Disoluciones y concentración: porcentaje masa/masa, masa/volumen y volumen/volumen
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Un refresco, el alcohol de farmacia, el vinagre, un limpiador de pisos o la sangre son disoluciones. Saber cuánto contienen de cada sustancia, su concentración, permite usarlos con seguridad: un medicamento con poco principio activo no sirve y uno con demasiado puede hacer daño.
En tu libro: este tema está en las páginas 178 a 191 de Saberes y pensamiento científico. Tercer grado (SEP).
Soluto, disolvente y disolución
Una disolución es una mezcla homogénea formada por:
- El soluto: el componente que está en menor cantidad (puede ser sólido, líquido o gas).
- El disolvente: el que está en mayor cantidad. Cuando es el agua, la disolución se llama acuosa.
Las dos masas deben estar en la misma unidad (gramos con gramos, o kilogramos con kilogramos).
Diluida, concentrada y saturada
Según cuánto soluto tienen, las disoluciones se describen cualitativamente así (ejemplos del libro con cloruro de sodio en 100 mL de agua):
| Tipo | Qué significa | Ejemplo |
|---|---|---|
| Diluida | Poco soluto comparado con el disolvente | 1 g de sal en 100 mL de agua |
| Concentrada | Bastante soluto, pero todavía se puede disolver más | 15 g de sal en 100 mL de agua |
| Saturada | Ya tiene la máxima cantidad de soluto que se disuelve a esa temperatura | 36 g de sal en 100 mL de agua |
| Sobresaturada | Tiene más soluto del que admite; se logra calentando y es inestable: al enfriarse o al agitarse, el exceso precipita | Más de 36 g en 100 mL, preparada en caliente |
La solubilidad
La solubilidad es la cantidad máxima de soluto que se disuelve en cierta cantidad de disolvente a una temperatura determinada. Suele expresarse en gramos por cada 100 mL de agua, y casi siempre aumenta con la temperatura. Por ejemplo, en 100 mL de agua se disuelven unos 36 g de sal, pero unos 200 g de azúcar.
| Sustancia | Fórmula | Solubilidad (g/100 mL de agua) |
|---|---|---|
| Cloruro de sodio | 35.9 | |
| Carbonato de sodio | 22.0 | |
| Cloruro de magnesio | 54.0 | |
| Cloruro de calcio | 74.0 | |
| Carbonato de calcio | 0.0017 |
(Valores de la tabla de la página 181). El carbonato de calcio es prácticamente insoluble: por eso las rocas calizas no se disuelven con la lluvia normal.
Unidades de concentración
Para saber la cantidad exacta de soluto se usan porcentajes:
| Unidad | Fórmula | Cuándo se usa |
|---|---|---|
| % m/m (masa/masa) | Soluto y disolución pesados (ácidos concentrados, aleaciones) | |
| % m/V (masa/volumen) | Se pesa un sólido y se agrega disolvente hasta un volumen | |
| % V/V (volumen/volumen) | Soluto y disolvente líquidos (o un gas): alcohol, jugos |
Atención: en todas, el denominador es la disolución completa (soluto + disolvente), no solo el disolvente.
Ejemplos del libro resueltos
Página 183: % m/m de una disolución de sal
Problema: se preparó una disolución con 15 g de NaCl en 100 g de agua. ¿Cuál es su porcentaje masa/masa?
- Masa de la disolución: g.
- .
Respuesta: 13.04 %. (Observa que no es 15 %, porque la disolución pesa 115 g).
Página 184: ácido clorhídrico concentrado
Problema: con 36 g de HCl se obtienen 100 g de disolución. ¿Cuál es su % m/m?
Página 185: % m/V de una disolución de sal
Problema: se prepararon 100 mL de disolución con 15 g de NaCl. ¿Cuál es su % m/V?
Página 186: ¿cuánto nitrato de potasio se pesa?
Problema: se quieren preparar 250 mL de disolución de al 8 % m/V. ¿Cuántos gramos se pesan?
Se despeja la masa del soluto:
Respuesta: se pesan 20 g de .
Páginas 187 y 188: el gas de un refresco
Problema: un refresco tiene 1 % V/V de . ¿Qué volumen de gas hay en una botella de 350 mL?
Páginas 188 y 189: el anticongelante
Problema: se quiere preparar un anticongelante al 7.5 % V/V con 50 mL de etilenglicol. ¿Qué volumen total tendrá la disolución?
Se despeja el volumen de la disolución:
La concentración en productos de uso diario
| Producto | Componente principal | Concentración aproximada |
|---|---|---|
| Alcohol de farmacia | Etanol | 70 % |
| Vinagre | Ácido acético | 3 % a 5 % |
| Desinfectante (cloro) | Hipoclorito de sodio | 0.1 % a 0.5 % |
| Analgésico | Ácido acetilsalicílico | 500 mg por tableta |
| Herramientas de acero | Carbono | 0.3 % a 0.6 % |
| Jabón para ropa | Dodecilbencensulfonato de sodio | 10 % a 20 % |
| Pasta dental | Fluoruro de sodio | Menos de 1 500 mg/kg |
Una corrección importante: el libro indica que el agua oxigenada tiene entre 33 % y 37 % de peróxido de hidrógeno y que esa es la que se usa en heridas. En realidad, el agua oxigenada que se vende en farmacias como antiséptico tiene alrededor de 3 %; la de 30 % a 35 % es un reactivo de laboratorio o industrial corrosivo, que quema la piel.
Revisar la etiqueta de los productos te ayuda a saber qué consumes y a usarlos de forma segura.
Comprueba lo aprendido
1. Se disuelven 20 g de azúcar en 180 g de agua. ¿Cuál es el % m/m?
La disolución pesa 200 g: .
2. ¿Cuántos mililitros de alcohol hay en 500 mL de una disolución al 70 % V/V?
mL.
3. ¿Qué es una disolución saturada?
La que contiene la máxima cantidad de soluto que puede disolverse a esa temperatura; si agregas más, ya no se disuelve.
Practica con los ejercicios resueltos de esta unidad:
Ejercicios de materia, mezclas y concentración
Temas relacionados: contaminantes y partes por millón y métodos de separación de mezclas en el curso de Saberes y pensamiento científico 3. Para profundizar, revisa soluciones y concentración en el curso de química de preparatoria.
Referencias
- Secretaría de Educación Pública (2024). Colección Nanahuatzin. Saberes y pensamiento científico. Tercer grado. SEP, pp. 178-191.
- Chang, R. y Overby, J. (2017). Química. McGraw Hill.
- Brown, T. L., LeMay, H. E., Bursten, B. E. y Murphy, C. J. (2014). Química, la ciencia central. Pearson Educación.
