Calculadora de concentración

La concentración es la cantidad disuelta dividida entre el peso de toda la disolución

La concentración de una salmuera (porcentaje en masa) se obtiene dividiendo el peso de la sal entre el peso total de la salmuera y multiplicando por 100. Lo que se divide no es solo el peso del agua, sino el del agua más la sal. Por eso, 10 g de sal en 100 g de agua dan 10 ÷ 110 × 100 = 9,09 %, y para tener un 10 % hay que disolver 10 g de sal en 90 g de agua. Un litro de agua con 50 g de sal resulta en un 4,77 %.

La calculadora de arriba resuelve esto con una ecuación de tres casillas: ① lo que se añade + ② agua = ③ la disolución final. Al introducir lo que se conoce, muestra la concentración de ③ en % en masa, ppm, g/L, mol/L y otras unidades a la vez. Si eliges «Preparar una concentración objetivo», calcula al revés: 500 g de salmuera al 10 % necesitan 50 g de sal y 450 g de agua. Para sal, azúcar y ácido clorhídrico usa tablas de densidad a 20 °C, de modo que también obtiene el volumen real.

Cuándo hace falta calcular la concentración

En muchas tareas basta con medir a ojo, pero en otras la concentración cambia el resultado. Algunos casos habituales:

• En la cocina: salmueras, líquidos de encurtido y almíbares suelen darse en porcentaje. Que la receta se refiera al peso del agua o al peso del total cambia la sal que hay que añadir. Para tener un 10 % en 1 L de agua hacen falta 110,9 g de sal, no 100 g.
• Al diluir un desinfectante: el Ministerio de Sanidad indica mezclar 20 ml de lejía con 980 ml de agua. La concentración final depende de la que tenga la lejía de la etiqueta, y la calculadora la convierte a ppm.
• Disoluciones de laboratorio: preparar una disolución de molaridad dada o calcular cuántos mL de un concentrado, como el ácido clorhídrico al 36 %, hay que medir.
• Problemas de química y matemáticas: mezclar dos salmueras, evaporar agua o añadir más sal. El detalle del cálculo muestra la cantidad disuelta y la fórmula empleada.

Cómo se usa

1. Elegir el modo: «Hallar la concentración» si conoces lo que has puesto, o «Preparar una concentración objetivo» si la concentración final ya está decidida.
2. Elegir la sustancia: sal, azúcar y ácido clorhídrico incluyen tabla de densidades y masa molar. Para lejía, abono u otras sustancias que no están en la lista, elige «Otra (manual)» y escribe la masa molar solo si necesitas unidades molares. Si conoces la densidad del concentrado, introdúcela también.
3. Elegir ① y ②: ① es una sustancia pura (por ejemplo, sal en polvo) o una disolución que ya tienes (el concentrado). ② puede ser agua, otra disolución o evaporación. Para mezclar dos salmueras, pon salmuera en ① y en ②; para evaporar agua, elige evaporación en ②.
4. Introducir cantidades y unidades: a la derecha de cada casilla eliges g, kg y mg, o bien mL y L. Los volúmenes de agua y de disoluciones se pasan a peso con su densidad a 20 °C. Recuerda que el separador decimal es la coma (por ejemplo, 4,5).
5. Preparar una concentración objetivo: escribe el objetivo en ③ y rellena una de las tres cantidades. La última casilla que rellenes queda marcada como «Base» y las otras dos se calculan. Rellena ③ si sabes cuánto quieres obtener, ② si sabes cuánta agua tienes, o ① si sabes cuánto concentrado tienes.
6. Cambiar de unidad: pulsa una unidad de «En otras unidades» para ver ③ en ella. En el modo objetivo, la misma concentración se reescribe en esa unidad.

Cómo se calcula

La calculadora pasa todas las cantidades a peso y aplica una sola regla: el peso de lo disuelto no cambia al mezclar.

1. Hallar la concentración: % en masa = soluto ÷ (soluto + agua) × 100. Al mezclar dos disoluciones, se calcula el soluto de cada una, se suman y se divide entre el peso total. La evaporación quita solo agua y deja el soluto igual.
2. Preparar una concentración objetivo: con un peso final W y un objetivo c, el soluto es W × c y el agua es W − W × c. Si se parte del peso de agua w, el soluto es w × c ÷ (1 − c).
3. Mezclar dos concentraciones: para obtener c a partir de ① con c₁ y ② con c₂, ① : ② = (c − c₂) : (c₁ − c) en peso. Diluir con agua es el caso c₂ = 0.
4. Unidades por volumen: g/L = % en masa × 10 × densidad (g/mL), y mol/L = g/L ÷ masa molar. Así, la misma salmuera al 4,77 % son 47,7 g/L si se supone densidad 1, pero 49,24 g/L con la densidad real de 1,0323 g/mL.
5. Factor de dilución: volumen final ÷ volumen de concentrado, que equivale a g/L del concentrado ÷ g/L del resultado. Volumen de concentrado = volumen final ÷ factor.

