espectroscopia

– 6.1 –

6 Soluciones no electrolíticas
El estudio de las soluciones tiene gran importancia, porque en las soluciones líquidas
ocurren muchos procesos químicos y biológicos interesantes y útiles. En general, una
solución se define como una mezcla homogénea de dos o más componentes que
forman una sola fase. La mayoría de las soluciones son líquidas, aunque también
existen otras que songaseosas (por ejemplo, el aire) y soluciones sólidas (por ejemplo, la soldadura). Esta unidad está dedicada al estudio termodinámico de las soluciones ideales y no ideales de soluciones no electrolíticas (aquellas que
no contienen especies iónicas) y las propiedades coligativas de estas soluciones.
Unidades de concentración
Cualquier estudio cuantitativo de las soluciones requiere del conocimientode la cantidad de soluto disuelto en un disolvente, o concentración de la solución. Los
químicos utilizan varias unidades diferentes de concentración, cada una de las cuales
posee ventajas y limitaciones. En general, el uso de una solución determina la forma en la que expresamos su concentración. En esta sección, definiremos cuatro
unidades de concentración: porcentaje en peso, fracción molar,molaridad y molalidad.
Porcentaje en peso
El porcentaje en peso (al que también se denomina porcentaje másico) de un soluto en una solución se define como:
peso del soluto
× 100 %
peso del soluto + peso del disolvente
peso del soluto
=
× 100 %
peso de la solución

porcentaje en peso =

Fracción molar (x )
El concepto de fracción molar se introdujo en la unidad 1. Definimos lafracción molar
de un componente i de una solución, xi, como:
número de moles del componente i
ni
xi =
=
número de moles de todos los componente s ∑ ni
i

La fracción molar no tiene unidades.

Molaridad (M )
La molaridad se define como el número de moles de soluto disuelto en 1 litro de
solución, es decir.
número de moles de soluto
molaridad =
litros de solución
Entonces, la molaridadtiene unidades de moles por litro (mol L–1). Por convención,
utilizamos corchetes [ ] para representar la molaridad.

Molalidad (m )
La molalidad se define como el número de moles de soluto disuelto en 1 kg (1000 g)
de disolvente, es decir,
número de moles de soluto
molalidad =
peso del disolvente en kg
Entonces, la molalidad tiene unidades de moles por kilogramo de disolvente (mol kg–1).– 6.2 –
Ahora compararemos la utilidad de estos cuatro términos referidos a la concentración.
El porcentaje en peso tiene la ventaja de que no necesitamos conocer la masa
molar del soluto. Esta unidad es útil para los bioquímicos, que con frecuencia trabajan con macromoléculas de masa molar o de pureza desconocidas (una unidad común
de las soluciones de proteína y de ADN es mg mL–1, o mg pormililitro). Además, el
porcentaje en peso de un soluto en una solución es independiente de la temperatura, ya que está definido en términos de peso. Las fracciones molares son útiles
para calcular presiones parciales de gases y en el estudio de presiones de vapor
de soluciones (que se verán posteriormente). La molaridad es una de las unidades de
concentración más empleada. La ventaja deutilizar la molaridad es que en general
es más fácil medir el volumen de una solución utilizando matraces volumétricos
calibrados con precisión que pesar el disolvente. Su principal desventaja es que
depende de la temperatura. Otra desventaja es que la molaridad no nos indica la
cantidad de disolvente que se encuentra presente. Por otro lado, la molalidad es
independiente de la temperatura porquees una relación del número de moles de
soluto con respecto al peso del disolvente. Por esta razón, la molalidad es la unidad
de concentración preferida en los estudios que comprenden cambios de temperatura, como en algunas propiedades coligativas de las soluciones.
Cantidades molares parciales
Las propiedades extensivas de un sistema de un componente a temperatura y
presión constantes sólo...