Una mezcla anticongelante para automóvil se prepara al mezclar volúmenes iguales de etilenglicol (HOCH2CH2OH) (densidad=1114 kg/m3) y agua (densidad=1,00 g/mL) a 20°C. La densidad de la mezcla es 1,070 g/mL. Expresar la concentración de etilenglicol en a) % volumen; b)% másico; c) molaridad; d) molalidad; e) fracción molar.
Respuestas a la pregunta
Conociendo la proporción de volumen de etilenglicol y agua en una mezcla anticongelante y la densidad de cada componente y de la mezcla, se pide calcular su concentración expresada en diferentes unidades. El resultado obtenido es:
a) 50% v/v
b) 53,3 % m/m
c) 0,009 M
d) 18 m
e) fracción molar = 0,245
Mezcla de volumenes iguales de etilenglicol y agua.
Densidad del etilenglicol = 1114 kg/m³ × 1000 g/kg × 1 m³/ (100 cm)³ = 1,114 g/ml
Densidad del agua = 1 g/ml
Densidad de la mezcla = 1,070 g/ml
a) Concentración del etilenglicol en % v/v
Dado que la mezcla se prepara usando volumenes iguales de etilenglicol y agua, la concentración expresada como % v/v = 50%.
b) % másico
% másico = ( masa etilenglicol / masa de solución) × 100
densidad = masa / volumen ⇒ masa = densidad × volumen
Volumen de etilenglicol = Volumen de agua = V
% másico = ( (1,14 × V) / (2 V × 1,070) ) × 100
% másico = ( 1,14 V / 2,14 V ) × 100 = 53,3 %
c) Molaridad = moles de etilenglicol / L de solución
moles de etilenglicol = masa de etilenglicol/ Peso molecular
Peso molecular etilenglicol = 62 g/mol
masa de etilenglicol = ( V × 1,114 )
Volumen de solución = volumen de etilenglicol + volumen de agua = 2V
moles de etilenglicol = (1,114 V / 62 ) = 0,018 V
Molaridad = 0,018V / 2V = 0,009 mol/L
d) Molalidad = moles de etilenglicol / Kg de agua
moles de etilenglicol = 0,018 V
Kg de agua = (V × densidad ) / 1000 = V/ 1000
Molalidad = 0,018 V / (V / 1000 ) = 18 m
e) Fracción molar = moles etilenglicol / (moles de agua + moles etilenglicol)
moles etilenglicol = 0,018 V
moles de agua = masa de agua / peso molecular
moles de agua = ( densidad × V ) / peso molecular
moles de agua = V / 18
Fracción molar etilenglicol = ( 0,018 V / (0,018V + V/18) )
Fracción molar etilenglicol = 0,245