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• Favio Gerardo Nájera

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La concentración es la magnitud física que expresa la cantidad de un elemento o un compuesto por unidad de volumen. En el SI se emplean las unidades mol·m-3. Cada sustancia tiene una solubilidad que es la cantidad máxima de soluto que puede disolverse en una disolución, y depende de condiciones como la temperatura, presión, y otras substancias disueltas o en suspensión. En química, para expresar cuantitativamente la proporción entre un soluto y el disolvente en una disolución se emplean distintas unidades: molaridad, normalidad, molalidad, formalidad, porcentaje en peso, porcentaje en volumen, fracción molar, partes por millón, partes por billón, partes por trillón, etc. También se puede expresar cualitativamente empleando términos como diluido, para bajas concentraciones, o concentrado, para altas. La molaridad (M), o concentración molar, es la cantidad de sustancia (n) de soluto por cada litro de disolución. Por ejemplo, si se disuelven 0,5 moles de soluto en 1000 mL de disolución, se tiene una concentración de ese soluto de 0,5 M (0,5 molar). Para preparar una disolución de esta concentración habitualmente se disuelve primero el soluto en un volumen menor, por ejemplo 300 mL, y se traslada esa disolución a un matraz aforado, para después enrasarlo con más disolvente hasta los 1000 mL.

Es el método más común de expresar la concentración en química, sobre todo cuando se trabaja con reacciones químicas y relaciones estequiométricas. Sin embargo, este proceso tiene el inconveniente de que el volumen cambia con la temperatura. Se representa también como: M = n / V, en donde "n" es la cantidad de sustancia (n=gr soluto/masa molar) y "V" es el volumen de la disolución expresado en litros.

Normalidad La normalidad (N) es el número de equivalentes (eq-g) de soluto (sto) por litro de disolución (Vsc).

El número de equivalentes se calcula dividiendo la masa total por la masa de un equivalente:

, o bien como el producto de la masa total y la

cantidad de equivalentes por mol, dividido por la masa molar:

.

Normalidad ácido-base Es la normalidad de una disolución cuando se utiliza para una reacción como ácido o como base. Por esto suelen titularse utilizando indicadores de pH. En este caso, los equivalentes pueden expresarse de la siguiente forma:

para un ácido, o

para

una base. Donde: 

n es la cantidad de equivalentes.



moles es la cantidad de moles.



H+ es la cantidad de protones cedidos por una molécula del ácido.



OH– es la cantidad de hidroxilos cedidos por una molécula de la base.

Por esto, podemos decir lo siguiente: para un ácido, o Donde: 

N es la normalidad de la disolución.

para una base.



M es la molaridad de la disolución.



H+ es la cantidad de protones cedidos por una molécula del ácido.



OH– es la cantidad de hidroxilos cedidos por una molécula de la base.

Ejemplos: 

Una disolución 1 M de HCl cede 1 H+, por lo tanto, es una disolución 1 N.



Una disolución 1 M de Ca (OH)2 cede 2 OH–, por lo tanto, es una disolución 2 N.

Normalidad redox Es la normalidad de una disolución cuando se la utiliza para una reacción como agente oxidante o como agente reductor. Como un mismo compuesto puede actuar como oxidante o como reductor, suele indicarse si se trata de la normalidad como oxidante (Nox) o como reductor (Nrd). Por esto suelen titularse utilizando indicadores redox. En este caso, los equivalentes pueden expresarse de la siguiente forma: . Donde: 

n es la cantidad de equivalentes.



moles es la cantidad de moles.



e– es la cantidad de electrones intercambiados en la semirreacción de oxidación o reducción.

Por esto, podemos decir lo siguiente: . Donde: 

N es la normalidad de la disolución.



M es la molaridad de la disolución.



e–: Es la cantidad de electrones intercambiados en la semirreacción de oxidación o reducción por mol de sustancia.

Ejemplos: 

En el siguiente caso vemos que el anión nitrato en medio ácido (por ejemplo el ácido nítrico) puede actuar como oxidante, y entonces una disolución 1 M es 3 Nox. 4 H+ + NO3– + 3 e– ↔ NO + 2 H2O



En el siguiente caso vemos que el anión ioduro puede actuar como reductor, y entonces una disolución 1 M es 1 Nrd. 2 I– ↔ I2 + 2 e –



En el siguiente caso vemos que el catión argéntico, puede actuar como oxidante, donde una disolución 1 M es 1 Nox. 1 Ag+ + 1 e– ↔ Ag0

Diferencia

entre

Molaridad

y

Normalidad.

