Cálculos de concentración en análisis

La mayoría de nosotros estuvimos expuestos a cálculos químicos en la escuela y la universidad. A medida que obtuvimos títulos superiores y progresamos en nuestras carreras como científicos analíticos, nos interesamos más en aprender nuevas técnicas y recoger detalles operativos de los instrumentos analíticos. No se puede negar que nuestra búsqueda nos ha dado más confianza para operar algunos instrumentos modernos de vanguardia. Sin embargo, es igualmente importante que tengamos una sólida comprensión de las unidades de concentración y los cálculos que las involucran, ya que incluso los instrumentos avanzados solo producirán resultados correctos si puede evitar errores y errores de cálculo al realizar cálculos y diluciones.

Este artículo pretende ser una introducción para ayudarlo a repasar las diferentes unidades para expresar la concentración y ganar confianza en los cálculos. La concentración de un soluto en una solución se expresa en varias unidades, según los requisitos del análisis y los niveles de concentración a los que debe informar los resultados. Ahora examinaremos las unidades de concentración comúnmente utilizadas para expresar la concentración y también los cálculos relacionados con la preparación de soluciones y diluciones posteriores.

Porcentaje de concentración por masa

El porcentaje de masa se refiere a la masa de soluto presente en una determinada masa de solución. La masa de la solución es la suma de la masa de soluto y solvente.

Concentración de masa = \(\frac{Masa de Soluto}{Masa de Solución} X 100 \)

Precaución: la masa total de la solución debe incluirse en el cálculo. Algunos analistas consideran por desatención masa de solvente.

Ejemplo: Calcular el porcentaje en masa de una solución cuando se disuelven 5 g de sal en 100 g de agua.

Masa de sal = 5 g
Malla de solución = 100 gramos de agua + 5 g de sal = 105 g
Porcentaje de concentración = \(\frac{5}{105} X 100 = 4,76%\)

Porcentaje de concentración por volumen

La concentración generalmente se expresa en tales unidades cuando tanto el soluto como el solvente son líquidos.

Concentración de masa = \(\frac{Volumen de soluto}{Volumen de solución} X 100 \)

Se debe tener la misma precaución cuando se toma el volumen de solución en lugar del volumen de solvente.

Ejemplo: Encuentre el porcentaje por volumen cuando se agregan 30 ml de metanol a 70 ml de agua

El porcentaje de metanol es igual a \(\frac{30}{( 70+30)} X 100 = 30%\)

Normalidad

La normalidad se utiliza a menudo en los cálculos volumétricos. Es igual al peso equivalente gramo de soluto por litro de solución, por ejemplo, una solución 1N de H2 SO4 contendrá 98/2 o 49 g de ácido puro.

Molaridad (M)

La molaridad es la unidad más utilizada para expresar la concentración. Este es el número de moles gramo de soluto por litro de solución.

Ejemplo:¿Cuánto ácido sulfúrico 18M se necesita para hacer 100 ml de ácido 1,0M?
Utilice la fórmula estándar \(M_1V_1\)=\(M_2V_2\)
\(V_1\) x18=100x 1
\(V_1\) Agregue lentamente 5,5 ml de 18M \(H_2SO_4\) a aproximadamente 50 ml de agua en una graduación, luego diluya lentamente la solución mezclando hasta la graduación de 100 ml.

Molalidad (m)

Una unidad inusual que expresa gramos moles de soluto en un kg de solvente

partes por millón (ppm) y partes por billón (ppb)

Las unidades ppm o ppb se utilizan para expresar la concentración de concentraciones de nivel de trazas.

1 ppm = gramos por \(10^-^6\) gramos =μg/gm

1ppb = ng por/litro

En volumen 1 ppm = mg/litro

Ejemplo: ¿Cuánto de NaCl se debe pesar para hacer una solución de NaCl de 1000 ppm?

Fórmula peso de NaCl= 23+35.5.= 58.5

1 g de Na en peso de fórmula está presente en 58,5 / 23 = 2,5 g

Por lo tanto, 2,5 g de NaCl disueltos en 1000 ml producirán 1000 ppm de Na en solución.

diluciones

Las diluciones a menudo son necesarias cuando se necesita reducir la concentración a niveles medibles mediante la técnica analítica requerida. La relación general que se aplica a las diluciones es

\(C_1V_1\) = \(C_2V_2\)

Donde \( C_1 \) y \(V_1\) se refieren a la concentración y el volumen antes de la dilución y \(C_2\) y \(V_2\) a la concentración y el volumen después de la dilución

Ejemplo: ¿Cuántos ml de NaOH 3M se necesitan para preparar 500 ml de solución de NaOH 1,0 M?

3 X \(V_1\) = 1.0 X 500

\(V_1\) = 1 X 500 /3 = 166,6 ML

La introducción servirá para refrescar sus conceptos, lo que le ayudará a realizar su análisis utilizando herramientas altamente sofisticadas con los niveles de confianza requeridos.
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