Si se agrega una pequeña cantidad de soluto a una gran cantidad de solvente, se forma una solución diluida. Las concentraciones de soluciones muy diluidas, como las impurezas de metales traza en el agua, a menudo se expresan en partes por mil millones o ppb, o en partes por millón o ppm. Las partes por millón de un soluto se pueden calcular dividiendo la masa del soluto por la masa de la solución y multiplicando por un millón.

Si se agrega una gran cantidad de soluto a una pequeña cantidad de solvente, se forma una solución concentrada. Las unidades de uso común incluyen unidades relativas expresadas como porcentajes, tales como:porcentaje de masa, que es la masa de soluto dividida por la masa de la solución por cien;porcentaje de volumen, que es el volumen de soluto dividido por el volumen de solución multiplicado por cien;y masa por porcentaje de volumen, que es la masa de soluto dividida por el volumen de solución multiplicado por cien. En el laboratorio, estas unidades se utilizan junto con la fracción molar, la molaridad y la molalidad.

Una fracción molar del componente i, que puede ser soluto o disolvente, es el número de moles del componente dividido por el número total de moles de todos los componentes en la solución. Esta es una razón sin unidades, que se indica con la letra χi. La molaridad es el número de moles de soluto en 1 litro de solución.

Su símbolo es M mayúscula y las unidades son moles por litro. La molalidad es el número de moles de soluto en 1 kilogramo de disolvente. Su símbolo es una m en cursiva minúscula y las unidades son moles por kilogramo.

En molalidad, se considera la masa del solvente, mientras que, en la molaridad, se toma en cuenta el volumen de la solución completa. Para preparar una solución de 1 molar o 1 molal, se disuelve 1 mol de un soluto, como el yodo, en un disolvente, como el tetracloruro de carbono. El volumen final de la solución se completa hasta 1 litro para formar una solución de 1 molar.

Para una solución molal, se pesa 1 kilogramo de tetracloruro de carbono. Dado que la densidad del tetracloruro de carbono es de 1, 59 gramos por mililitro, el volumen de 1 kilogramo de disolvente sería de 629 mililitros. Entonces, la concentración final de una solución de 1 molal en tetracloruro de carbono sería igual a 1, 59 molar.

Un soluto es un componente de una solución que normalmente está presente en una concentración mucho menor que el solvente. Las concentraciones de soluto se describen a menudo con términos cualitativos como diluido (de concentración relativamente baja) y concentrado (de concentración relativamente alta).

Las concentraciones pueden evaluarse cuantitativamente utilizando una amplia variedad de unidades de medición, cada una de ellas conveniente para aplicaciones particulares. La molaridad (M) es una unidad de concentración útil para muchas aplicaciones químicas. La molaridad se define como la cantidad de soluto en número de moles dividida por el volumen de la solución en litros:

Eq1

Debido a que los volúmenes de solución varían con la temperatura, las concentraciones molares también variarán. Cuando se expresa como molaridad, la concentración de una solución con números idénticos de especies de soluto y solvente será diferente a diferentes temperaturas debido a la contracción/expansión de la solución. Más apropiadas para los cálculos que implican muchas propiedades coligativas son las unidades de concentración basadas en moles cuyos valores no dependen de la temperatura. Dos de estas unidades son la fracción molar (introducida en el capítulo anterior sobre gases) y la molalidad.

La fracción molar, χ_A, de un componente es la relación entre su cantidad molar y el número total de moles de todos los componentes de la solución:

Eq1

Por esta definición, la suma de fracciones molares para todos los componentes de la solución (el disolvente y todos los solutos) es igual a uno.

La molalidad es una unidad de concentración definida como la relación entre el número de moles de soluto y la masa del disolvente en kilogramos:

Eq1

Puesto que estas unidades se calculan utilizando sólo masas y cantidades molares, no varían con la temperatura y, por lo tanto, son más adecuadas para aplicaciones que requieren concentraciones independientes de la temperatura.

Este texto es adaptado de Openstax, Química 2e, Sección 11.4: Propiedades Colligativas.

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