La Molaridad mide el nº de moléculas que hay en un litro de disolución (en moles) Cuando decimos que una disolución es 1 M significa que en un litro de ella hay

6,022·1023 moléculas

de

soluto

(1

mol)

Un equivalente químico no es lo mismo que un mol. Se llama peso equivalente a la cantidad de un compuesto que contiene, reacciona, sustituye, etc

a

un

g

de

H

(1

mol

de

H)

1 mol de H2SO4 (98 g) son dos equivalentes ya que contiene dos moles de H.

Un

equivalente

de

ácido

sería

98/2

g

Decimos que la valencia del ácido es dos (por tener dos H). Luego: nº

equi

=

nº

mol

·

valencia

(nº

de

H)

En el caso del ácido sulfúrico 98 g son 1 mol y dos equivalentes. Si un litro de disolución tuviera 98 g de sulfúrico decimos que es 1 Molar o 2 Normal

ya

que

hay

un

mol

o

dos

equivalentes.

Por tanto la molaridad y normalidad están relacionadas de la forma siguiente: NORMALIDAD

=

MOLARIDAD·VALENCIA

Entendiendo por valencia el nº de H en un ácido o el número de (OH) en una

base,

etc.

La ventaja de los equivalentes frente a los moles es que cuando dos sustancias reaccionan no lo hacen

siempre

mol

a

mol

pero

sí

equivalente

a

equivalente Ejemplo: H2O

Reacciona 2 g de H con 16 de O (no coincide 2 y 16) Reacciona

1

mol de

H₂

con

medio

de

O₂

(no

coincide)

Pero 2 g de H son dos equivalentes y 16 g de O son 16/8=2 equivalentes de

O

(coinciden)

Nota: un equivalente de O son 16/2 = 8 g (valencia 2) En electroquímica (pilas) se llama equivalente a la cantidad de sustancia, en gramos, que contiene o acepta o cede un mol de electrones (a su carga de la

llama

Faradio)

matemáticamente esa fórmula se cumpliría sólo si el número de valen cia es 1 y otra cosa más, si me dieran un compuesto que no es ni un ácido ni una base, sino una sal, como puedo determinar el nº de valencia del

compuesto

si

en

estructura

no

posee

H+ ni

OH- ??

En realidad la normalidad es el nº de equivalentes de un compuesto que hay por litro de disolución. La pregunta es ¿qué es un equivalente de un compuesto?. Es la masa del mismo que reacciona, sustituye

o

contiene

un

mol

de

átomos

de

H.

Esa relación, N=M·valencia, es verdad aunque la valencia no sea 1. Si se trata de un metal o no metal se tomaría como valencia la de éste ya que, por ejemplo, el Al (valencia 3) reaccionaría con tres átomos de H, por eso un

equivalente

de

Al

sería

el

peso

molecular

dividido

por

tres.

En una sal, como el CaCl₂, se tomaría como valencia 2, ya que ambos iones reaccionaría

con

dos

moles →

CaCl₂

Hay

moles

un

de

pequeño

Normalidad

=

2Cl-

2H- →

Cl- requiere

error

H.

Ca2+ +

Ca2+ + Dos

de

en

la

dos

formula.

Molaridad

CaH₂ moles

de

Deberia *

H

decir

valencia

Por ejemplo, una disolucion 0,6 molar de acido sulfurico (valencia 2) seria 1,2

N.

Hay veces que leo lo que quiero y no lo que está escrito. No me había dado cuenta que repetí Molaridad dos veces. Ni siquiera cuando Killua me lo ha expuesto como cita. Creía que lo que no entendía era lo de las valencias. Supongo que por el contexto de las explicaciones se prodría suponer el error. Ya

lo

corregí

Una preguntita más: En sales con Hidrogeno parcialmente sustituido (KH2PO4, K2HPO4,etc....) se ha de aplicar la misma fórmula???

Independientemente

de

cuantos

hidrogenos

hayan

sido

sustituidos???? Por lo que para preparar una disolución de KH2PO4 0,05N, se tendría que preparar una 0,05M, la equivalencia en este caso entre molaridad y normalidad es

1

a

1.

Sí, la normalidad es la molaridad por la valencia, entendiendo por valencia el número

de

H

sustituidos.

Mi consejo es que se evite utilizar la normalidad siempre que se pueda. No solo porque depende de la reaccion en la que estemos sino porque da lugar a muchos errores. Quiza la regla mas practica (util casi siempre) para saber que valencia debemos poner en N = M*val sea: Valencia es el numero de moles de la

sustancia

que

reaccionan

con

un

mol

de

HCl

o

de

NaOH

P ej. ¿que valencia deberiamos poner para calcular la normalidad de una disolucion

de Si

lo

Al2S3 +

Al2S3 (sulfuro hacemos

6

NaOH

reaccionar →

3

de con Na2S

aluminio)?. NaOH +

quedaria: 2

Al(OH)3

La valencia es 6. Si no hubiesemos utilizado esta regla hubiese sido muy engorroso de calcular.