Glosario de química

Concentración

La concentración es la cantidad de soluto presente en un volumen determinado de disolvente o solución.

Definición de concentración

En química, la concentración mide la cantidad de soluto disuelto en una determinada cantidad de disolvente o disolución. Es una propiedad fundamental para describir cuantitativamente las disoluciones químicas y predecir su comportamiento.

Hay varias formas de expresar la concentración, según el tipo de magnitudes que se relacionan (masa, volumen, cantidad de sustancia):

Unidades de concentración más usadas

1. Molaridad (M)

La más usada en química. Mide los moles de soluto por litro de disolución:

M = moles de soluto / litros de disolución

Unidad: mol/L o «M» (molar).

Ejemplo: HCl 0,1 M significa 0,1 moles de HCl en 1 L de disolución (3,65 g/L).

2. Molalidad (m)

Moles de soluto por kilogramo de disolvente. No depende de la temperatura.

m = moles de soluto / kg de disolvente

Unidad: mol/kg o «m» (molal). Útil en propiedades coligativas (ebulloscopía, crioscopía).

3. Normalidad (N)

Equivalentes de soluto por litro de disolución. Más usada en ácidos/bases y redox.

N = equivalentes / litros

Para ácido monoprótico: N = M. Para ácido diprótico: N = 2M (ej: H₂SO₄ 1 M = 2 N).

4. Porcentajes

• % en masa (% m/m): (gramos de soluto / gramos de disolución) × 100.
• % en volumen (% v/v): (mL de soluto / mL de disolución) × 100.
• % masa/volumen (% m/v): (gramos de soluto / mL de disolución) × 100.

Ejemplos: alcohol al 96 % v/v, solución salina al 0,9 % m/v.

5. Partes por millón (ppm) y por billón (ppb)

Para concentraciones muy bajas:

• 1 ppm = 1 mg / kg = 1 mg / L (en disoluciones diluidas con densidad ~1).
• 1 ppb = 1 µg / kg = 1 µg / L.

Se usan en contaminación, calidad del agua, contenido de minerales en alimentos.

6. Fracción molar (x)

Cociente entre moles de un componente y moles totales:

x_A = n_A / (n_A + n_B + …) ; Σ x = 1

Usada en termodinámica y mezclas de gases (ley de Dalton).

7. Densidad

Aunque no es estrictamente una concentración, se usa para convertir entre unidades de concentración o caracterizar disoluciones concentradas (HCl al 37 %, etc.).

Cálculos básicos

Preparación de una disolución de molaridad conocida

Para preparar 250 mL de NaCl 0,5 M:

1. n = M · V = 0,5 mol/L × 0,250 L = 0,125 mol.
2. m = n · M_molar = 0,125 mol × 58,44 g/mol = 7,31 g de NaCl.
3. Disolver 7,31 g en agua, completar a 250 mL.

Diluciones

Si tienes una disolución concentrada (M₁) y quieres preparar otra más diluida (M₂):

M₁ · V₁ = M₂ · V₂

Ejemplo: diluir 50 mL de HCl 1 M a 0,2 M:

• V₂ = M₁ · V₁ / M₂ = 1 × 50 / 0,2 = 250 mL.
• Añadir agua a los 50 mL hasta llegar a 250 mL.

Mezcla de disoluciones

Para mezclar dos disoluciones del mismo soluto:

M_final = (M₁V₁ + M₂V₂) / (V₁ + V₂)

Conversión entre unidades

Algunos casos comunes:

• % m/m → Molaridad: M = (10 · % m/m · densidad) / masa molar.
• Molaridad → ppm (en agua, densidad ≈ 1): ppm = M × masa molar × 1000.
• Molaridad → Molalidad: aproximadamente iguales si la disolución es muy diluida; en concentradas, divergen.

Soluto, disolvente, disolución

• Soluto: la sustancia disuelta (suele estar en menor cantidad).
• Disolvente: el medio que disuelve (suele ser el componente mayoritario).
• Disolución: la mezcla homogénea resultante.

En una disolución de azúcar en agua, el azúcar es el soluto y el agua el disolvente.

Disoluciones saturadas, insaturadas y sobresaturadas

• Insaturada: contiene menos soluto del máximo posible. Puede admitir más.
• Saturada: contiene el máximo de soluto disuelto en equilibrio con sólido sin disolver.
• Sobresaturada: contiene más soluto del esperado en equilibrio. Es metaestable: al perturbarla (rascar, añadir cristal semilla, vibración), precipita el exceso.

Las disoluciones sobresaturadas son la base de los calentadores químicos (acetato sódico) y de algunos métodos de cristalización.

Errores frecuentes en exámenes

• Confundir disolución con disolvente: la disolución es la mezcla total; el disolvente es solo el medio.
• Calcular molaridad usando litros de disolvente en lugar de disolución: la molaridad usa litros de DISOLUCIÓN total, no de disolvente puro.
• Olvidar las unidades: la molaridad es mol/L. Comprobar siempre.
• Asumir que la densidad del disolvente y la disolución son iguales: en disoluciones concentradas pueden diferir mucho (HCl al 37 % tiene densidad 1,19 g/cm³).
• Confundir M con M_molar: M (molaridad, mol/L) ≠ M (masa molar, g/mol).

Aplicaciones prácticas

• Química analítica: titulaciones, valoraciones, calibrados.
• Bioquímica: preparación de buffers, medios de cultivo, reactivos enzimáticos.
• Industria farmacéutica: dosis exactas de principios activos en jarabes, sueros, ampollas.
• Análisis clínico: glucemia, electrolitos en sangre, urea (todos en mmol/L o mg/dL).
• Calidad ambiental: límites de contaminantes en aguas y aire (ppm, ppb).
• Cocina: salmueras (% NaCl), almíbares (% azúcar), graduación alcohólica (% v/v).