Lección
La teoría — Calculadora de dilución
Una dilución es una receta, no una reacción: estás eligiendo cuánta solución madre concentrada tomar y cuánto disolvente añadirle. La calculadora responde a la pregunta práctica en lugar de a la química — dada la concentración que tienes y la concentración y el volumen que deseas, ¿cuánto viertes del frasco?
Qué significa cada símbolo
C₁- la concentración de la solución madre, la concentración de lo que hay en el estante. Establece lo poco que necesitas: a
100frente a un objetivo de0.5, un litro completo de solución de trabajo requiere5unidades de solución madre. V₁- el volumen de solución madre que se va a medir — el número que realmente pipeteas y la única fila que el cálculo existe para producir.
C₂- la concentración objetivo que deseas obtener. Junto con
C₁fija el factor de dilución, independientemente de la cantidad que prepares. V₂- el volumen final, que es lo que terminas teniendo — no lo que añades. La diferencia entre ambos es la fila de abajo.
De dónde viene la fórmula
- Reordenar la ecuación de conservación para la cantidad que necesitas da
V₁ = C₂V₂ / C₁. Cada cifra del lado derecho es algo que ya has decidido, por lo que no hay nada que resolver. - El disolvente a añadir es entonces
V₂ − V₁, y este es el paso que suele omitirse en el laboratorio. Para250de una solución de concentración1a partir de una solución madre de5, la calculadora pide50de solución madre y200de disolvente — enrasas hasta el volumen final, no añades el volumen final. - El factor de dilución es simplemente
C₁/C₂, por lo que queda fijado antes de elegir cualquier volumen. Una dilución2xes, por lo tanto, siempre la mitad de solución madre y la mitad de disolvente: pasar de12a6en un volumen final de500pide250y250.
Cómo leer lo que ves
Lee la fila central en relación con la inferior. Una dilución 200x — de 100 de solución madre a 0.5 — necesita 5 de solución madre y 995 de disolvente, por lo que la fila del disolvente es casi la totalidad del volumen final y la fila de solución madre es un error de redondeo. A 2x las dos filas son iguales. El factor te dice en cuál de esas dos situaciones te encuentras antes de medir nada.
- Supone
- Que los volúmenes son aditivos: que
50de solución madre más200de disolvente ocupan250. También supone un único paso de dilución y un solo soluto, sin que nada reaccione ni haya nada previamente en el disolvente. - Falla cuando
- Los volúmenes no son estrictamente aditivos, y los ácidos concentrados son donde esto se hace evidente. Mezclar volúmenes iguales de ácido sulfúrico concentrado y agua da mensurablemente menos que su suma, porque las moléculas se empaquetan de forma distinta juntas que separadas — y además libera suficiente calor como para importar. La respuesta
2xde la calculadora de250y250es una buena instrucción y una mala predicción del nivel en el matraz, motivo por el cual los protocolos reales indican enrasar hasta la marca en lugar de añadir un volumen medido de agua.
Práctica
Compruébalo tú mismo
Predice la respuesta primero y luego usa los controles de arriba para comprobarlo. Revela la solución solo cuando te hayas comprometido con una hipótesis: eso es lo que lo convierte en práctica.
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Pide lo imposible: solución madre
1, objetivo5, volumen final250. La página te avisará, pero ¿qué escribe antes en las dos filas de volumen?Mostrar la respuesta
1250de solución madre y0de disolvente, con un factor de dilución de0.2x. La aritmética sigue intacta:V₁ = C₂V₂/C₁es5 × 250 / 1, que efectivamente son1250. Lo que describe es una receta que pide cinco veces más solución madre que el volumen que estás preparando. El factor es la señal — ha caído por debajo de1, y un factor de dilución menor que uno es una concentración, y eso no se consigue trasvasando. El aviso hace lo que la fórmula no puede. -
Ahora iguala solución madre y objetivo:
10y10, volumen final100. Esta vez no hay aviso. ¿Qué dicen las filas?Mostrar la respuesta
100de solución madre,0de disolvente, factor1x. Es una respuesta correcta a una pregunta que nadie hace: sirve el volumen que quieres y no añadas nada. Merece un vistazo por ser la frontera: por debajo, la fila del disolvente es positiva y el factor supera1; por encima, el factor baja de1y aparece el aviso; y este único punto es el último en el que todas las filas siguen siendo honestas.
Problema resuelto al detalle
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250 mL de disolución 1 M a partir de una botella 5 M 5 pasos
Necesitas 250 mL de disolución 1 M y el frasco de la estantería es de 5 M. Calcula los dos volúmenes —y deja claro cuál mides primero, porque el orden importa en el laboratorio.
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No se crea nada al añadir agua. El número de moles de soluto en la disolución madre pipeteada es el número de moles en el matraz final, y esa sola frase es toda la ecuación.
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Escribir los moles como concentración por volumen en ambos lados y despejar da 50 mL de disolución madre.
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El disolvente es la diferencia, no el volumen final: 200 mL de agua añadidos a 50 mL de disolución madre.
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Compruébalo volviendo a los moles. 5 × 50 y 1 × 250 son ambos 250 milimoles, como debe ser.
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El factor de dilución se puede leer de dos maneras —la razón de concentración o la razón de volumen— y ambas coinciden en 5, ya que las dos son recíprocas por construcción.
Respuesta
La herramienta muestra V₁ = 50, 200 de disolvente y un factor de dilución de 5×. La advertencia de laboratorio es la que la fórmula no puede expresar: se enrasa hasta 250 mL en un matraz aforado, no se añaden 200 mL a 50 mL en un vaso de precipitados. Los volúmenes no son estrictamente aditivos cuando hay un soluto presente, y para los ácidos concentrados la diferencia es medible. C₁V₁ = C₂V₂ indica cuánta disolución madre tomar; el material de vidrio indica cómo terminar.
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Referencias (2)
- The quantity C₁ and C₂ actually are, defined: IUPAC, “amount concentration.” The IUPAC Compendium of Chemical Terminology (the Gold Book), International Union of Pure and Applied Chemistry, 2014.
- Why “volumes add” is an approximation — the concentrative-properties tables let you check the contraction for yourself: John R. Rumble (ed.), CRC Handbook of Chemistry and Physics, “Concentrative Properties of Aqueous Solutions: Density, Refractive Index, Freezing Point Depression, and Viscosity.” CRC Press / Taylor & Francis, 2021. ISBN 978-1-032-12171-0.