CONCENTRACION MASA A MASA (%m/m), masa a volumen (%m/v) y volumen a volumen (%v/v)

[0:00]Bueno, querido estudiante, recibe una cordial bienvenida y espero que estés deseoso de aprender de una forma muy fácil y muy sencilla un nuevo conocimiento de la química. En la clase pasada hablamos acerca de lo que es una solución, todos los factores que inciden en que se forme una solución, hablamos acerca de lo que es la solubilidad. Y a partir de ahí hablamos de los diferentes tipos de soluciones, hablamos acerca de los factores que afectan la solubilidad de una solución e hicimos una pequeña introducción a lo que es la concentración de una solución. Hoy vamos a hablar acerca de cómo se calcula la concentración de una solución y lo vamos a aprender por medio de estas tres fórmulas. En el próximo video hablaremos de otras tres fórmulas, aquí hablaremos acerca de lo que es el porcentaje masa a masa, porcentaje volumen a volumen y porcentaje masa a volumen. Que es el porcentaje masa masa, el porcentaje masa a masa que también se le puede conocer en algunos textos como el porcentaje peso a peso, es igual a la masa del soluto, debe de ir expresada en gramos. Porque la masa se puede expresar en gramos, kilogramos, etcétera, dividido sobre la masa de la solución, recordemos de que el soluto es la sustancia que se disuelve y recordemos que la solución es la combinación del soluto y del solvente. Y ese número se multiplica por 100, esa será nuestra primera fórmula, el porcentaje volumen a volumen, la fórmula es muy similar, es el volumen del soluto. Ese volumen va a ir expresado en unidades de volumen, en litros, mililitros, etcétera, dividido el volumen de la solución y también se multiplica por 100 para que me quede en términos de porcentaje. Y el porcentaje masa a volumen es cuando tengo en la parte de arriba la masa del soluto, lo divido en el volumen de la solución y también se multiplica por 100 para que quede en términos de porcentaje. Vamos a conocer estas fórmulas por medio de estos problemas, así que vamos a prestarle buena atención. El primer problema me dice, si se disuelven 25 mililitros de ácido sulfúrico en 75 mililitros de agua, me hacen la pregunta, cuál es el porcentaje volumen a volumen de la solución. Como me están pidiendo que calcule el porcentaje volumen a volumen, quiere decir que de las tres fórmulas que tengo aquí vamos a utilizar la fórmula número 2, la que dice porcentaje volumen a volumen. Entonces simplemente vamos a reemplazar en la fórmula del porcentaje volumen a volumen, podemos decir que el porcentaje volumen a volumen es igual al volumen del soluto. La pregunta es, quien es el soluto, son estos 25 mililitros de ácido sulfúrico o estos 75 mililitros de agua. Recuerde que el soluto normalmente se encuentra en menor proporción, o sea que en este caso, el ácido sulfúrico sería el soluto y otra razón por la que decimos que este es el soluto es porque el agua funciona en la mayoría de los casos siempre va a funcionar como un solvente. Por eso sabemos que estos 25 mililitros que vemos aquí, son el soluto, entonces tenemos que el volumen del soluto son 25 mililitros. Y lo vamos a dividir en el volumen de quién, en el volumen de la solución, cuánto es el volumen de la solución, debes de tener mucho cuidado allí, no hay que confundirte. Pudiera ser que uno colocara el volumen de la solución son 75 mililitros, pero ese no es el volumen de la solución, ese es el volumen del agua y el agua es el solvente. Recuerda que la solución está hecha por el soluto y por el solvente, o sea que si yo quiero aquí tener el volumen de la solución, no solamente debo de poner el volumen del agua, que es el solvente, sino que debo de sumarle, además de eso, el volumen del soluto. Quién es el soluto, pues los 25 mililitros de ácido sulfúrico, que hago ahora, entonces estos valores los vamos a multiplicar por 100 para que me queden en términos de porcentaje. Que hacemos, multiplicamos 25 por 100, si multiplico 25 por 100, eso me va a dar 2500, tenemos 2500 mililitros. Y ese valor lo vamos a dividir en la solución, en el número de abajo, 75 más 25 serían 100. Si yo hago esta división, 2500 dividido en 100, eso me va a dar 25, o sea que en este caso la concentración de esta solución es del 25 por ciento. Así de esa forma, hemos resuelto este problema, vamos a ver el segundo caso, me dice. Si se disuelven 10 gramos de sulfato de calcio en agua hasta formar una solución de 80 mililitros, me hacen la pregunta, cuál es la concentración de la