Dilución: concepto, cómo se hace, ejemplos, ejercicios

La dilución es un procedimiento mediante el cual se disminuye la concentración de una solución, generalmente, con la adición de un diluyente. Sin embargo, la dilución también puede producirse mediante un proceso que retire soluto de la solución.

Este último procedimiento, aunque suene extraño, es práctica rutinaria en la cocina cuando se adiciona una papa a un alimento muy salado para retirar el exceso de sal. El alimento tendrá un sabor menos salado debido a que las papas absorben su contenido de sal.

La dilución realizada, o por realizar, se expresa en términos como por ejemplo: 1/5. Esto quiere decir que para realizar la dilución, se toma un volumen de la solución concentrada y se le añaden cuatro volúmenes del diluyente; usualmente agua. En este caso, el número 5 representa el factor de dilución.

El factor de dilución es el cociente entre la concentración inicial de la solución y la concentración final de solución diluida. Igualmente, el factor de dilución es el cociente entre el volumen de la solución diluida y el volumen de la solución concentrada que se tomó para hacer la dilución.

Índice del artículo

• 1 ¿Cómo se hace una dilución?
  • 1.1 Razonamiento teórico
  • 1.2 Aplicación
  • 1.3 Procedimiento
• 2 Dilución en serie
• 3 Ejemplos de diluciones
• 4 Ejercicios
  • 4.1 Ejercicio 1
  • 4.2 Ejercicio 2
  • 4.3 Ejercicio 3
• 5 Referencias

¿Cómo se hace una dilución?

Razonamiento teórico

Para preparar una dilución se toma un determinado volumen de la solución concentrada, y se lleva a un recipiente, añadiéndose diluyente hasta al alcanzar el volumen calculado para la solución diluida.

La masa de soluto que se tomó de la solución concentrada para hacer la dilución, es exactamente igual a la masa de soluto que es colocada en el recipiente utilizado para hacer la dilución.

m_i = m_f

Siendo m_i la masa de soluto de la solución concentrada utilizada para hacer la dilución, y m_f la masa de soluto de la solución diluida. También sabemos que:

m_i = v_i · c_i

m_f  = v_f · c_f

Luego, sustituyendo:

v_i · c_i = v_f · c_f

Reescribiendo la ecuación:

c_i  / c_f = v_f / v_i

c_i / c_f es el factor de dilución (las veces en que es necesario diluir la solución concentrada). Sin embargo, v_f / v_i también cuenta como factor de dilución.

Aplicación

Si se desea preparar una dilución se debe conocer las veces que hay que diluir la solución concentrada para obtener la concentración deseada de la solución diluida (factor de dilución). Para ello, se divide la concentración de la solución concentrada entre la concentración de la solución diluida.

Pero: ¿Qué volumen de la solución concentrada debe tomarse para hacer la dilución? Si se conoce el volumen final de la solución diluida (v_f) y el factor de dilución, es fácil conocer el volumen de la solución concentrada (v_i), necesario para realizar la dilución deseada:

v_i = v_f / FD

Procedimiento

Se mide el volumen de la solución concentrada calculado (v_i) mediante una pipeta o cilindro graduado, y se vierte en un matraz aforado. Después, se agrega diluyente hasta alcanzar el aforo del matraz que indica el volumen de la solución diluida (v_f).

Dilución en serie

Este tipo de dilución se utiliza frecuentemente en análisis volumétricos. Para ello, se disponen tubos de ensayo en serie y en cada uno ellos se agrega el mismo volumen de agua desionizada; por ejemplo 2 mL.

Se puede preparar aparte una dilución del suero 1/5. Luego, se agrega 2 mL de la dilución del suero al primer tubo que contiene 2 mL de agua. Se agita el tubo adecuadamente y se transfieren 2 mL de esta mezcla al tubo 2.

Seguidamente, se mezcla bien el tubo 2 y se transfieren 2 mL de su contenido al tubo 3, y así sucesivamente hasta completar la serie de tubos. Como consecuencia de este procedimiento, se tienen tubos de ensayos con diluciones del suero 1/10, 1/20, 1/40…

Ejemplos de diluciones

Algunos ejemplos de dilución son:

-Diluir 1/10 una solución de NaCl 5 M, para obtener una solución de NaCl 0,5 M.