% en masa = soluto ÷ disolución total × 100 · ppm = % en masa × 10.000 · mol/kg = moles disueltos ÷ kg de agua

Sal en 1 L de agua: tabla de concentraciones

Es sal disuelta en 1 L (998,2 g) de agua a 20 °C. Los volúmenes salen de la tabla de densidades del CRC, de modo que, al disolver 100 g de sal, el volumen llega a 1.032 mL, apenas unos 32 mL más que el agua sola.

Sal y agua para una concentración objetivo

La sal necesaria depende de si fijas el peso de la salmuera final o la cantidad de agua de la que dispones. Si partes de 1 L de agua, el peso final es superior a 1 kg porque se suma la sal.

La misma salmuera en distintas unidades

El % en masa y las ppm son razones entre pesos, así que no dependen de la temperatura. g/L y mol/L se refieren a un litro de disolución y por eso intervienen la densidad. La molalidad (mol/kg) son los moles por kg de agua y se obtiene solo con pesos. Según la NOAA, alrededor del 3,5 % del peso del agua de mar son sales disueltas, y el 0,9 % de un suero fisiológico es una expresión de peso por volumen (p/v): 0,9 g por cada 100 mL de disolución.

Los volúmenes no se suman sin más

Al mezclar 1 kg de azúcar con 1 kg de agua se obtienen 2 kg, pero el volumen es de unos 1.627 mL, no 2 L. Las moléculas disueltas se colocan entre las del agua. Por eso, un almíbar 1:1 medido por peso cambia de concentración si se mide con un vaso. La tabla muestra cuánto crece en realidad el volumen al disolver azúcar en 1 kg de agua.

Un almíbar 2:1 (2 kg de azúcar por 1 kg de agua) es del 66,67 %. PubChem indica que 1 g de azúcar se disuelve en 0,5 mL de agua, que es ese mismo punto cercano a la saturación, por lo que a temperatura ambiente es fácil que parte del azúcar quede sin disolver.

Diluir un concentrado y el factor de dilución

Al diluir un concentrado con agua, la cantidad de soluto no cambia y solo crece el volumen. El Ministerio de Sanidad indica, para desinfectar con lejía, mezclar 20 ml de lejía con 980 ml de agua (obteniendo un litro), o su equivalente, por ejemplo 10 ml de lejía con 490 ml de agua (obteniendo 500 ml), y utilizarla el mismo día de la preparación. En el segundo caso el total es de 500 mL, es decir, una dilución 50× y una proporción de concentrado a agua de 1 : 49. El documento no indica la concentración de la lejía de partida, así que hay que mirar el porcentaje de la etiqueta. La tabla de abajo usa un 5 % solo como ejemplo.

Con el mismo método, una dilución 1.000× son 20 mL de concentrado para 20 L finales, pero 20,02 mL si se añaden a 20 L de agua. Cuanto mayor es el factor, menor es esa diferencia. La concentración del concentrado varía de un producto a otro, por lo que debes introducir el porcentaje que figura en tu etiqueta. En el ejemplo precargado, un 5 % con factor 50 da 20 mL de concentrado y 980 mL de agua.

Disoluciones de laboratorio: molaridad y ácidos concentrados

Para una disolución de molaridad dada (mol/L), lo más exacto es pesar el soluto, disolverlo y añadir agua hasta la marca de volumen. Para 1 L de cloruro de sodio 1 mol/L se disuelven 58,44 g y se completa hasta 1 L. Para diluir un concentrado, primero se calcula su molaridad a partir del % en masa y la densidad. En la tabla del CRC, el ácido clorhídrico al 36 % tiene una densidad de 1,1791 g/mL a 20 °C y 11,64 mol/L, por lo que 500 mL de 1 mol/L requieren 42,95 mL de concentrado.

