Formas de expresar la concentración de las soluciones

Parte I

Definición de Solución Diluida, Concentrada,

Saturada, Insaturada, Sobresaturada

Parte II

A-Porcentajes: m/m , m/v , v/v

B-Partes por millón:( ppm )

SEMANAS 8 - 2021 Licda: Isabel Fratti de Del Cid

En ésta semana, se verá la forma de expresar la concentración de o los solutos presentes en las soluciones en términos relativos como: Diluido Concentrado. O usando como base el dato de la solubilidad: gramos del soluto que se disuelven en una temperatura dada en 100g de agua. En este caso se maneja así: Solución Saturada Solución Insaturada Solución Sobresaturada

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Solución Diluida y Concentrada.

Diluida: Contiene comparativamente una cantidad pequeña de soluto en una solución.

Concentrada: Contiene comparativamente una cantidad relativamente grande de soluto en una solución.

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Solución saturada Solución que contiene la máxima cantidad de soluto que se puede disolver a una temperatura dada ( 20 0C).

Ej : Una solución que contenga 36 g de NaCl en 100 g de H2O, debido a que ese valor corresponde a la solubilidad del NaCl en agua, constituye una solución saturada a esa temperatura.

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Solución Insaturada y sobresaturada.

Insaturada ó subsaturada: Contiene menos soluto que una solución saturada.

Ej : menos de 36 g de NaCl en 100 g de agua

Sobresaturada: posee más soluto disuelto a cierta temperatura que una solución saturada.

Ej: más de 36 g de NaCl en 100 g de agua.

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Las soluciones sobresaturadas son inestables y el exceso de soluto se

cristaliza con el tiempo.

Piense algunas mieles con el tiempo se les cristaliza el azúcar. Serán soluciones sobresaturadas?.

Reto:

Busque en internet como hacer un bosque de

Aspirina y al tenerlo lo trae a mostrar al

laboratorio.

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También se verá la forma de expresar la concentración de las soluciones usando relaciones matemáticas conocidas como unidades «físicas». Generalmente relacionan masa / masa ; masa/ volumen , volumen/ volumen. Se les dice «físicas» ya que en los cálculos no es necesario determinar el peso molecular, peso fórmula, peso equivalente, Equivalentes, moles de el o los solutos presentes. Se usan porcentajes o proporciones en que se encuentran los componentes en las mezclas.

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Porcentaje peso/peso : % p/p también conocido como (%m/m )

% p/p = masa de soluto x100 masa de solución %p/p = masa de soluto x 100 (masa de soluto + masa de solvente)* * se debe sumar cuando nos dan por separado la cantidad de soluto y la cantidad de solvente, para obtener la masa de la solución.

8

Una solución al 15 % p/p se prepara disolviendo 15 g de cualquier soluto ( en 85 g de agua( o en otro solvente indicado) *

Con esto podemos decir que en 100 g de solución hallaremos 15 g de urea y 85 g de agua.

o cualquier proporción, Ej:

Ej: 7.5 g de urea en 42.5 g de agua

Solución al 15 %

p/p de Urea

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El % p/p se usa mucho sobre todo en medicamentos

tópicos como cremas, lociones, ungüentos.

Ejemplo: Efudix, una crema indicada para el tratamiento

de verrugas y queratosis. Contiene 2.5 g de Fluorouracilo

en 50 g de crema. Calcule en base a éste dato el % p/p

de fluorouracilo en la crema.

% de Flurouracilo = 2.5 g de fluorouracilo x 100

50g de crema

= 5.0 % m/m ó 5.0 % p/p

Nota: aquí el fluorouracilo es el soluto ( 2.5 g)y la masa

total de la mezcla( crema) ( 50 g). 10

EJERCICIOS Ej.1 Calcule el % p/p de una solución que contiene

68 g de glucosa disueltos en 185 gramos de agua(NOTE QUE SE DA POR SEPARADO EL PESO DEL SOLUTO Y SOLVENTE, POR LO

TANTO DEBEN SUMARSE PARA OBTENER EL PESO DE LA SOLUCIÓN)

%p/p = 68 g soluto x 100 =

68g soluto +185g solvente

%p/p= 68 g soluto x 100 = 26.87 % p/p

253 g solución

También es válido reportar 26.87 % m/m

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Ej.2-Calcule el % p/p de una solución preparada disolviendo160 gramos de cloruro de Magnesio (MgCl2) en agua hasta obtener 960 g de solución. (note que al decir solución ya se incluye la masa del soluto y el solvente, por lo tanto no debe realizarse esa suma, es decir NO se debe sumar 160 g+960g) . Procedimiento: use la formula recomendada:

%p/p = masa de soluto x 100

masa de solución

% p/p = 160 g x 100 =16. 67 % p/p 960g

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Ej: 3-Cuántos gramos de una solución al 6.5 % p/p, se

pueden obtener con 85 gramos de urea.