solución. Aquí viene algo muy importante, cual de las fórmulas de arriba vamos a utilizar, vamos a calcular la concentración de esa solución. Pero entonces vamos a tener en cuenta algo, note que el soluto viene en términos de gramos, si nota. Y note que la solución está en términos de mililitros, gramos es una unidad de masa, mililitros es una unidad de volumen, eso quiere decir que vamos a utilizar la tercera fórmula. Donde va masa en la parte de arriba y volumen en la parte de abajo, entonces vamos a reemplazar en la fórmula, porcentaje masa a volumen, a que va a ser igual. Entonces va a ser igual a la masa del soluto, quién es el soluto, el soluto es el sulfato de calcio, esos 10 gramos, o sea que 10 gramos es la masa del soluto. Ahora viene la pregunta, y cuánto es la solución, cuánto es el volumen de la solución, entonces uno diría, ah, pues igual que arriba, 80 pues hay que sumarle 10. Esta vez no lo vamos a hacer de esa forma, porque en el problema de arriba estos 75 mililitros eran del agua, no eran de la solución. Pero note que en el problema de abajo estos 80 mililitros sí son de la solución, porque me están diciendo que formamos una solución de 80 mililitros. Si me dice que es la solución, quiere decir que ya están los dos sumados allí, o sea que en este caso el volumen, en este caso el volumen de la solución son 80 mililitros. Recuerde que esto es una G y eso lo vamos a multiplicar por 100, para que nos queden en términos de porcentaje. Entonces, si multiplicamos 10 gramos por 100, eso me va a dar 1000 gramos y si lo dividimos en 80 mililitros, esto me va a dar al final un resultado de 12.5%. O sea que podemos decir que la concentración en masa y volumen es del 12.5%, de esa forma hemos resuelto este problema. Vamos a ver el tercer problema, note lo que dice, si se sabe que el acero es una aleación entre hierro y carbono. Fe es hierro y C es carbono y para cierta muestra de acero se usó 20 gramos de carbono y 60 gramos de hierro, me hacen la pregunta, cuál es el porcentaje masa a masa del carbono y el hierro. Bien, entonces vamos a verlo de esta forma, resulta que el acero es una aleación, es una mezcla homogénea, o sea que es una solución que se forma entre el carbono y el hierro. Resulta que se utilizaron 20 gramos de carbono y se utilizaron 60 gramos de hierro, la pregunta aquí es, cuál es el porcentaje de cada uno, o sea que tanto por ciento de tenemos de carbono y que tanto por ciento tenemos de hierro. Para eso debemos de calcular el porcentaje de cada uno, cómo lo vamos a hacer, como todo viene en términos de gramos y recuerde que gramos es una unidad de masa, vamos a utilizar la fórmula número uno, es decir, porcentaje masa a masa. Entonces simplemente vamos a reemplazar, porcentaje masa a masa es igual a qué, a la masa del soluto, vamos a averiguar primero el porcentaje del carbono, entonces vamos a colocar aquí para el carbono. En este caso, el carbono sería nuestro soluto, entonces vamos a poner 20 gramos de carbono. Y lo vamos a dividir, dice aquí, en la masa de la solución, viene la pregunta, quién es la solución, recordemos que la solución es todo, es el soluto y el solvente, independientemente de quien sea el soluto y el solvente. En este caso, la solución está formada por el carbono y por el hierro, o sea que aquí vamos a sumar los 20 gramos de carbono, vamos a sumarlo con los 60 gramos de hierro. Y de esa forma, ya tenemos la solución y como dice aquí nuestra fórmula, y eso lo vamos a multiplicar por 100, al final esto nos daría. 20 por 100, eso nos va a dar 2000, tenemos allí 2000 y lo vamos a dividir en el número de abajo, 20 + 60 nos da 80. Y este resultado, si hacemos la división, si 2000 lo dividimos en 80, eso nos va a dar un 25%, o sea que podemos decir que la concentración del carbono en esa muestra de acero es del 25%. Sigue ahora la otra pregunta, y cuánto es el porcentaje del hierro, mire, muy sencillo, que significa 25%. Quiere decir que de cada 100 partes, quiere decir que 25 corresponden a carbono, o sea que si de cada 100 partes 25 corresponden a carbono, pues cuánto corresponde al hierro, el resto. O sea que podemos decir que la cantidad o la concentración de hierro es del 75%, sin embargo, también lo podemos hacer de una forma matemática. Entonces podemos decir que el porcentaje masa a masa del hierro, cuál sería. Entonces vamos a poner, vamos a utilizar la fórmula de masa a masa, cuánto sería la masa del soluto, en este caso, como lo vamos a hacer para el hierro, vamos a utilizar