-La adicción de agua u otro diluyente a la pintura para rebajar la intensidad de la coloración o para disminuir la viscosidad de la misma.

-El agregado de leche al café para disminuir la concentración del café y aportarle un sabor más suave y dulce.

-Diluir con agua una limonada para disminuir su concentración de acidez.

-Hacer la dilución de un suero para hacer la titulación de algún anticuerpo presente en él.  

Ejercicios

Ejercicio 1

¿Cuántas veces hay que diluir una solución de NaCl 0,5 M para obtener un 1 litro de la solución 0,025 M, y cuál será además el volumen de la solución de NaCl 0,5 M necesarios para preparar dicha solución diluida?

Partimos del factor de dilución:

FD = c_i / c_f

Tenemos todos los datos:

c_i = concentración inicial (0,5 M)

c_f  = concentra final (0,025 M)

Y calculamos por tanto FD:

FD = 0,5 M / 0,025 M

= 20

Hay que diluir 20 veces la solución de NaCl 0,5 M para la obtención de una solución de NaCl 0,025 M.

Con este valor de FD podemos ahora calcular el volumen inicial que debe tomarse de la solución concentrada para esta dilución:

FD = v_f / v_i

Despejamos v_i y resolvemos:

v_i = 1 L / 20

= 0,05 L

= 50 mL

Se requieren por lo tanto 50 mL de la solución de NaCl 0,5 M para preparar un litro de la solución de NaCl 0,025 M.

Ejercicio 2

¿Cuántos mL de un reactivo de ácido sulfúrico (H₂SO₄) con una concentración del 95 % (m/m) y una densidad de 1,84 g/mL, se requieren para preparar 250 mL de una solución de ácido sulfúrico al 0,5 M? Peso molecular del ácido sulfúrico: 98 g/mol.

El primer paso es calcular la molaridad del ácido sulfúrico concentrado:

m = v · d

Determinamos la masa de H₂SO₄ correspondientes a la solución con la densidad dada:

m = 1.000 mL · 1,84 g/mL

= 1.840 g

Como el ácido sulfúrico tiene un 95 % de pureza, se debe calcular su masa real:

m = 1.840 g · (95 /100)

= 1.748 g

Debido a que se asumió un litro de solución H₂SO₄ al 95%, los moles presentes en estos gramos nos dará directamente la molaridad:

M = (1.748 g/L) / (98 g/mol)

= 17,83

Sabemos que la masa de H₂SO₄ que se diluye es la misma antes y después de la dilución:

m_i = m_f

c_i · v_i = c_f · v_f

v_i = c_f · v_f  / c_i

Y resolvemos para v_i:

v_i = 0,5 M · 250 mL / 17,83 M

= 7,010 mL

Entonces, para preparar 250 mL de una solución de ácido sulfúrico 0,5 M, se coloca una porción de agua en el matraz aforado para evitar salpicaduras, y se añaden 7,010 mL del ácido sulfúrico concentrado y se completa a 250 mL con agua.

Ejercicio 3

¿Cuántos mL de agua deben añadirse a 50 mL a una solución de cloruro de calcio (CaCl₂) 0,25 M, para preparar una solución de CaCl₂ al 0,0125 M?

Nuevamente, no hay pérdida de masa de CaCl₂ una vez se vaya a diluir:

v_i · c_i = v_f · c_f

Despejamos y resolvemos para v_f:

v_f  = v_i  · c_i / c_f

= 50 mL · 0,25 M / 0,0125 M

= 1.000 mL

Volumen de agua a añadirse= v_{f –} v_i

1.000 mL – 50 mL = 950 mL

Es necesario pues, agregar 950 mL de agua a 50 mL a la solución de cloruro de calcio 0,5 M. De ese modo se preparará 1.000 mL de solución de cloruro de calcio 0,0125 M.

Referencias

1. Whitten, Davis, Peck & Stanley. (2008). Química. (8va ed.). CENGAGE Learning.
2. Wikipedia. (2020). Dilution (equation). Recuperado de: en.wikipedia.org
3. Jessie A. Key. (s.f.). Dilutions and Concentrations. Recuperado de: opentextbc.ca
4. ChemTeam. (s.f.). Dilution: Definition and Calculations. Recuperado de: chemteam.info
5. David R. Caprette. (2012). Making Dilutions. Recuperado de: ruf.rice.edu