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Breves consideraciones sobre la preparación de soluciones

Llega el momento en que todos comenzamos a buscar artículos de bricolaje o DIY (do it yourself – hágalo usted mismo), o bien los peces se enferman y se debe medicar. También sucede que uno, no conforme con los kits analíticos comerciales o fertilizantes comerciales, decide prepararlos “a medida” y surge entonces el problema de preparar soluciones con nomenclaturas no explicitas. El presente artículo trata de aportar luz sobre el tema en cuestión.

por Guerrero Hernán

Concentraciones y unidades

Si se quiere preparar una solución se debe saber en primer lugar qué es lo que se quiere disolver, cuanto se quiere disolver y que volumen se necesita preparar. Para poder definir todo eso se recurre a la concentración de la solución. Esta es específicamente cuanto se debe disolver de una sustancia o soluto por unidad de volumen de solvente.

Existen muchas formas de expresar la concentración, algunas son explicitas donde se indica la cantidad del soluto en forma clara, p. ej. si hablamos de una solución de 100 mg/L de praziquantel sabemos que por cada litro de solvente agregaremos 100 mg del soluto. Otras formas de expresar la concentración son más crípticas o convencionales (por convención), las que explicaré en mayor detalle.

Solución porcentual (%)

Una solución al x % quiere decir x gramos en 100 gramos del solución. El agua a 4º C tiene densidad de 1 g/ml lo cual hace que a esa temperatura un gramo sea equivalente a un mililitro. Entonces, como extensión de esa propiedad, y en todo lo referente a agua suele, sin importar la temperatura, usarse dicha equivalencia. Debido a que para fines acuariológicos el error es despreciable, se toma como verdad la relación mencionada. Sí esta mal utilizarla cuando el solvente no es agua (por ejemplo alcohol).

Pasando en limpio, en soluciones acuosas, x % quiere decir x gramos en 100 ml de agua.

Solución en partes por millón (ppm)

Se refiere a partes por millón cuando se habla de partes en un millón de partes semejantes. Así, si queremos preparar una solución de 10 ppm de un medicamento, por ejemplo Metronidazol en agua, necesitamos pesar 10 mg cada kilogramo de agua a preparar. También acá suele usarse la equivalencia peso-volumen del agua, con lo que quedaría 10 mg de metronidazol cada litro de agua.

Si tenemos que medicar con 10 ppm de metronidazol un acuario de 144 L entonces deberemos pesar:

10 mg/L x 144 L = 1440 mg de metronidazol

En resumen podemos asociar ppm con mg/L.

Si hablamos de dos líquidos deberíamos referirnos a microlitros por litro.

Solución en molaridad (M)

Se define como solución x molar a la que se prepara disolviendo x moles de un soluto en un litro de solución. Un mol es el peso molecular de una sustancia expresada en gramos. El peso molecular se calcula como la suma de los pesos atómicos de los constituyentes de la molécula (Tabla 1).

Esta forma de expresar concentraciones es muy útil en reacciones químicas y suele emplearse en preparaciones de calibradores, medidores, etc.

Como ejemplo, en la preparación de un calibrador de conductímetros se utiliza una solución de cloruro de potasio (KCl) 0.01M.

Esto quiere decir 0.01 moles de KCl en 1 litro de solución.

Un mol de KCl son

39.10 + 35.45 = 74.55 gramos (ver Tabla 1)

Entonces 0.01 moles serán 74.55 g x 0.01 = 0.7455 g

Por lo que para preparar una solución 0.01 M de KCl debemos pesar 0.7455 g en 1 litro de agua.

Tabla 1: Pesos atómicos de los elementos más utilizados.

ElementoSímboloPAElementoSímboloPA
HidrógenoH1.01HierroFe55.85
OxigenoO16.00CobreCu63.54
SodioNa22.99NiquelNi58.71
CloroCl35.45MolibdenoMo95.94
AzufreS32.06BoroB10.81
NitrógenoN14.01IodoI126.90
FósforoP30.97CincZn65.37
PotasioK39.10CarbonoC12.01
MagnesioMg24.31ManganesoMn54.94
CalcioCa40.08CobaltoCo58.93
AluminioAl26.98CromoCr52.00

Solución saturada (ss)

Una solución se considera saturada cuando no puede disolverse más soluto en la cantidad que preparamos de solvente.

Se define como solubilidad de una sustancia la cantidad máxima que se puede disolver en un determinado solvente.

La solubilidad depende de la temperatura y generalmente (hay excepciones), en sólidos, la solubilidad aumenta cuando aumenta la temperatura y en gases disminuye. Esto justifica que en soluciones saturadas o muy concentradas en invierno, encontremos cristalitos en el fondo del envase.

Las soluciones saturadas son prácticas para dosificar en el acuario en forma homogénea o agregar sustancias que no son fáciles de disolver, como muchos medicamentos.

Como ejemplo podemos poner la preparación de una solución saturada de sal común (cloruro de sodio – NaCl).

Si sabemos su solubilidad (en este caso a 25ºC es de 35.7 %) solamente debemos pesar 357 g y agregar agua hasta completar 1 L. Mezclamos, dejamos reposar 10 a 15 minutos y repetimos hasta que no queden cristales en el fondo y la solución sea transparente. Podemos acelerar este proceso llevando a hervor la solución ya que como se aclaro anteriormente aumenta la solubilidad con la temperatura.

Si no sabemos la solubilidad, ni tenemos forma de averiguarla, la forma más sencilla de preparar una solución saturada es poner a calentar el agua e ir agregando el soluto. A medida que se disuelve, agregaremos más hasta llegar al punto en que lo agregado no se disuelva. Dejaremos enfriar y filtraremos para eliminar el excedente.

Dosificaciones

En este caso tenemos una solución concentrada y necesitamos dosificarla en el acuario, por ejemplo, fertilizantes.

Aplicaremos entonces la siguiente fórmula:

Vs x Cs = Va x Ca

Donde:

Esta fórmula solo es válida si se utilizan las mismas unidades en las concentraciones y en los volúmenes.

Como ejemplo podemos tomar una solución de 9.5 mg/mL de metronidazol (solución saturada a 20º C) con la cual necesitamos medicar el acuario comunitario de 144 L con una concentración de 7 mg/L

Para aplicar la formula necesitamos las concentraciones en las mismas unidades y sabiendo que en un litro tenemos 1000 mL,

9,5 mg/mL = 9500 mg/L

Vs x 9500 mg/L = 144 L x 7 mg/L

Despejando y resolviendo, queda

Vs = 0.106 L = 106 mL

Debemos entonces agregar 106 mL de la solución concentrada al acuario para obtener la concentración deseada de 7 mg/L.

Bibliografía

Glosario

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