Los reactivos con agua de cristalización tienen otra masa molar. Si se calcula el sulfato de cobre(II) pentahidratado (CuSO₄·5H₂O, unos 249,7 g/mol) con la masa molar de la forma anhidra (CuSO₄, unos 159,6 g/mol), la concentración real sale un 36 % menor. En una sustancia manual, introduce la masa molar de la fórmula que figura en el frasco. Los ácidos concentrados se manipulan con protección adecuada y siguiendo las normas de seguridad del laboratorio.

Errores frecuentes

• Dividir entre el peso del agua: 10 g de sal en 100 g de agua son un 9,09 %, no un 10 %. El divisor incluye la sal.
• Tratar mL y g como si fueran iguales: el agua a 20 °C pesa 0,9982 g por mL, casi lo mismo, pero 1 mL de salmuera al 10 % pesa 1,0707 g y 1 mL de agua azucarada al 50 % pesa 1,2295 g. Medir una disolución concentrada con un vaso cambia su peso.
• Usar ppm y mg/L como sinónimos: en agua muy diluida son casi iguales y se separan al aumentar la concentración. Una salmuera al 4,77 % son 47.700 ppm, pero 49.240 mg/L.
• Leer «1:50» como una dilución 50×: 1 parte de concentrado más 50 de agua es una dilución 51×. Si las instrucciones dan las cantidades de concentrado y de agua, calcula con esas cifras.
• Superar el límite de solubilidad: a 25 °C la sal se disuelve solo hasta cerca del 26,47 % y el azúcar hasta cerca del 66,67 %. Un valor calculado mayor significa que el resto queda sin disolver.
• Sumar volúmenes sin más: es fácil contar los 50 g de sal como 50 mL y esperar 1.050 mL, pero 1 L de agua con 50 g de sal ocupa en realidad unos 1.015 mL. Si importa una concentración por volumen, disuelve primero y completa después hasta la marca.

Limitaciones

• Base de 20 °C: las densidades del agua y de las disoluciones son valores a 20 °C. A otras temperaturas cambian ligeramente los volúmenes y las concentraciones por volumen (g/L, mol/L), pero no el % en masa, las ppm ni los mol/kg.
• Rango de las tablas de densidad: llegan al 26 % para la sal, al 80 % para el azúcar y al 40 % para el ácido clorhídrico. Los valores mayores se estiman prolongando el último tramo de la tabla.
• Sustancias manuales: si no se conoce la densidad, se supone que 1 mL de disolución pesa lo mismo que el agua; si introduces la del concentrado, se traza una recta entre el agua y el concentrado. La diferencia es pequeña en las disoluciones diluidas de limpieza, pero los valores por volumen de disoluciones concentradas pueden diferir de la realidad.
• Saturación: la saturación corresponde a 25 °C. Lo que no se disolvería solo genera un aviso y la concentración se calcula con lo introducido, como en los problemas de clase.
• No sustituye a la medición: para desinfectantes y productos químicos, sigue la etiqueta y las indicaciones oficiales. Si necesitas una concentración exacta, comprueba con una balanza, un matraz aforado o un densímetro.

Fuentes

• 01CRC Handbook of Chemistry and Physics: Concentrative Properties of Aqueous SolutionsDensidad, molalidad y molaridad por % en masa a 20 °C. Cloruro de sodio al 10 %: 1,0707 g/mL (1,901 mol/kg, 1,832 mol/L); sacarosa al 50 %: 1,2295 g/mL; cloruro de hidrógeno al 36 %: 1,1791 g/mL (11,642 mol/L)
• 02NIST Chemistry WebBook: WaterDatos termofísicos; densidad del agua de 0,998207 g/mL a 20 °C y 0,101325 MPa
• 03PubChem: Sodium Chloride (CID 5234)Solubilidad «36.0 g/100 g of water at 25 °C»
• 04PubChem: Sucrose (CID 5988)Solubilidad «1 g dissolves in 0.5 ml water»
• 05Ministerio de Sanidad: Medidas higiénicas para la prevención de contagios del COVID-19Mezclar 20 ml de lejía con 980 ml de agua (obteniendo un litro), o 10 ml con 490 ml (obteniendo 500 ml); utilizar el mismo día de la preparación
• 06NOAA National Ocean Service: Why is the ocean salty?Salinidad media de unas 35 partes por mil; cerca del 3,5 % del peso del agua de mar procede de sales disueltas
• 07DailyMed: 0.9% Sodium Chloride Injection (Baxter), etiqueta250 mL contienen 2,25 g de cloruro de sodio y 500 mL contienen 4,5 g (0,9 g por cada 100 mL de disolución, p/v)

Preguntas frecuentes

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