A- Una forma de resolverlo es usando factores:

g solución = 100g de solución x 85 g de urea = 1,307.69 g de solución

6.5 g de urea

B- Usando la fórmula y despejando g de solución

%p/p = g soluto x 100

g solución este hay que despejar

g solución = g soluto x 100 = 85 g x 100 = 1,307.69 g solución

% p/p 6.5 % p/p

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Resuelva ejercicio 8.33 inciso a y b del libro vea la respuesta en la pag 339.

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Una pomada se prepara disolviendo 2.5 g de Mentol en 88 g de Petrolato ( Vaselina solida).

Calcule el % p/p de Mentol en esa pomada

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Porcentaje p/v ó m/v % p/v

Es la más común y usada, ya que la mayoría de medicamentos son sólidos , se pesan y se busca que se disuelvan en un líquido, como el agua. Ejemplo soluciones masivas parenterales ó soluciones intravenosas ( Sueros ). Ejemplo de las soluciones fisiológicas, más comunes: Solución de dextrosa ( glucosa) al 5 % p/v: 5g de glucosa disueltas hasta obtener 100mL de solución. Solución salina ó suero fisiológico: Solución al 0.9 % p/v de NaCl ( cloruro de sodio): 0.9 g de NaCl disueltos en 100mL de solución.

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• Una solución al 5 % p/v de cualquier soluto se prepara disolviendo 5 g de soluto en agua ( o en el solvente indicado), hasta completar 100mL de solución.*

• Es decir en 100mL de esa solución hay 5 g de soluto.

• * o cualquier proporción ej: 2.5 g de soluto en 50mL de solución

Solución al

5 % p/v de

glucosa

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Otros ejemplos de soluciones intravenosas cuyos componentes

están en % p/v. ( es decir cantidad de gramos en 100mL de solución

)

Solución Principios activos ( solutos) en g por 100mL de solución ( % p/v)

Indicaciones

Hartman Cloruro de sodio ( NaCl) 0.6 g Cloruro de Potasio ( KCl) 0.03g Cloruro de Calcio ( CaCl2 ) 0.02g Lactato de sodio (C3H5O2Na) 0.31g

Acidosis orgánica e inorgánica. Pacientes quirúrgicos Disminuye incidencia de hipotensión

Suero vitaminado al 5 %

Glucosa 5.0 g Clorhidrato de tiamina 0.5 mg ( 5 x 10 -4 g) Nicotinamida 5.0 mg ( 5x10-3 g ) Riboflavina 0.75 mg (7.5 g x 10 -4 g) Piridoxina 0.54mg ( 5.4 x 10-4 g)

Nutriente parenteral : reposición y aporte calórico. Deficiencia vitamínica del complejo B y electrolitos .Tx de Cetosis en desnutrición, diarrea o vómitos.

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Ejercicios Porcentaje p/v : % p/v ó % m/v

% p/v = g de soluto x 100

mL de solución

Ejemplo. Calcule el % p/v de una solución que contiene 8.9 g de CaCl2, disueltos en 250 mL de solución.

% p/v = 8.9 g de CaCl2 x 100 = 3.56 % p/

250 mL

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a) Calcule el % p/v de una solución preparada disolviendo 6.4 g de sacarosa ( azúcar) en agua hasta obtener 500mL de solución.

% p/v = 6.4 g de sacarosa x 100 = 1.28 % p/v.

500 mL de solución

b) Cuantos gramos de sacarosa necesito para preparar 800mL de la solución anterior?

A) Forma de resolverlo usando factores de conversión.

g de sacarosa = 1.28g de sacarosa x 800 mL de solución = 10.24 g sacarosa

100 mL de solución

B-Forma de resolverlo: despejando g soluto de la fórmula:

Despejar

% p/v = g soluto x 100

mL de solución

g soluto = % p/v x mL de solución = 1.28 % p/v x 800mL = 10.24 g sacarosa

100 100

20

Ej: Cuantos L de una solución al 3,9 % m / v de Cloruro de potasio ( KCl) pueden preparase con 15 g de cloruro

de potasio. A) RESOLVER USANDO FACTORES DE CONVERSION

mL de solución = 100mL de solución x 15 g de KCl

3.9 g de KCl

= 384.62mL de solución = 0.384 L

B) Resolver despejando de la ecuación mL de solución

% p/v = g soluto x 100

mL de solución despejar éste valor.

