Factor de dilución. ¿Qué es y cómo se determina?

Saludos estimados amigos de Hive.

Podríamos decir que preparar soluciones es el pan nuestro de cada día para cualquier especialista de la química que trabaja en un laboratorio, donde especialmente las diluciones están a la orden del día.

La dilución es de los métodos más comunes en un laboratorio. Fuente: @emiliomoron.

Por ejemplo, los ácidos que llegan al laboratorio son suministrados en elevadas concentraciones, pero en la mayoría de los casos se requieren a muy bajas concentraciones, por ello se preparan soluciones madre de la cual se realizan las diluciones necesarias para obtener las concentraciones requeridas, o es muy común encontrarnos con equipos para análisis que nos piden ajustar la concentración de una muestra para que pueda entrar en el rango de detección, por lo que cuando esta excede este rango procedemos con la dilución de la muestra, pero luego debemos considerar que tanto se ha diluido con respecto a la muestra original para poder relacionar el resultado obtenido del instrumento con el resultado real; y para este propósito necesitamos lo que se conoce como factor de dilución.

¿En qué consiste este factor?

El factor de dilución corresponde a la razón entre el volumen de la solución preparada (diluida) y el volumen de la solución original (concentrada)[1]. Así, tenemos una fracción adimensional que nos expresa cuantas veces se debe diluir una solución concentrada para obtener una de concentración menor.

Y gracias a que la cantidad de soluto no varía durante la dilución, también se puede considerar como la razón entre la concentración de la solución original y la concentración de la solución diluida, lo que también permite que sea válida la expresión para cualquier unidad de concentración química.

Dilución sucesiva de una muestra. Fuente: @emiliomoron.

En la imagen anterior se muestra el ejemplo de una dilución sucesiva de una muestra de colorante vegetal. En cada caso se han tomado 50 mL de cada solución y vuelto a diluir a 100 mL, con lo que podemos observar que el color de la solución se hace más claro, significativo de una menor concentración.

Pero hablar de diluido y concentrado es algo relativo, para cálculos precisos necesitamos poder establecer una relación entre las magnitudes, así, mediante el factor de dilución podemos estimar que tan diluida se encuentra la solución del ultimo vaso con respecto al primero. De este modo, se procede en los laboratorios con cualquier reactivo; se preparan soluciones madre concentradas a partir de las cuales se toman alícuotas que se diluyen en cierto volumen necesario para dar una concentración menor, de este modo se ahorra reactivos y también se disminuye el riesgo de utilizar soluciones concentradas.

Como se utiliza el factor

Puede que en el laboratorio nos encontremos con frecuencia que debemos preparar una disolución 1/10 o 1/100. Esto nos indica que para obtener la solución de concentración requerida debemos diluir la solución madre las veces que expresa el denominador, es decir, tomar un volumen conocido de la solución madre (V_inicial) y añadirle suficiente disolvente para que la solución final tenga un nuevo volumen de 10 o 100 veces el volumen inicial.

El 1/10 o 1/100 representa la proporción de volúmenes a utilizar para preparar la nueva solución. Si consideramos el 1/10 como ejemplo, no dice que se debe diluir 10 veces la solución inicial, por lo tanto, 10 es el factor de dilución (FD).

Un factor de dilución no nos va a decir cuál es el volumen inicial, ni tampoco te dice cuál es el volumen final, sólo nos dirá cuál es la proporción del volumen inicial al final[2].

Deducción del factor de dilución

Supongamos que vamos a preparar una solución partiendo de una de mayor concentración, lo que hacemos es tomar un determinado volumen y transferirlo a un balón aforado para agregarle agua destilada hasta la marca del aforo.

Preparación de una dilución. Fuente: @emiliomoron.

En este caso, la cantidad de moles del soluto antes y después de añadir agua es la misma:

A partir de la definición de molaridad (M) podemos expresar que:

Donde M_inicial es la concentración molar de la solución madre, V_inicial es el volumen de la alícuota tomada para preparar la solución, M_final es la concentración de la solución que se desea obtener y V_final es el volumen de la solución diluida a preparar.

Esta ecuación la podemos reescribir como:

La relación M_inicial/ M_final nos indica cuantas veces es mayor la concentración de la solución madre que la diluida, lo que por definición es el factor de dilución, pero del mismo modo, se puede llegar a la conclusión que la relación V_inicial/V_final nos expresa la misma información.

Ejemplo de cálculo con diluciones

¿Cómo se prepararían 250 mL de una disolución de NaOH 0,1 M a partir de una disolución 1 M, cual es el factor de disolución utilizado?

La incógnita es cuanta solución de partida hay que utilizar, entonces:

Para preparar esta disolución se deben tomar 25 mL de la solución madre, transferir al balón aforado y completar con agua hasta 250 mL. Por lo tanto,

El factor de dilución es 1/10.

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Bueno amigos, la dilución es una operación rutinaria en cualquier laboratorio, por lo que conocer el factor de dilución es de mucha importancia especialmente cuando existen métodos y equipos de laboratorio que solicitan hacer una dilución haciendo uso de un factor determinado para poder cumplir con el rango de detección del equipo o del método.

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Espero les haya gustado el post y que la información les ayude a conocer un poco más de los procedimientos comunes en un laboratorio de química. !Hasta la próxima!

Referencias

1. Wikipdia.com. Dilución en serie.
2. Ausetute.com. Dilution factor.

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