumen, se podría decir que la concentración es similar a la magnitud de la densidad, solo que la densidad se aplica a una sola sustancia o mezcla (tratada como un todo), y la concentración a veces se vuelve específica respecto al soluto o al disolvente.
10 ejemplos de concentración
- Una solución de sosa cáustica (NaOH) para uso industrial tiene una concentración de 12.5M = 12.5 mol/L.
- Una solución de ácido clorhídrico (HCl) para uso doméstico tiene una concentración de 12M = 12 mol/L.
- Una solución de amoníaco (NH3) industrial tiene una concentración de 17.64M = 17.64 mol/L.
- Una solución de ácido sulfúrico (H2SO4) comercial tiene una concentración de 18.1M = 18.1 mol/L.
- Una solución de ácido fosfórico (H3PO4) comercial tiene una concentración de 8.67M = 8.67 mol/L.
- Una solución de ácido nítrico (HNO3) comercial tiene una concentración de 11.11M = 11.11 mol/L.
- Una solución de permanganato de potasio (KMnO4) medicinal tiene una concentración de 0.1N = 0.1 eq/L.
- Una solución de peróxido de hidrógeno (H2O2) industrial tiene una concentración de 14.7M = 14.7 mol/L.
- Una solución de hipoclorito de sodio (NaClO) industrial tiene una concentración de 1.35M = 1.35 mol/L.
- Una solución de hidróxido de calcio [Ca(OH)2] o “lechada” para la construcción tiene una concentración de 1.35M = 1.35 mol/L.