Convertidor de Concentració a Molaritat | % p/v a mol/L

Què és un convertidor de concentració a molaritat?

Un convertidor de concentració a molaritat transforma una concentració percentual (massa per volum, escrita m/v) en molaritat, el nombre de mols d’una substància dissolta en un litre de solució. Necessita dos nombres: la concentració percentual i la massa molecular de la substància dissolta, expressada en grams per mol.

Què és la molaritat?

La molaritat és una manera de mesurar la quantitat d’una substància dissolta en un líquid. Es defineix com el nombre de mols de solut per litre de solució.

$\text{Molaritat (M)} = \frac{\text{mols de solut}}{\text{volum de solució en litres}}$

La unitat és mol/L, sovint escrita com a M. Una solució de clorur de sodi de «0,5 M» conté 0,5 mols de clorur de sodi en cada litre de solució.

Les reaccions químiques tenen lloc entre partícules, no entre grams. La molaritat indica al químic quantes partícules hi ha en un volum determinat, i per això és la unitat estàndard dels càlculs químics. La Unió Internacional de Química Pura i Aplicada (IUPAC) considera la molaritat una manera estàndard d’expressar la concentració.

Fórmula per convertir el percentatge en molaritat

$\text{Molaritat (M)} = \frac{\text{Concentració percentual (m/v)} \times 10}{\text{Massa molecular (g/mol)}}$

Un percentatge m/v significa grams de solut per 100 mL de solució. Multiplicar per 10 ho converteix en grams per litre, ja que un litre equival a 1.000 mL. Dividir per la massa molecular converteix els grams en mols.

Aquesta fórmula només funciona per a percentatges m/v. Un percentatge m/m (massa per massa), habitual en les ampolles d’àcids concentrats, també requereix la densitat de la solució (vegeu més avall).

Com calcular la molaritat a partir de la concentració percentual

1. Multipliqueu la concentració percentual per 10. Això dona la concentració en grams per litre.
2. Dividiu aquest nombre per la massa molecular de la substància, en grams per mol.
3. El resultat és la molaritat, en mol/L.

Per què funciona la fórmula

Una solució m/v al 5 % conté 5 grams de solut en 100 mL de solució.

1. Grams per litre: 5 g × 10 = 50 g/L.
2. Mols per litre: 50 g/L ÷ massa molecular (g/mol) = mol/L.

Exemple resolt

Una solució de clorur de sodi (NaCl) al 5 %. La massa molecular del NaCl és de 58,44 g/mol.

$\text{Molaritat} = \frac{5 \times 10}{58.44} = 0.856 \text{ mol/L}$

Una solució de NaCl al 5 % és aproximadament de 0,856 M.

Més exemples

• Solució salina normal (NaCl al 0,9 %): (0,9 × 10) ÷ 58,44 = 0,154 M
• Solució de glucosa al 5 % (C₆H₁₂O₆, 180,16 g/mol): (5 × 10) ÷ 180,16 = 0,278 M
• Solució d’hidròxid de sodi al 10 % (NaOH, 40,00 g/mol): (10 × 10) ÷ 40,00 = 2,50 M

Com s’utilitza el convertidor

1. Introduïu la concentració percentual (m/v), un nombre entre 0 i 100.
2. Introduïu la massa molecular de la substància, en g/mol. Ha de ser superior a 0.
3. La molaritat apareix automàticament, en mol/L.
4. Feu servir el botó de còpia per copiar el resultat.

Els resultats inferiors a 10 mol/L es mostren amb tres xifres significatives. Els resultats de 10 mol/L o superiors es mostren amb una xifra decimal.

Masses moleculars habituals

Altres maneres d’expressar la concentració

Molalitat (m) compta els mols de solut per quilogram de dissolvent, no de solució. No varia amb la temperatura, de manera que els científics la fan servir per als càlculs del punt de congelació i del punt d’ebullició.

$\text{Molalitat (m)} = \frac{\text{mols de solut}}{\text{massa de dissolvent en kg}}$

Percentatge en massa (m/m) és el nombre de grams de solut per 100 grams de solució. És habitual en les ampolles d’àcids i bases concentrats. Per convertir-lo en molaritat cal la densitat de la solució:

$\text{Molaritat} = \frac{\text{Percentatge en massa} \times \text{densitat (g/mL)} \times 10}{\text{Massa molecular}}$

Percentatge en volum (v/v) s’utilitza per a mescles de líquids, com ara l’etanol en aigua. Una solució d’etanol v/v al 70 % conté 70 mL d’etanol per 100 mL de solució total.

Normalitat (N) compta els equivalents-gram per litre. Apareix en la bibliografia antiga sobre valoracions, però en la química moderna ha estat substituïda en gran part per la molaritat.

