Antes de realizar ejercicios relacionados con soluciones y diluciones, es fundamental comprender los conceptos clave: solución, soluto, solvente y dilución. Estos términos son la base para entender y calcular concentraciones de manera correcta.
Definiciones principales
Solución
Es una mezcla homogénea que contiene dos o más sustancias, compuesta por soluto(s) y solvente.
Solvente
Es la sustancia en la que se disuelven otras moléculas o compuestos. El solvente es el componente en mayor proporción dentro de la solución.
Soluto
Es la sustancia que se disuelve en la solución. Se encuentra en menor proporción dentro de la mezcla.
Dilución
Es el proceso de reducir la concentración de una solución inicial al añadir más solvente, manteniendo la cantidad de soluto constante. Existen tres tipos principales de diluciones:
- Seriadas: Incrementos progresivos constantes en la dilución.
- No seriadas: Incrementos progresivos pero irregulares.
- Independientes: Sin un factor de dilución definido.
Relación entre soluto, solvente y solución
Las soluciones son mezclas homogéneas donde el volumen total es la suma del volumen del soluto y el solvente. Esto se expresa como:
Volumen total de la solución = Volumen del soluto + Volumen del solvente
La concentración de una solución se puede expresar en distintas unidades, como molaridad, normalidad o porcentaje peso/volumen (%p/v).
Ejemplo de cálculo de concentración
Si disolvemos 5g de NaCl (soluto) en 100ml de agua (solvente), la concentración en porcentaje peso/volumen se calcula con la fórmula:
%(p/v) = (g de soluto/ml de solución) × 100
%(p/v) = (5g / 100ml) × 100 = 5%
Esto significa que cada 100ml de solución contienen 5g de NaCl.
Dilución de una solución
La dilución implica disminuir la concentración de una solución al aumentar el volumen del solvente. Por ejemplo, si añadimos 200ml de agua a la solución anterior (inicialmente 100ml con 5% de concentración), la nueva concentración se calcula como:
%(p/v) = (g de soluto/ml de solución) × 100
%(p/v) = (5g / 300ml) × 100 = 1.6%
Aquí, la cantidad de soluto se mantiene constante (5g), pero el aumento del solvente reduce la concentración.
Ejemplo de preparación de una solución con dilución
Si deseamos preparar 100ml de una solución 0.2M de H₂S a partir de una solución inicial de 2M de H₂S, utilizamos la fórmula:
Ci × Vi = Cf × Vf
Donde:
- Ci: Concentración inicial (2M)
- Vi: Volumen inicial
- Cf: Concentración final (0.2M)
- Vf: Volumen final (100ml)
Sustituyendo:
2M × Vi = 0.2M × 100ml
Vi = (0.2M × 100ml) / 2M = 10ml
Por lo tanto, para preparar la nueva solución, tomamos 10ml de la solución inicial (2M) y añadimos 90ml de solvente para completar los 100ml de solución final.
Diluciones seriadas
Las diluciones seriadas se realizan de manera progresiva para reducir la concentración en una escala constante, útil en áreas como microbiología o inmunología. Estas diluciones se caracterizan por un factor de dilución constante.
Ejemplo de diluciones seriadas
Si comenzamos con 0.1ml de HCl (soluto) y añadimos 0.9ml de agua (solvente), obtenemos una solución total de 1ml. Realizando una serie de diluciones seriadas con un factor de dilución de 1/2, en 5 tubos consecutivos con 0.5ml de solvente cada uno, las concentraciones finales serían:
| Tubo | A | B | C | D | E | F |
|---|---|---|---|---|---|---|
| Concentración | 1/10 | 1/20 | 1/40 | 1/80 | 1/160 | 1/320 |
| Factor de dilución | 1/2 | 1/2 | 1/2 | 1/2 | 1/2 | 1/2 |
| Notación | 1+9 | 1+19 | 1+39 | 1+79 | 1+159 | 1+319 |
En cada tubo, la concentración decrece a la mitad respecto al tubo anterior.
Fórmula del factor de dilución
El factor de dilución (Fd) indica cuántas veces el volumen final es mayor que el volumen inicial:
Fd = Vf / Vi o Fd = Ci / Cf
El factor de dilución se expresa como una fracción. Por ejemplo, una dilución de 1/2 significa que el volumen final es el doble del volumen inicial.
