Question

Se tomaron 5 mL de H2SO4 cuya densidad es de 1.8 g/mL y 90% de pureza, y se aforaron hasta un volumen final de 500 mL, calcule la concentración de la disolución en % m/m, molaridad y normalidad.

Answer 1

Partimos de que el soluto es el ácido sulfúrico y el solvente es agua. Los datos:

$V_{soluto}=5 \ [ml] \\ \rho_{soluto}= 1.8 \ [g/ml] \\ \\ 90 \% \ de \ pureza \\ V_{disoluci \acute{o}n} =500 \ [ml]$

Y nos piden las concentraciones en base a porcentaje en masa, molaridad y normalidad.

a) $\% \ en \ masa= \dfrac{masa \ de \ soluto}{masa \ de \ disoluci \acute{o}n} \times 100 \%$

Para calcular el numerador podemos usar la densidad y el volumen del soluto:

$m_{soluto}= \rho_{soluto} V_{soluto} =1.8 \ [g/ml] \cdot 5 \ [ml]=9 \ [g]$

Pero de esos datos, se sabe que el 90% es puro, por lo tanto corregimos esa masa de soluto para quedarnos con la parte ''pura'':

$m_{soluto}=0.9(9)=8.1 \ [g]$

Necesitamos la masa de disolución (masa de soluto más la masa de solvente). Sabemos que la densidad del agua es 1 g/ml, y el volumen lo calculamos de:

$V_{disoluci \acute{o}n}= V_{soluto}+ V_{solvente} \\ \\ V_{solvente}= V_{disoluci \acute{o}n}- V_{soluto} \\ \\ V_{solvente}=500-5=495 \ [ml]$

Se calcula la masa de agua:

$m_{solvente}= \rho_{solvente} V_{solvente}=1 \ [g/ml] \cdot 495 \ [ml]=495 \ [g]$

Ya podemos obtener la concentración en masa:

$\% \ en \ masa= \dfrac{8.1 \ [g]}{(495+8.1) \ [g]} \times 100 \% \\ \\ \boxed{\% \ en \ masa=1.6 \ \%}$

b) Por molaridad recordamos la definición:

$Molaridad= \dfrac{moles \ de \ soluto}{litros \ de \ disoluci \acute{o}n}$

Del inciso anterior tenemos la masa de soluto. Si tomamos en cuenta que la masa molar del H₂SO₄ (calculado a partir de la tabla periódica) es 98.1 g/mol, los moles son:

$n= \dfrac{m}{ m_{m} } = \dfrac{8.1 \ [g]}{98.1 \ [g/mol]} \approx 0.08 \ [mol]$

Y los mililitros de disolución serían 500 (del enunciado), que llevados a litros son 0.5:

$Molaridad= \dfrac{0.08 \ [mol]}{0.5 \ [l]} \\ \\ \boxed{Molaridad=0.17 \ [M]}$

c) Para la normalidad, del inciso anterior podemos aprovechar la relación que existe con la molaridad:

$Normalidad=Molaridad \cdot equivalentes$

Como en el caso de los ácidos se toman en cuenta los iones H⁺ para el cálculo de los equivalentes de carga, el valor a reemplazar sería 2 (debido a que hay dos iones H⁺ en el H₂SO₄).

$Normalidad=(0.17)(2) \\ \\ \therefore \boxed{Normalidad=0.34 \ [N]}$

¡¡suerte!!