Calcular concentración: molaridad, porcentajes y diluciones

Qué unidad de concentración usar

La molaridad, moles de soluto por litro de disolución, es la unidad dominante en el laboratorio porque los reactivos se toman por volumen y los coeficientes de reacción son relaciones entre moles. Tiene sin embargo un defecto: el volumen de un líquido cambia con la temperatura, así que una disolución 1 M a 20 °C no es exactamente 1 M a 60 °C. Por eso en los cálculos termodinámicos se prefiere la molalidad, que divide entre la masa de disolvente y no se ve afectada por la temperatura.

Los porcentajes se usan donde no hace falta conocer la sustancia a nivel molecular. El porcentaje en masa es el de las etiquetas alimentarias y los reactivos comerciales; el porcentaje masa sobre volumen, gramos por cien mililitros, es el del suero fisiológico al 0,9%; el porcentaje en volumen es el grado alcohólico. Las partes por millón sirven cuando el porcentaje daría números con demasiados ceros, como en los análisis de aguas.

La dilución es con diferencia el cálculo más frecuente, y se apoya en una sola observación: al añadir disolvente los moles de soluto no cambian. De ahí se sigue M₁V₁ = M₂V₂, donde los dos productos son los mismos moles antes y después. La pregunta práctica casi nunca es qué concentración se obtiene, sino cuánto disolvente añadir: es la diferencia entre los dos volúmenes, indicada bajo el resultado.

Errores frecuentes

Usar el volumen de disolvente en lugar del de la disolución en la molaridad: disolver un mol en un litro de agua no da una disolución 1 M, porque el volumen final supera el litro. Se enrasa a volumen, no se añade un litro.
Dejar el volumen en mililitros: la molaridad exige litros. Doscientos cincuenta mililitros son 0,25 L, y olvidarlo equivoca el resultado en mil veces.
Confundir molaridad y molalidad: la primera divide entre el volumen de la disolución en litros, la segunda entre la masa del disolvente en kilogramos. En las disoluciones acuosas diluidas los valores son parecidos, lo que hace difícil detectar el error.

Preguntas frecuentes

¿Cómo se calcula la molaridad de una disolución?

Se dividen los moles de soluto entre los litros de disolución: M = n/V. Si tienes los gramos en vez de los moles, primero se divide la masa entre la masa molar. Atención: el volumen es el de la disolución terminada, no el del disolvente añadido.

¿Cómo se usa la fórmula M₁V₁ = M₂V₂?

Se multiplica la concentración inicial por el volumen inicial y se divide entre el volumen final, obteniendo la concentración tras la dilución. El disolvente que hay que añadir es la diferencia V₂ − V₁.

¿Qué diferencia hay entre % m/m y % m/V?

La primera es gramos de soluto por cada cien gramos de disolución, la segunda gramos por cada cien mililitros. Solo coinciden cuando la densidad de la disolución es de un gramo por mililitro, es decir para disoluciones acuosas muy diluidas.

¿Cuánto vale 1 ppm?

Una parte entre un millón, es decir un miligramo de soluto por kilogramo de disolución, o equivalentemente un miligramo por litro en las disoluciones acuosas diluidas. Corresponde al 0,0001%.

Cómo funciona este cálculo

Molaridad: M = n/V, con n en moles y V en litros de disolución. A partir de los gramos: M = m/(M·V). Molalidad: b = n/kg de disolvente. Porcentaje en masa: % m/m = (masa de soluto / masa de disolución) × 100. Porcentaje masa sobre volumen: % m/V = (g de soluto / mL de disolución) × 100. Porcentaje en volumen: % V/V = (volumen de soluto / volumen de disolución) × 100. Partes por millón: ppm = (masa de soluto / masa de disolución) × 10⁶, equivalente a % · 10⁴. Dilución: M₁V₁ = M₂V₂, de donde M₂ = M₁V₁/V₂; el disolvente que hay que añadir es V₂ − V₁ y el factor de dilución es V₂/V₁.

Tabla periódica

Los 118 elementos con búsqueda por nombre, símbolo o número atómico, y la ficha completa de cada uno.

Masa molar

Masa molar a partir de la fórmula química con composición porcentual.

Cálculo de moles

Conversión entre gramos, moles, partículas y volumen de gas.

pH y pOH

pH, pOH y concentraciones de iones H⁺ y OH⁻.