Las aguas duras hacen referencia a los contenidos de sales de
calcio y magnesio, las que genera muchos problemas en los
sistemas de riego en cultivos, por obstrucción y oxidación de las
tuberías. En el análisis de una muestra de aguas se encontró que
contenía 0,3 gramos de carbonato de calcio (CaCO3) en un
volumen de 1800 mL, con una densidad de 1,07 g/mL.
Considerándose la densidad del soluto de 2,71 g/mL.
identificar el soluto y solvente, y
hallar las concentraciones físicas como: %p/p, % p/v, % v/v y ppm y
las químicas como: molaridad (M), molalidad (m), normalidad (N) y
fracción molar (soluto y solvente).
Respuestas
Dado el peso de carbonato de calcio en una muestra de agua y densidad de solución y soluto, se pide calcular la concentración de la solución expresada en unidades físicas y químicas. El resultado es:
Concentración de la solución:
0,015 %p/p
0,016 % p/v
0,0061 % v/v
166,7 ppm
0,0017 M
0,0016 m
0,0033 N
Fracción molar soluto = 2,8 × 10⁻⁵
Fracción molar solvente = 0,99997
Datos:
Muestra de agua con 0,3 g CaCO₃ en 1800 ml (densidad: 1,07 g/ml)
Densidad del soluto: 2,71 g/ml
Soluto: CaCO₃
Solvente: agua
% peso / peso significa gramos de soluto en 100 g de solución.
Calculamos los gramos de solución, usando la densidad:
d = m/v
m = d . v
masa de solución = 1800 ml × 1,07 g /ml = 1926 g
% p/p = ( 0,3 g soluto / 1926 g solución ) × 100 = 0,015
% peso / volumen ( % p/v) significa gramos de soluto en 100 ml de solución
% p/v = ( 0,3 g soluto / 1800 ml solución) × 100 = 0,016
% volumen / volumen (% v/v) significa ml de soluto en 100 ml de solución
Calculamos los ml de soluto, usando la densidad:
d= m/v
v = m/d
v = 0,3 g / 2,71 g/ml = 0,1107 ml
% v/ v = ( 0,1107 ml / 1800 ml ) × 100 = 0,0061
Partes por millón (ppm)
Concentración en ppm = mg / litro
ppm = ( 0,3 g × 1000 mg/ g) / (1800 ml × 1 L / 1000 ml) = 166,7
Molaridad = moles de soluto / L de solución
moles de soluto = 0,3 g / Peso molecular CaCO₃
moles de soluto = 0,3 g / 100 g/mol = 0,003
Molaridad = 0,003 mol / 1,8 L = 0,0017
molalidad = moles de soluto / kg solvente
g solvente = g solución - g soluto
g solvente = (1800 ml × 1,07 g/ml) - 0,3 g
g solvente = 1925,7 g
kg solvente = 1925,7 g × 1 kg / 1000 g = 1,9257 kg
molalidad = 0,003 mol / 1,9257 kg
molalidad = 0,0016
Normalidad = equivalentes / L de solución
equivalentes = gramos de soluto / Peso equivalente
Peso equivalente CaCO₃ = Peso molecular /2 = 50 g/equiv
Normalidad = (0,3 g / 50 g/equiv) / 1,8 L
Normalidad = 0,0033
Fracción molar soluto = moles soluto / (moles soluto+ moles solvente)
moles soluto = 0,003
moles solvente = g solvente/ peso molecular solvente
moles solvente = 1925,7 g / 18 g/mol = 107
Fracción molar soluto = 0,003 / (0,003 + 107) = 2,8 × 10⁻⁵
Fracción molar solvente = 1 - (2,8 × 10⁻⁵) = 0,99997