Solución Ejercicio de Partes por Millón

Química General → Concentraciones → Partes por Millón - ppm → Ejercicios

Solución Ejercicio de Partes por Millón:

Ejercicio 1: El agua de mar contiene 4 ppb de oro. Calcular la cantidad de agua de mar que tendríamos que destilar para obtener 1 kg de oro. Dato: densidad del agua = 1,025 kg/l.

Solución: 

• ppb = 4 = (masa oro / masa agua) · 10⁹ = (1 kg de oro / kg agua) · 10⁹
• masa de agua necesaria = (10⁹ / 4) = 2,5 · 10⁸ kg
• densidad del agua de mar: 1 litro = 1,025 kg  
• volumen de agua necesaria = (2,5 · 10⁸ / 1,025) = 2,43 · 10⁸ litros
• es necesario destilar 2,43 · 10⁸ litros = 2,43 · 10⁵ m³ = 243000 de metros cúbicos para obtener 1 kg de oro

Ejercicio 2: Calcular las ppm de 80 mg de ion sulfato (SO₄²⁻) en 5 litros de agua.

Solución: 

• masa de ion sulfato = 80 mg = 8 · 10^-5 kg
• masa de agua = 5 kg (peso de 5 litros)
• ppm = (8 · 10^-5 / 5) · 10⁶ = 16 ppm

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Otras Unidades de Concentración:

• % Peso a Peso (%P/P) = (peso del soluto / peso de la disolución) · 100 
• % Vol. a Vol. (%V/V) = (gramos de soluto / ml de la solución) · 100
• Fracción molar = (moles soluto / moles soluto + solvente)
• Molaridad (M) = (moles soluto / litros de solución)  
• Molalidad (m) = (moles soluto / masa de solvente en kg)  
• Normalidad (N) =  (nº de Equivalentes / litros de disolución)
• Formalidad (F) = (nº de peso-fórmula-gramo o Masa Molecular / litros de disolución)
• Partes por millón (ppm) = unidades de sustancia que hay por cada millón de unidades del conjunto

versión 2 (24/01/2017)

Solución Ejercicios de pKb

Química General → Ácidos y Bases → pKb → Ejercicios

Solución Ejercicios de pKb:

Ejercicio 1: Calcular el pK_b de una sustancia si su K_a = 5,2 · 10^-4

Solución:

• pK_a = - log₁₀ K_a = - log₁₀ (5,2·10^-4) = 3,28
• pK_a + pK_b = 14
  
• pK_b = 14 - pK_a = 14 - 3,28 = 10,72

Ejercicio 2: Calcular la concentración de [H⁺] en una disolución 1,1 M de ácido benzoico HBz si su pK_b = 8,9

Solución:

• pK_a + pK_b = 14 
• pK_a = 14 - pK_b  = 14 - 8,9 = 5,1
• pK_a = - log₁₀ K_a  
• 5,1 = - log₁₀ K_a 
• - 5,1= log₁₀ K_a 
• 10^-5,1  = K_a
• K_a = 7,9·10^-6
• Sea la reacción de disociación del ácido benzoico: HBz ↔ Bz^- + H⁺
• K_a = 7,9·10^-6 = [Bz^-] [H⁺] / [HBz] = x · x / 1,5 M → x = (7,9·10^-6 / 1,5)^1/2 = 0,023 M
• [H⁺] = x = 0,023 M

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Medida de la Acidez y Basicidad: 

• Constante de acidez K_a: grado de disociación de un ácido débil (HA ↔ A^-+H₃O⁺). K_a= [A^-]·[H₃O⁺] / [HA]
• Constante de basicidad K_b: grado de disociación de una base débil (B↔BH⁺+OH^-). K_b=([BH⁺]·[OH^-])/[B]
• Constante de equilibrio del agua K_w: K_w= [H₃O⁺]·[OH^-] = K_a· K_b = 10^-14
• El pH: pH = -log₁₀[H⁺]. Además, pH + pOH = 14
• El pOH: -log₁₀[OH^-]. Además, pH + pOH = 14
• pK_a: pK_a = - log10 K_a
• pK_b: pK_b = - log10 K_b

versión 6 (29/09/2015)

Solución Ejercicios de pKa

Química General → Ácidos y Bases → pKa → Ejercicios

Solución Ejercicios de pK_a:

Ejercicio 1: Calcular el pK_a de una sustancia si su K_b = 3,1 · 10^-5

Solución:

• pK_b = - log10 K_b = - log10 (3,1·10^-5) = 4,51
• pK_a + pK_b = 14
  
• pK_a = 14 - pK_b = 14 - 4,51 = 9,49

 
Ejercicio 2: Calcular la concentración de [H⁺] en una disolución 1,5 M de ácido benzoico HBz si su pK_a = 5,1

Solución:

• pK_a = - log10 K_a  
• 5,1 = - log10 K_a 
• - 5,1= log10 K_a 
• 10^-5,1  = K_a
• K_a = 7,9·10^-6
• Sea la reacción de disociación del ácido benzoico: HBz ↔ Bz^- + H⁺
• K_a = 7,9·10^-6 = [Bz^-] [H⁺] / [HBz] = x · x / 1,5 M → x = (7,9·10^-6 / 1,5)^1/2 = 0,023 M
• [H⁺] = x = 0,023 M

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Medida de la Acidez y Basicidad: 

• Constante de acidez K_a: grado de disociación de un ácido débil (HA ↔ A^-+H₃O⁺). K_a= [A^-]·[H₃O⁺] / [HA]
• Constante de basicidad K_b: grado de disociación de una base débil (B↔BH⁺+OH^-). K_b=([BH⁺]·[OH^-])/[B]
• Constante de equilibrio del agua K_w: K_w= [H₃O⁺]·[OH^-] = K_a· K_b = 10^-14
• El pH: pH = -log₁₀[H⁺]. Además, pH + pOH = 14
• El pOH: -log₁₀[OH^-]. Además, pH + pOH = 14
• pK_a: pK_a = - log10 K_a
• pK_b: pK_b = - log10 K_b

versión 1 (28/09/2015)

Solución Ejercicios Porcentaje en Peso

Química General → Concentraciones → Peso a Peso (%P/P) → Ejercicios

Solución Ejercicios Porcentaje en Peso:

Ejercicio 1: Calcular el volumen de agua necesaria para obtener una disolución de 100 gramos de NaCl 15% en Peso.

Solución: 

• Peso de soluto = 100 gramos
• Peso de disolvente = x
• Peso de disolución = 100 + x
• Porcentaje en Peso = (peso de soluto / peso de disolución) · 100 = (100 / [100 + x]) · 100 = 15
• Despejamos la incógnita:
• 15 = (100 / [100 + x]) · 100
• 15 · (100 + x) = 100 · 100
• 1500 + 15 x = 10.000
• 15 x = 10.000 - 1500 = 8500
• x = 8500 / 15 = 567 gramos
• Necesitamos por lo tanto 567 gramos de agua para tener una concentración 15% en Peso de NaCl
• En volumen necesitamos 0,567 litros (volumen de 567 gramos de agua)

Ejercicio 2: Calcular el porcentaje en peso de una disolución de 200 gramos de ácido sulfúrico (H₂SO₄) en una disolución con 2 litros de agua.

Solución: 

• Peso de soluto = 200 gramos
• Peso de disolvente = 2000 gramos (peso de 2 litros de agua
• Peso de disolución = 200 + 2000 = 2200 gramos
• Porcentaje en peso = (peso de soluto / peso de disolución ) · 100 = (200 / 2200) · 100 = 9,1%

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Otras Unidades de Concentración:

• % Peso a Peso (%P/P) = (peso del soluto / peso de la disolución) · 100 
• % Vol. a Vol. (%V/V) = (gramos de soluto / ml de la solución) · 100
• Fracción molar = (moles soluto / moles soluto + solvente)
• Molaridad (M) = (moles soluto / litros de solución)  
• Molalidad (m) = (moles soluto / masa de solvente en kg)  
• Normalidad (N) =  (nº de Equivalentes / litros de disolución)
• Formalidad (F) = (nº de peso-fórmula-gramo o Masa Molecular / litros de disolución)
• Partes por millón (ppm) = unidades de sustancia que hay por cada millón de unidades del conjunto

versión 1 (27/09/2015)

Solución Ejercicio de Formalidad

Química General → Concentraciones → Formalidad → Ejercicio

Solución Ejercicio de Formalidad:

Ejercicio 1: Determinar qué método (molaridad o formalidad) es más apropiado para calcular la concentración de las siguientes disoluciones:

• Cloruro sódico NaCl disuelto en agua → empleamos la formalidad ya que se trata de una sal (compuesto iónico que no forma realmente moléculas sino una red cristalina)
• Ácido sulfúrico H₂SO₄ en agua → empleamos la molaridad ya que se trata de un ácido (compuesto que sí forma moléculas y por lo tanto podemos emplear el peso molecular para determinar el número de moles disueltos)
• Hidróxido de sodio NaOH disuelto en agua → empleamos la molaridad ya que se trata de una base (compuesto que sí forma moléculas y por lo tanto podemos emplear el peso molecular para determinar el número de moles disueltos)
• Sulfato de cobre CuSO₄ disuelto en agua → empleamos la formalidad ya que se trata de una sal (compuesto iónico que no forma realmente moléculas sino una red cristalina)

Ejercicio 2: Calcular la formalidad de una disolución de 12 gramos yoduro de potasio KI en 750 ml de agua. Datos de los pesos atómicos: K=39,1, I=126,9.

Solución:

• Para medir su concentración no conviene usar la molaridad ya que en disolución el KI se ioniza (KI→ K⁺ + I^-).

