Question

Las aguas duras hacen referencia a los contenidos de sales de
calcio y magnesio, las que genera muchos problemas en los
sistemas de riego en cultivos, por obstrucción y oxidación de las
tuberías. En el análisis de una muestra de aguas se encontró que
contenía 0,3 gramos de carbonato de calcio (CaCO3) en un
volumen de 1800 mL, con una densidad de 1,07 g/mL.
Considerándose la densidad del soluto de 2,71 g/mL.
identificar el soluto y solvente, y
hallar las concentraciones físicas como: %p/p, % p/v, % v/v y ppm y
las químicas como: molaridad (M), molalidad (m), normalidad (N) y
fracción molar (soluto y solvente).

Answer 1

Dado el peso de carbonato de calcio en una muestra de agua y densidad de solución y soluto, se pide calcular la concentración de la solución expresada en unidades físicas y químicas. El resultado es:

Concentración de la solución:

0,015 %p/p

0,016 % p/v

0,0061 % v/v

166,7 ppm

0,0017 M

0,0016 m

0,0033 N

Fracción molar soluto = 2,8 × 10⁻⁵

Fracción molar solvente = 0,99997

Datos:

Muestra de agua con 0,3 g CaCO₃ en 1800 ml (densidad: 1,07 g/ml)

Densidad del soluto:  2,71 g/ml

Soluto: CaCO₃

Solvente: agua

% peso / peso significa gramos de soluto en 100 g de solución.

Calculamos los gramos de solución, usando la densidad:

d = m/v

m = d . v

masa de solución = 1800 ml × 1,07 g /ml = 1926 g

% p/p = ( 0,3 g soluto / 1926 g solución ) × 100 = 0,015

% peso / volumen ( % p/v) significa gramos de soluto en 100 ml de solución

% p/v = ( 0,3 g soluto / 1800 ml solución) × 100 = 0,016

% volumen / volumen (% v/v) significa ml de soluto en 100 ml de solución

Calculamos los ml de soluto, usando la densidad:

d= m/v

v = m/d

v = 0,3 g / 2,71 g/ml = 0,1107 ml

% v/ v = ( 0,1107 ml / 1800 ml ) × 100 = 0,0061

Partes por millón (ppm)

Concentración en ppm = mg / litro

ppm = ( 0,3 g × 1000 mg/ g)  / (1800 ml × 1 L / 1000 ml) = 166,7

Molaridad = moles de soluto / L de solución

moles de soluto = 0,3 g / Peso molecular CaCO₃

moles de soluto = 0,3 g / 100 g/mol = 0,003

Molaridad = 0,003 mol / 1,8 L = 0,0017

molalidad = moles de soluto / kg solvente

g solvente = g solución - g soluto

g solvente = (1800 ml × 1,07 g/ml) - 0,3 g

g solvente =  1925,7 g

kg solvente = 1925,7 g  × 1 kg / 1000 g = 1,9257 kg

molalidad = 0,003 mol / 1,9257 kg

molalidad = 0,0016

Normalidad = equivalentes / L de solución

equivalentes = gramos de soluto / Peso equivalente

Peso equivalente CaCO₃ = Peso molecular /2 = 50 g/equiv

Normalidad = (0,3 g / 50 g/equiv) / 1,8 L

Normalidad = 0,0033

Fracción molar soluto = moles  soluto / (moles soluto+ moles solvente)

moles soluto = 0,003

moles solvente = g solvente/ peso molecular solvente

moles solvente = 1925,7 g / 18 g/mol = 107

Fracción molar soluto = 0,003 / (0,003 + 107) = 2,8 × 10⁻⁵

Fracción molar solvente = 1 - (2,8 × 10⁻⁵) = 0,99997