¿Qué es el miliequivalente? ( Ejemplos de cálculo)

El miliequivalente, como lo indica su nombre, es la milésima parte de un equivalente. Si bien es una expresión de la concentración que es de poco uso, en comparación con la molaridad, se continúa usando en fisiología y medicina porque algunas sustancias de interés en ellas están cargadas eléctricamente.

Es decir, son sustancias iónicas que presentan una concentración baja, por lo que la concentración extracelular e intracelular de estos iones, por ejemplo: Na⁺, K⁺, Ca²⁺, Cl^– y HCO₃, se suelen expresar en miliequivalentes/litro (mEq/L). Así como ejemplo, la concentración extracelular de potasio es de 5 mEq/L.

El peso equivalente o equivalente gramo es la cantidad de una sustancia que es capaz de producir o combinarse con un mol de cargas negativas o con un mol de cargas positivas. También es la cantidad de una sustancia que sustituye o reacciona con un mol de iones de hidrógeno (H⁺) en una reacción óxido-base.

Si se hiciera una consulta a los científicos respecto a su preferencia entre el milimol o miliequivalente, responderían al unísono que prefieren los milimoles. Estos son más fáciles de comprender, utilizar, y son además independientes de la reacción que se realice con el analito o especie de interés.

Índice del artículo

• 1 Ejemplos de cálculo
  • 1.1 Un elemento en solución
  • 1.2 Una base o álcalis
  • 1.3 Un ácido
  • 1.4 Óxido de un metal
  • 1.5 Una sal
• 2 Comentario final
• 3 Referencias

Ejemplos de cálculo

Un elemento en solución

Una solución acuosa contiene 36 g de calcio en forma iónica (Ca²⁺) en 300 mL de la misma. Sabiendo que el peso atómico del calcio es 40 u, y su valencia de 2: calcule la concentración del calcio en la solución expresada en mEq/L.

El peso equivalente de un elemento es igual a su peso atómico dividido entre su valencia. Expresando dicho peso atómico en moles, y sabiendo que cada mol de calcio cuenta con dos equivalentes, tenemos:

pEq = (40 g/mol)  / (2 Eq/mol)

= 20 g/Eq

Es de notar que el peso atómico no tiene unidades (ajenas al uma), mientras el peso equivalente viene expresado en unidades (g/Eq). Ahora expresamos la concentración de Ca²⁺ en g/L:

Gramos de Ca²⁺/litro = 36 g/0,3 L

= 120 g/L

Pero sabemos que cada equivalente tiene una masa de 20 g. Por lo tanto, podemos calcular los equivalentes totales en disolución:

Equivalentes/litro = concentración (g/L) / peso equivalente (g/Eq)

Eq/L = (120 g/L) / (20 g/Eq)

= 6 Eq/L

Y cada equivalente finalmente contiene 1000 miliequivalentes:

mEq/L = 6 Eq/L · 1000 mEq/Eq

= 6.000 mEq/L

Una base o álcalis

Una base, según Bronsted-Lowry, es un compuesto que es capaz de aceptar protones. Mientras que para Lewis, una base es un compuesto capaz de ceder o compartir un par de electrones.

Se desea calcular la concentración en mEq/L de una solución de 50 mg de hidróxido de calcio, Ca(OH)₂, en 250 mL de solución acuosa. La masa molar del hidróxido de calcio es igual a 74 g/mol.

Se procede con la siguiente fórmula:

El peso equivalente de una base = peso molecular/número de hidroxilo

Y por tanto,

El peso equivalente de Ca(OH)₂ = peso molecular/2

pEq = (74 g/mol) / (2 Eq/mol)

= 37 g/Eq

Se puede expresar el peso equivalente como mg/mEq (37 mg/mEq) lo cual simplifica el cálculo. Tenemos 250 mL o 0,250 L de solución, volumen en el que están disueltos los 50 mg de Ca(OH)₂; calculamos los disueltos para un litro:

mg de de hidróxido de calcio/L = 50 mg · (1 L /0,25 L)

= 200 mg/L

Luego,

mEq/L = concentración (mg/L) / pEq (mg/mEq)

= (200 mg/L) / (37 mg/mEq)

= 5,40 mEq/L

Un ácido

El peso equivalente de un ácido es igual a su masa molar dividida entre su número de hidrógeno. Sabiendo esto, el análisis del ácido ortofosfórico (H₃PO₄) muestra que se puede disociar completamente en la forma siguiente:

H₃PO4  =>  3 H⁺   +   PO₄^3-

En este caso:

pEq = pm / 3

Ya que el ácido fosfórico se disocia liberando 3 iones H⁺, es decir, 3 moles de carga positiva. Sin embargo, el ácido fosfórico se puede disociar en forma incompleta en H₂PO4^– o HPO₄^2-.