mL de solución = g soluto x 100 = 15 g x 100 = 384.62 mL

% p/v 3.9 %

Que equivale a 0.384L

21

Calcule el % p/v de cada uno de los componentes de la solución Hartman ( ver diapositiva o págs 83 y 84 de las guías de estudio)

a) % p/v de NaCl

b) % p/v de KCl

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Continuación ejercicio solución Hartman

c)% p/v CaCl2 =

d)%p/v Lactato de sodio =

23

Calcule cuántos gramos de lactato de sodio recibe un paciente si le administran 3 bolsas de solución Hartamn de 500mL. (Dato en diapositiva No. 18 o págs 83 y 84 de las guías de estudio)

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Porcentaje Volumen /Volumen : % v/v

Esta unidad de concentración es útil cuando tanto el soluto como el solvente son líquidos y es más fácil medir los volúmenes que

determinar los pesos. Se calcula de la siguiente forma:

% v/v = mL de soluto x 100

mL de solución

Ej: Se preparó una solución disolviendo 250 mL de alcohol isopropilico en agua hasta obtener 1650 mL de solución.

Calcule el % v/v.

% v/v = 250 mL x 100 = 15.15 % v/v

1650 mL

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Una solución al 30 % v/v de cualquier soluto se prepara disolviendo 30mL de ese soluto en agua ( u otro solvente) hasta obtener 100mL de solución.

No se prepara con 30mL de soluto y 70 mL de solvente, ya que en la mezcla de líquidos los volúmenes no son aditivos ( es decir 30mL de etanol + 70mL de agua no dan exactamente 100mL de solución)

Pero si podemos afirmar que en 100mL de solución hay 30mL de soluto *.

* O cualquier otra proporción:

Ej: en 50 mL de solución hay 15 mL de soluto.

Solución

al 30 % v /v de

etanol

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Un enjuague bucal contiene 22.5 % v/v de alcohol. Cuántos mL de alcohol hay en un frasco de enjuague bucal de 750mL? A- Resolver usando factores de conversión

mL de alcohol = 22.5 mL de alcohol x 750mL de enjuague

100mL de enjuague

= 168. 75 mL de alcohol

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B)También puede resolverlo, despejándolo de la fórmula:

despejar éste dato

% v/v = mL de soluto x 100

mL de solución

mL de soluto = % v/v x mL de solución

100

mL de alcohol= 22.5 % v/v x 750 mL

100

= 168.75 mL de alcohol

28

Cuántos mL de una solución que contenga 7.8 %v/v de aceite pueden prepararse con 50mL de aceite.

A-Resolver usando factores de conversión

mL de solución =100mL de solución x 50mL de aceite

7.8mL de aceite

= 641.03 mL de solución.

B- Resolver despejando en la fórmula los mL de solución:

% v/v = mL de soluto x 100

mL de solución despejar éste

mL de solución = mL de soluto x100

% v/v

= 50mL de aceite x100 = 641.03 mL

7.8 % v/v

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Partes por Millón ppm Usada cuando se desea expresar cantidades muy pequeñas de sustancias en volúmenes muy grandes de muestra. Ej. la concentración de contaminantes en agua, aire ó suelo. Se usará

ppm = mg de soluto

Litro de muestra

30

Ej: Cuántas partes por millón de Pb +2, hay en

una muestra de agua, que contiene 8.4 mg de

Pb+2 en 9OO mL* de esa muestra de agua.

Use fórmula de ppm:

Ppm = mg de soluto ( o sustancia)

litro de muestra ( o solución )

• ppm = 8.4mg = 9.33 mg/L ó bien : 9.33 ppm.

O.9L

*los 900 mL deben convertirse a litros, pues la

formula así lo pide. 900mL = 0.9 L

31

1-Cuántos mg de F- hay en 5 Litros de una muestra de agua que contiene 3.7 ppm de ión fluoruro (F-).? Procedimiento para resolverlo:

Use fórmula : ppm = mg soluto o sustancia

Litros de muestra

Despeje mg de soluto:

mg de soluto = ppm x litros de muestra

Coloque datos:

mg de F- = 3.7 mg de F- x 5 Litros = 18.5 mg F-

1 litro

32

2-Cuántos litros de una solución al 1.95ppm

de un insecticida a base de piretrina, se

pueden obtener con 30 mg de piretrina.?

Use fórmula y despeje litros.

• ppm = mg

L despejar

• L = mg/ ppm

• L = 30.0 mg / 1.95 mg/L 15.38 L

• Podemos preparar 15.38L con 30 mg de

piretrina.

