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Expresar la concentración es muy importante porque permite conocer de forma cuantitativa las características de una sustancia y de esta forma se puede evaluar, por ejemplo, la calidad de un producto en una fábrica o conocer su impacto ambiental. En el siguiente artículo se muestran los cálculos de concentración en porcentaje masa/masa.

Términos básicos

Solución: sistema homogéneo, es decir, que presenta las mismas propiedades fisicoquímicas en toda su masa. Las soluciones se encuentran formadas por dos componentes denominados solvente y soluto.

Solvente: es la cantidad que generalmente se encuentra en mayor proporción dentro de la solución y contiene al soluto. Un ejemplo lo representa una solución de agua y azúcar, el solvente corresponde al agua y el azúcar al soluto.

Soluto: es la sustancia disuelta en otra y que generalmente se encuentra en menor proporción respecto al solvente.

Tanto por ciento masa/masa (%m/m)

La concentración es la relación entre la cantidad de soluto y solvente, y puede expresarse de diferentes formas. Una de éstas es tanto por ciento en masa o también denominada tanto por ciento en peso o riqueza.

El porcentaje masa-masa se define como la unidad física que determina la concentración en gramos (g) de soluto contenidos en 100 gramos de solución. De esta forma, si una solución tiene una concentración de 20 % en m/m, quiere decir que en 100 gramos de solución se encuentran disueltos 20 gramos de soluto y el resto, los 80 gramos corresponden a la masa del solvente. De este principio se deduce que a partir de la sumatoria de los gramos de soluto y de los gramos de solvente se obtienen los gramos totales de la solución.

La fórmula para calcular el % m/m es:

La fórmula para calcular los gramos de solución es:

Dónde:

(%m/m): concentración masa-masa.

m_sol: gramos de la solución.

m_sto: gramos del soluto.

m_ste: gramos del solvente.

La concentración masa-masa puede expresarse en cualquier unidad de masa, sin embargo, es importante considerar que se debe usar la misma unidad durante todos los cálculos. Usualmente, en la práctica se emplea la unidad de gramo debido a que se trabaja con pequeñas cantidades.

Estudiemos ahora algunas situaciones en las que se puedan usar los cálculos de concentración de masa-masa.

1. Un científico disuelve 10 g de NaOH en 490 g de agua. ¿Cuál es la concentración de la solución expresada en masa-masa?

Datos:

 = 10 g

 = 490 g

Se calcula la masa de la solución:

Una vez conocida la masa de la solución se puede aplicar la ecuación para el cálculo de la concentración:

2. Una fábrica desea preparar 250 g de solución acuosa de bicarbonato de sodio (NaHCO3) al 3 % m/m, ¿qué cantidad de bicarbonato se debe usar para preparar una solución de dicha concentración? ¿cuántos gramos de agua se necesitan?

Datos:

 = 250 g

 = ?

= 3 %

 = ?

1. Calculo de la cantidad de bicarbonato de sodio.

De la ecuación principal de concentración se pueden despejar los gramos de soluto que corresponden a los gramos de bicarbonato de sodio requeridos:

Se sustituyen en la fórmula los valores conocidos y se despeja :

Por lo tanto, para obtener 250 g de solución acuosa al 3 % m/m, se deben agregar 7,5 g de bicarbonato de sodio.

1. Calculo de los gramos de agua.

El agua es el solvente de la solución, por lo tanto, lo que se quiere calcular es la masa del solvente. A partir de la ecuación de masa de solución se puede despejar dicho valor ya que los demás datos son conocidos:

Se sustituyen los valores conocidos y se despeja :

De esta forma, la cantidad de agua que necesita para producir la solución es de 242,5 g.

3. El tanto por ciento en masa de yoduro de potasio es de 3 % en una solución. ¿Cuántos gramos de yoduro de potasio hay en 30 g de solución?

Datos:

 = 3 %

 = 30 g

 = ?

Se sustituyen todos los valores conocidos en la ecuación de concentración y se despeja :