Limitacions de precisió

La conversió en si és exacta per a un percentatge m/v. Un percentatge m/v ja compta els grams de solut en un volum fix de solució, de manera que la densitat de la solució no intervé mai en el càlcul. Els errors provenen dels nombres que s’hi introdueixen.

• Fer servir per error un percentatge m/m: Els àcids i les bases concentrats s’etiqueten per massa (m/m), no per volum. L’àcid clorhídric concentrat és aproximadament del 37 % m/m, amb una densitat propera a 1,19 g/mL, que equival aproximadament al 44 % m/v, o aproximadament a 12,1 mol/L. Introduir 37 en lloc de 44 fa que la molaritat quedi infravalorada aproximadament en una sisena part. Convertiu primer amb la fórmula de la densitat anterior.
• Solucions molt denses: Un percentatge m/v pot superar 100 quan una solució és molt més densa que l’aigua. L’àcid sulfúric concentrat, aproximadament al 96 % m/m i amb una densitat de 1,84 g/mL, és aproximadament del 177 % m/v, o d’uns 18 mol/L. Aquest convertidor només accepta percentatges de 0 a 100, de manera que les xifres superiors a 100 s’han de calcular manualment.
• Temperatura: El volum de la solució canvia amb la temperatura, de manera que la molaritat varia lleugerament quan canvia la temperatura. La molalitat no varia, perquè es basa en la massa i no en el volum.
• Compostos hidratats: Alguns compostos absorbeixen aigua en la seva estructura cristal·lina, i això canvia la seva massa molecular. El sulfat de coure anhidre (CuSO₄) té una massa molecular de 159,61 g/mol. El sulfat de coure pentahidratat (CuSO₄·5H₂O) té una massa molecular de 249,68 g/mol, més d’un 50 % superior. Fer servir el valor incorrecte dona una molaritat molt allunyada del valor real.
• Puresa del reactiu: Els productes químics comercials rarament tenen una puresa del 100 %. Un reactiu etiquetat com a pur al 98 % conté 2 % d’altres materials en massa, cosa que redueix lleugerament la molaritat real d’una solució preparada amb aquest reactiu.

Preguntes més freqüents

Quina diferència hi ha entre molaritat i molalitat?

La molaritat és el nombre de mols de solut per litre de solució. La molalitat és el nombre de mols de solut per quilogram de dissolvent. La molaritat varia lleugerament amb la temperatura perquè el volum del líquid canvia amb la temperatura. La molalitat es manté constant perquè la massa no canvia amb la temperatura.

Per què es fa servir més la molaritat que la concentració percentual?

Les reaccions químiques tenen lloc entre molècules, i la molaritat indica directament quants mols d’una substància hi ha en un volum determinat. La concentració percentual indica la massa, que s’ha de convertir en mols abans que sigui útil per als càlculs de reaccions.

Com puc convertir la molaritat de nou en concentració percentual?

Invertiu la fórmula:

$\text{Concentració percentual (m/v)} = \frac{\text{Molaritat} \times \text{Massa molecular}}{10}$

Una solució de clorur de sodi de «0,5 M» equival a (0,5 × 58,44) ÷ 10 = 2,92 % m/v.

Funciona aquesta fórmula per als percentatges massa/massa (m/m)?

No. La fórmula d’aquesta pàgina només serveix per als percentatges m/v. Per convertir un percentatge m/m en molaritat cal la densitat de la solució, mitjançant la fórmula indicada a la secció «Altres maneres d’expressar la concentració».

La densitat de la solució afecta el resultat?

No. Un percentatge m/v ja expressa els grams de solut per 100 mL de solució, de manera que el volum queda fixat per la definició i la densitat desapareix del càlcul. La densitat només cal per convertir un percentatge m/m, que expressa els grams per 100 grams de solució, en un percentatge m/v o una molaritat.

Com preparo una solució d’una molaritat específica?

Calculeu la massa necessària amb Massa (g) = Molaritat (mol/L) × Volum (L) × Massa molecular (g/mol). Peseu aquesta massa, dissoleu-la en una quantitat de dissolvent inferior al volum final, transferiu-la a un matràs aforat i després afegiu dissolvent fins a l’aforament. Afegir dissolvent fins al volum complet abans que el solut s’hagi dissolt és un error habitual, ja que pot fer que el volum final sigui massa gran.

Referències

1. IUPAC Gold Book – Concentració de quantitat de matèria
2. NIST Chemistry WebBook
3. Harris, D. C. (2015). Anàlisi química quantitativa (9a ed.). W. H. Freeman and Company.
4. Farmacopea dels Estats Units (USP)