MORALIDAD Y MOLALIDAD

 

En química, la concentración molar (también llamada molaridad), es una medida de la concentración de un soluto en una disolución, o de alguna especie molecular, iónica, o atómica que se encuentra en un volumen dado expresado en moles por litro. Al ser el volumen dependiente de la temperatura, el problema se resuelve normalmente introduciendo coeficientes o factores de corrección de la temperatura, o utilizando medidas de concentración independiente de la temperatura tales como la molalidad.

La concentración molar o molaridad representada por la letra M, se define como la cantidad de soluto por unidad de volumen de disolución, o por unidad de volumen disponible de las especies:

Aquí, n es la cantidad de soluto en moles,¹ m es la masa de soluto en gramos, PM es el peso de un mol de moléculas en g/mol y V el volumen en litros

La mayor parte de las proteínas están presentes en las bacterias como E. coli en unas 60 copias o menos. El volumen de una bacteria es 10^{- 15} L, lo que nos da una concentración c = N/(N_A. V)}} = 10^{- 7} M = 100 nM. (Aquí, nM es "nanomolar", es decir, 10^{- 9} moles por litro).

Consideremos la preparación de 100 ml de una solución 2 M de NaCl en agua. Dado que la masa molar del NaCl es 58 g/mol, la masa total necesaria es 2*(58 g)*(100 mL)/(1000 mL) = 11,6 g, disueltos en ~80 ml de agua, y posteriormente añadiendo agua hasta que el volumen alcance 100 mL.

Por el contrario, consideremos 11,6 g de NaCl disueltos en 100 mL de agua. La densidad del agua es de alrededor de 1 g/mL, lo que significa que la concentración final de [NaCl]] podría ser (expresada en %) de (11,6 g)/(11,6 g + 100 g) = 10,4 %. La densidad de esta disolución es 1,07 g/mL, y su volumen será (11,6 g + 100 g)/(1,07 g/mL) = 104,3 mL. La concentración molar del NaCl en la solución será entonces de (11,6 g)/(58 g/mol)/(104,3 mL)*1000 = 1,92 M.

El agua tiene una masa de aproximadamente 1 kilogramo (1000 gramos) por litro bajo las circunstancias normales, con una masa molecular de 18,0153. Así, la concentración de agua en el agua pura es 55.5 molar. De la misma manera, la concentración de hidrógeno en hidrógeno sólido es 88 gramos por litro / masa molecular 2,016 = 43.7 molar, y la concentración de tetróxido de osmio en el tetróxido de osmio es 5.1 kilogramos por litro / masa molecular 254,23 = 20,1 molar.

Porcentaje masa-masa (% m/m)

Se define como la masa de soluto (sustancia que se disuelve) por cada 100 unidades de masa de la solución:

Por ejemplo, si se disuelven 10 g de azúcar en 40 g de agua, el porcentaje en masa será: [10/(40+10)] x 100 = 20% o, para distinguirlo de otros porcentajes, 20% m/m (en inglés, %w/w)

Porcentaje volumen-volumen (% V/V)

Expresa el volumen de soluto por cada cien unidades de volumen de la disolución. Se suele usar para mezclas líquidas o gaseosas, en las que el volumen es un parámetro importante a tener en cuenta. Es decir, el porcentaje que representa el soluto en el volumen total de la disolución. Suele expresarse simplificadamente como «% v/v».

Por ejemplo, si se tiene una disolución del 20% en volumen (20% v/v) de alcohol en agua quiere decir que hay 20 mL de alcohol por cada 100 mL de disolución.

La graduación alcohólica de las bebidas se expresa precisamente así: un vino de 12 grados (12°) tiene un 12% (v/v) de alcohol.

Porcentaje en masa-volumen (% m/V)

Se pueden usar también las mismas unidades que para medir la densidad aunque no conviene combinar ambos conceptos. La densidad de la mezcla es la masa de la disolución dividida por el volumen de ésta, mientras que la concentración en dichas unidades es la masa de soluto dividida por el volumen de la disolución por 100. Se suelen usar gramos por mililitro (g/mL) y a veces se expresa como «% m/V».

Cálculos con porcentajes masa-masa y volumen-volumen

Para cálculos con los porcentajes masa-masa y volumen-volumen debemos manejar dos conceptos:

1.   La suma de la masa del soluto más la masa del disolvente es igual a la masa de la disolución

Disolución = soluto + disolvente

2.   Se usa la regla de tres para calcular diferentes proporciones.

 

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.

La molalidad (m) es el número de moles de soluto que contiene un kilogramo de disolvente. Para preparar disoluciones de una determinada molalidad, no se emplea un matraz aforado como en el caso de la molaridad, sino que se puede hacer en un vaso de precipitados y pesando con una balanza analítica, previo peso del vaso vacío para poderle restar el correspondiente valor.

 

La principal ventaja de este método de medida respecto a la molaridad es que como el volumen de una disolución depende de la temperatura y de la presión, cuando éstas cambian, el volumen cambia con ellas. Gracias a que la molalidad no está en función del volumen, es independiente de la temperatura y la presión, y puede medirse con mayor precisión.

Es menos empleada que la molaridad pero igual de importante.