En el primer caso:

pEq = pm / 1

Ya que el ácido fosfórico para formar H₂PO₄^– libera sólo un H⁺.

En el segundo caso:

pEq = pm / 2

Ya que el ácido fosfórico para formar HPO₄^2- libera 2 H⁺.

Entonces, ¿cuántos mEq/L tendrá una solución acuosa de 15 gramos de fosfato dibásico de sodio (Na₂HPO₄), cuyo masa molar es 142 g/mol, y está disuelto en 1 litro de solución?

pEq Na₂HPO4 = peso molecular/2

= (142 g/mol) / (2 mEq/mol)

= 71 g/Eq

Y calculamos Eq/L:

Eq/L = (gramos/litro) / (gramos/equivalente)

= (15 g/L) / (71 g/Eq)

= 0,211 Eq/L

Finalmente multiplicamos este valor por 1000:

mEq/L = 0,211 Eq/L  ·  1000 mEq/Eq

= 211 mEq/L de Na₂HPO₄

Óxido de un metal

El peso equivalente de un óxido es igual a su masa molar dividida entre el subíndice del metal multiplicada por la valencia del metal.

Una solución contiene 40 gramos de óxido de bario (BaO) disuelto en 200 mL de solución acuosa. Calcular el número de miliequivalentes de BaO en ese volumen. La masa molar del óxido de bario es de 153,3 g/mol.

pEq de BaO = (peso molecular)/(subíndice Ba · valencia Ba)

= (153,3 g/mol) / (1 x 2)

= 76,65 g/Eq

Pero sabemos que hay 40 g de BaO disueltos, por lo que:

Eq/200 mL = (40 g Ba/200 mL) / (76,65 g/Eq)

= 0,52 Eq/200 mL

Nótese que si realizamos la división de arriba tendremos los equivalentes en un 1 litro de solución; el enunciado nos pide que sea en los 200 mL. Finalmente, multiplicamos el valor obtenido por 1000:

mEq/200 mL = 0,52 Eq/200 mL · 1000 mEq/Eq

= 520 mEq/200 mL

Una sal

Para el cálculo del peso equivalente de una sal se sigue el mismo procedimiento usado para un óxido metálico.

Se desea obtener 50 mEq de cloruro férrico (FeCl₃) de una solución de la sal que contiene 20 gramo/litro. El peso molecular del cloruro férrico es de 161,4 g/mol: ¿qué volumen de la solución debe ser tomado?

Calculamos su peso equivalente:

pEq FeCl₃ = (161,4 g/mol) /(1 x 3 Eq/mol)

= 53,8 g/Eq

Pero en la solución hay 20 g, y queremos determinar cuántos equivalentes totales de FeCl₃ hay disueltos:

Eq/L = concentración (g/L) / peso equivalente (g/Eq)

Eq/L = (20 g/L) / (53,8 g/Eq)

= 0,37 Eq/L FeCl₃

Valor que en miliequivalentes viene a ser:

mEq/L de cloruro férrico = 0,37 Eq/L · 1000 mEq/Eq

= 370 mEq/L de FeCl₃

Pero no queremos 370 mEq sino 50 mEq. Por lo tanto, el volumen V que hay que tomar se calcula como sigue:

V= 50 mEq  · (1000 mL / 370 mEq)

= 135,14 mL

Este resultado se obtuvo por factor de conversión, aunque también hubiera funcionado una simple regla de tres.

Comentario final

Los equivalentes están relacionados con la carga de los componentes de una reacción. Un número de equivalentes de un catión reacciona con el mismo número de equivalentes de un anión para formar el mismo número de equivalente de la sal producida.

Esto constituye una ventaja al simplificar los cálculos estequiométrico, ya que elimina en muchos casos la necesidad de balancear las ecuaciones; proceso que puede resultar engorroso. Esta es la ventaja que tienen los miliequilivalentes respecto a los milimoles.

Referencias

1. Whitten, Davis, Peck & Stanley. (2008). Química. (8va ed.). CENGAGE Learning.
2. Day, R., & Underwood, A. (1989). Química Analítica Cuantitativa (quinta ed.). PEARSON Prentice Hall.
3. Wikipedia. (2019). Equivalente. Recuperado de:es.wikipedia.org
4. Química. (s.f.). Determinación de pesos equivalentes de ácidos. Recuperado de: fullquimica.com
5. Beck, Kevin. (06 de noviembre de 2019). How to Calculate a Milliequivalent. Sciencing.com. Recuperado de: sciencing.com