33

Dilución Proceso por el cuál se reduce la concentración de una solución, por adición de solvente lo que provoca un incremento en el volumen total de la solución, disminuyendo su concentración.

34

El siguiente cálculo debe usarse para soluciones que están en % v/v y % p/v

no es aplicable a % p/p

Fórmula a usarse : C1 x V1 = C2 x V2

C1 y V1, son la concentración y volumen inicial

C2 y V2. Son la concentración y volumen final

Siempre después de una dilución C2 < C1 y V2 >V1

Ejemplos prácticos: si quiere poner menos espeso su café ( menos concentrado), le añade agua( aumenta su volumen) y disminuye su concentración.

35

Ejemplo de dilución

Ej. Se diluyen 70mL de una solución al 6.2 % p/v hasta obtener 200mL de solución. Cuál es la concentración %

p/v de la solución final.?

Identifique los datos:

C1= 6.2 % p/v ; V1 = 70mL C2 = ? V2= 200 mL

Despeje C2 en la fórmula C1xV1 = C2xV2

C2 = C1 x V1 Coloque datos:

V2

C2 = 6.2% p/v x 70mL de solución = 2.17 % p/v

200mL de solución

Note: que al diluir, la concentración se vuelve más pequeña, pasó de 6.2 % p/v 2.17 % p/v

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Cont. Ejercicios de dilución

A que volumen final hay que diluir 50mL, de una solución al 5.6 % p/v, para que su concentración final sea 3.1 % p/v.?

Datos: V1= 50 mL C1= 5.6 % p/v V2 =? C2 = 3.1 % p/v

C1 x V1 = C2 x V2, despejar V2:

V2= C1 x V1 = 5.6 % p/v x 50mL= 90.32 mL

C2 3.1 % p/v

Note: como el v 2, es > que el v1, como es de esperarse, pues para diluir algo, generalmente se añade solvente lo que incrementa su volumen.

37

Calcule % p/p de una solución preparada con 35 g KCl y 215 g de H20

Calcule % p/p de una solución preparada disolviendo 5 .0 g CaCl2 en agua hasta obtener 380 g de solución.

Ejercicios: Realice los siguientes cálculos

38

A que volumen final deben diluirse 400 mL de una solución al 6.2 % p/v para obtener una

solución al 4.2 % p/v

Cuantos litros de solución salina ( 0.9 % p/v de NaCl) deben administrarse a un

paciente que necesita 4.8 g de NaCl al día.

39

Un paciente necesita 140g de glucosa en las próximas 24 horas. Cuántos litros de una solución de glucosa al 5 % p/v, se le debe

administrar.

40

Ej :Aplicación de los conceptos a la salud

Niño de 6 años, pesa 40 lbs, se le debe administrar vía oral, una sola dosis de un medicamento, la cual

debe ser 45 mg/Kg de peso La suspensión posee 250 mg / 5mL de suspensión. Cuantos mLs de

suspensión debe administrarsele.?

Solución: Como la dosis del medicamento está por Kg de peso, debemos convertir el peso del niño de

lbs a Kg.

Peso en Kg = 1 Kg x 40 lbs = 18.2 Kg

2.2 lbs

41

Ahora calcule los mg del medicamento a administrarse, de la siguiente forma

mg medicamento= 45 mg x 18.2Kg peso

Kg de peso

= 819 mg del medicamento.

Luego calcule los mL de suspensión que debe dársele:

mL de suspensión =

5mL suspensión x 819 mg medicamento

250 mg del medicamento.

= 16. 38mLde suspensión.

42

El problema anterior, puede resolverse por factores estequiométricos en un solo

planteamiento así:

mLde suspensión =

5mL suspensión x 45 mg med. x 1 Kg x 40 lbs

250 mg med Kg de peso 2.2 lbs

= 16.36 mL de suspensión

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La norma Coguanor NGO 29001 establece que el límite máximo

aceptable de Cobre en el agua es 0.05mg/L que equivale a 0.05ppm)

Si una muestra de agua de pozo posee 3.5

mg de Cobre en 800 mL de esa agua. Calcule:

A)ppm de el agua del pozo.

B) Se halla dentro del límite máximo aceptable que indica la norma de la Comisión

Guatemalteca de Normas ( COGUANOR) ? Razone su respuesta.

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Realice los siguientes ejercicios

del libro de texto • 8:33 inciso a, pág 318

• 8:35 Inciso a, pág 318

• 8.59 inciso a pág 324

• Respuestas en página 339

45

46

ESPACIO PARA RESOLVER DUDAS DE PRÁCTICA DE

LABORATORIO