• nº de PFG de KI = masa / Peso Fórmula (PF) ≈ masa / peso molecular ≈ 12 gramos / (39,1 + 126,9) = 0,072

• Formalidad = nº de PFG / litros de disolución = 0,072 / 0,75 = 0,096 F

• Por lo tanto la concentración formal de la disolución es 0,096 formal

Ejercicio 3: Calcular la cantidad en gramos de NaCl disueltos en 0,5 litros si la formalidad es 0,75 F. Dato: el peso molecular del NaCl es 58,5.

Solución:

• Formalidad = nº de PFG / litros de disolución → nº de PFG = 0,75 / 0,5 = 1,5
• nº de PFG de NaCl = masa / Peso Fórmula (PF) ≈ masa / peso molecular  
• masa = nº de PFG de NaCl  · peso molecular = 1,5 · 58,5 = 87,75 gramos

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Otras Unidades de Concentración:

• % Peso a Peso (%P/P) = (peso del soluto / peso de la disolución) · 100 
• % Vol. a Vol. (%V/V) = (gramos de soluto / ml de la solución) · 100
• Fracción molar = (moles soluto / moles soluto + solvente)
• Molaridad (M) = (moles soluto / litros de solución)  
• Molalidad (m) = (moles soluto / masa de solvente en kg)  
• Normalidad (N) =  (nº de Equivalentes / litros de disolución)
• Formalidad (F) = (nº de peso-fórmula-gramo o Masa Molecular / litros de disolución)
• Partes por millón (ppm) = unidades de sustancia que hay por cada millón de unidades del conjunto

versión 6 (26/09/2015)

Solución Ejercicios de Molaridad

Química General → Concentraciones → Molaridad → Ejercicios

Solución Ejercicios de Molaridad:

Ejercicio 1: Calcular la molaridad de una disolución de 250 ml en la que está disueltos 30 gramos de cloruro sódico (NaCl). Datos: pesos atómicos Na=23, Cl=35,45.

Solución:

• Peso molecular del NaCl = 23 + 35,45 = 58,45 gramos / mol
• Moles de NaCl = masa soluto / peso molecular = 30 / 58,45 = 0,51 moles
• Molaridad = moles NaCl / volumen de disolución = 0,51 / 0,25 litros = 2,04 M

Ejercicio 2: Calcular los gramos de hidróxido de sodio (NaOH) de 350 ml de disolución 2 M. Datos: pesos atómicos Na=23, O=16, H=1.

Solución:

• Molaridad = moles de NaOH / volumen disol. → moles de NaOH = 2 M · 0,350 litros = 0,7 moles
• Peso molecular del NaOH = 23 + 16 + 1 = 40 gramos / mol
• moles NaOH = masa soluto / peso molecular → masa soluto = 0,7 moles · 40 gramos/mol = 28 gramos

Ejercicio 3: Calcular la molaridad de 5 gramos de ácido sulfúrico (H₂SO₄) en una disolución de 200 cm³. Datos: pesos atómicos S=32,1, O=16, H=1.

Solución:

• Peso molecular del H₂SO₄ = 2 · 1 + 32 + 4 · 16 = 98 gramos / mol
• Moles de H₂SO₄ = masa H₂SO₄ / peso molecular = 5 / 98 = 0,051 moles
• Molaridad = moles H₂SO₄ / volumen disolución = 0,051 / 0,2 = 0,255 M

Ejercicio 4: Determinar la molaridad de una disolución formada al disolver 12 g de hidróxido de calcio, Ca(OH)₂, en 200 g de agua, H₂O, si la densidad de esta disolución en 1050 kg·m^-3. Pesos atómicos: (Ca) = 40 u; (O) = 16 u; (H) = 1 u

Solución:  

• Peso molecular Ca(OH)₂ = 40 + 2 · 16  + 2 · 1 = 74 gramos / mol
• Moles de soluto: 12 / 74 = 0,162 moles de Ca(OH)₂
• Masa total de Disolución = 12 g Ca(OH)₂ + 200 g H_2O= 212 gramos
• Volumen de Disolución:
• 1050 kgm^-3  = 1050 g.l^-1
• 212 g · (litros de disolución / 1050 g) =  0,202 litros de disolución

• Molaridad = (moles de soluto / litros de disolución) = 0,162 / 0,202 = 0,80 M

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Otras Unidades de Concentración:

• % Peso a Peso (%P/P) = (peso del soluto / peso de la disolución) · 100 
• % Vol. a Vol. (%V/V) = (gramos de soluto / ml de la solución) · 100
• Fracción molar = (moles soluto / moles soluto + solvente)
• Molaridad (M) = (moles soluto / litros de solución)  
• Molalidad (m) = (moles soluto / masa de solvente en kg)  
• Normalidad (N) =  (nº de Equivalentes / litros de disolución)
• Formalidad (F) = (nº de peso-fórmula-gramo o Masa Molecular / litros de disolución)
• Partes por millón (ppm) = unidades de sustancia que hay por cada millón de unidades del conjunto

versión 3 (23/01/2017)