el valor del hierro. En este caso, tenemos 60 gramos, vamos a poner aquí de hierro y en la parte de abajo vamos a poner, como lo dice la fórmula, la masa de la solución, ya sabemos que la solución está hecha por los 20 gramos de uno y los 60 gramos del otro. Y lo que nos dé, tal como dice la fórmula, lo multiplicamos por 100, qué hacemos ahora, 60 por 100, 6000 y lo vamos a dividir, 20 + 60, lo vamos a dividir en 80. Al final, esto nos va a dar 75%, así que tenemos que el carbono tiene una concentración en ese acero de 25% y el hierro del 75%. De esa forma, hemos resuelto nuestro tercer ejercicio, vamos a resolver ahora el cuarto problema, este problema va a ser un poco distinto porque aquí no vamos solamente a hallar un resultado, sino que vamos a tener que despejarlo, lo vamos a tener que encontrarlo. Entonces mire el problema dice, si se tienen 150 mililitros de una solución de ácido clorhídrico en agua al 30%, aquí estamos hablando volumen a volumen porque estamos hablando en términos de mililitros. Me hacen la pregunta, cuál es la cantidad de ácido clorhídrico y de agua en la solución, entonces cómo vamos a resolver este problema. Mire, primero que todo, como estamos hablando de volumen y me están preguntando el porcentaje, vamos a utilizar en este caso la fórmula del porcentaje volumen a volumen. Entonces, el porcentaje volumen a volumen, qué me está diciendo acá. Que el volumen es igual al volumen del soluto sobre el volumen de la solución, multiplicado por 100. Qué hacemos ahora, mire, en este caso, ya sabemos que el porcentaje de la solución es de cuánto, note es del 30%. O sea que el porcentaje no debemos de hallarlo porque ya lo tenemos, entonces simplemente vamos a reemplazar, mire, tenemos que es el 30%, cierto. Arriba tenemos el volumen del soluto, en este caso, el soluto es el ácido clorhídrico y no sabemos cuánto ácido clorhídrico tenemos. De hecho me están preguntando que calcule la cantidad de ácido clorhídrico, o sea que en este caso, el volumen del soluto podemos decir de que es una incógnita. No sabemos cuánto es el volumen del soluto y debe de ir dividido, como dice aquí, en el volumen de la solución. La pregunta es, cuánto es el volumen de la solución, note que el problema lo dice, la solución está formada por 150 mililitros de solución. Y ese valor debe de ir multiplicado por 100, cómo hago para saber el volumen del soluto, recordemos que el volumen, el soluto es el ácido clorhídrico, porque el agua es un solvente. Entonces, cómo hago, sencillamente vamos a despejar el volumen del soluto, cómo lo vamos a despejar. Pues muy sencillo, vamos a aplicar los conocimientos matemáticos, los números que están dividiendo pasan a multiplicar y el que está multiplicando pasa a dividir. O sea que me quedaría que el volumen es igual a este, como está dividiendo, pasa al otro lado a multiplicar. A 30 por 150 mililitros y este número que está multiplicando, si nota, debe de pasar a dividir, dividido 100. Eso es el volumen del soluto, note usted que lo único que hicimos fue, este número que estaba dividiendo lo pusimos a multiplicar y el que multiplicaba lo pasamos a dividir. Cómo calculamos el volumen del soluto, que es el ácido clorhídrico, sencillamente vamos a multiplicar 30 por 150. Eso nos va a dar 4500 mililitros y si ese resultado lo dividimos en 100, obtendremos el volumen del soluto. Si 45 lo dividimos en 100, solamente cancelemos los ceros, nos va a dar que el volumen del soluto es igual a 45 mililitros. De esa forma, sabemos entonces que tenemos 45 mililitros de HCL porque el soluto es el HCL, el ácido clorhídrico. Pero la otra pregunta, y cuál es la cantidad, cual es el volumen de agua, entonces aquí lo podemos hacer de una forma muy lógica. Si 150 mililitros, si 150 mililitros es la solución completa y ya sabemos que 45 mililitros son de ácido clorhídrico, entonces, cuánto es la cantidad de agua. Sencillo, a 150 quitémosle 45, eso nos va a dar un total de 105 mililitros de agua, o sea que mi solución estaba formada por 45 mililitros de ácido clorhídrico y 105 mililitros de agua. Bueno, de esta forma, hemos resuelto estos cuatro problemas, espero que hayan sido de tu agrado y te invito y te animo a que te suscribas para que sigas aprendiendo a resolver este tipo de problemas. En el próximo video te invito a que lo veas, vamos a hablar de otras tres formas de medir la concentración, vamos a hablar de lo que es la molaridad, lo que es la molalidad y las partes por millón, así que préstale muy buena atención.