En muchas ocasiones suele emplearse el término de disolución en lugar de dilución, sin embargo, hay que destacar que son dos procesos diferentes que permiten la preparación de soluciones.

¡Empecemos por la disolución!

Por ejemplo, si preparamos un jugo a partir del polvo que viene en un sobre que podemos encontrar en cualquier venta de artículos de comida, la preparación aquí consiste en agregar el sólido en agua, hasta que se disuelva completamente. Entonces, una disolución implica la preparación de una solución cuando se tiene el soluto sólido y este se disuelve en el solvente.

Figura 2. Preparación de una disolución. Fuente: @yusvelasquez

Este es el proceso empleado comúnmente para preparar por ejemplo, soluciones básicas como las de hidróxidos de sodio NaOH. Para ello se calcula el peso requerido de base para preparar una solución a una determinada concentración, se pesa en una balanza analítica, luego se disuelve en agua y se lleva hasta el volumen especificado en el balón aforado.

Cálculos

Ejemplo típico
Preparación de una solución básica de NaOH. Determinación de la cantidad de hidróxido de sodio necesario para preparar 100 ml una solución de NaOH 0,1 mol/L.

En este caso los cálculos se basan en la unidad de concentración Molaridad

Esto significa que es necesario pesar en la balanza 0,4 gramos de NaOH, disolver y adicionar en un matraz aforado hasta completar los 1000ml y así hemos preparado una solución a una concentración 0,1mol/L.

Dilución

En nuestra vida cotidiana también nos ha sucedido que nos han servido una taza con café al realizar una visita o en algún restaurante, y observamos que es de color muy oscuro y concentrado, algo que para muchos puede resultar un poco desagradable. En estos casos se suele adicionar un poco más de agua caliente o leche según la preferencia.

Básicamente lo que estamos haciendo es una dilución, disminuyendo la concentración del café agregando más disolvente que en este caso puede ser más agua o leche.

Si continuamos con el ejemplo del jugo, podemos adicionar aún más solvente y obtener así una solución más diluida que cualitativamente se puede observar por la coloración, como se muestra.

Figura 3. Dilución de una solución. Fuente: @yusvelasquez

En química es común adquirir y almacenar las soluciones en forma concentradas, estas son llamadas soluciones madre, y a partir de ellas se pueden preparar soluciones a diferentes concentraciones según lo que se requiera mediante la dilución o reducción de la concentración.

Al diluir una solución, permanece el mismo número de moléculas de soluto ocupando un mayor volumen. Por tanto, un mismo volumen contiene un menor número de moléculas que en la solución concentrada. Este proceso lo podemos interpretar observando el siguiente modelo de partículas donde aumenta el número de partículas de solvente y se mantiene el número de partículas de soluto.

Figura 4. Partículas en una solución. Fuente: @yusvelasquez

Así por ejemplo, si se desea preparar 1 litro de solución de acido nítrico HNO₃ a una concentración de 0.1 mol/L partiendo de una solución concentrada de HNO₃ 1.0 mol/L, es necesario medir 100ml de la solución concentrada para su preparación empleando el agua como solvente. Entre más solvente se adiciona a una solución, mas diluida será pero el número de moles de soluto no se ve alterado.

Aplicación de la técnica de dilución

A nivel de laboratorio, para llevar a cabo la dilución se emplea una pipeta para transferir el volumen apropiado de la solución madre a un matraz aforado, que está calibrado y que contiene un volumen específico. Posteriormente, se adiciona suficiente cantidad de solvente para llevarlo a su valor final.

Figura 5. Técnica de dilución. Fuente: @yusvelasquez

Cálculos para determinar el volumen requerido de la solución madre para preparar una solución diluida a una determinada concentración

El procedimiento a seguir consiste en los siguientes pasos siempre que se desee preparar una solución diluida:

Paso 1: Calcular la cantidad de soluto que se debe tomar de la solución madre para transferirlo al matraz aforado

Paso 2: Calcular el volumen de la solución madre que contiene esa cantidad de soluto

Debido a que la cantidad de soluto, n es la misma en ambos casos se puede expresar de la siguiente manera

Reordenando queda la siguiente ecuación

Ejemplo típico
Preparación de una solución ácida
En el laboratorio son muchos los análisis que se realizan con soluciones básicas y ácidas, por ello al momento de prepararlas se debe tomar la precaución de adicionar una pequeña cantidad de agua al balón aforado antes de adicionar la solución madre y luego continuar diluyendo con más solvente, ya que si se agrega agua directamente sobre el ácido o la base concentrados puede provocar salpicaduras por el calor que se genera.

Figura 6. Preparación de soluciones en el laboratorio. Fuente: @yusvelasquez

Los cálculos anteriores se puede aplicar en la preparación de 250mL de una solución de ácido clorhídrico HCl 1,5*10^-3 mol/ L a partir de una solución madre de HCl 0.0380 mol/L.

Paso 1:

Paso 2:

Cabe destacar la importancia del conocimiento del principio de cada proceso para la preparación de soluciones en el laboratorio y la realización de los cálculos necesarios para la obtención de soluciones a determinadas concentraciones, siendo esta una característica clave para llevar a cabo los experimentos y análisis ya que dependiendo de las concentraciones dependerán la confiabilidad de los resultados.

¡Espero la información presentada sea de gran utilidad, hasta una próxima oportunidad!

Referencias

1. Harvey, D. (2002). Química analítica moderna. McGraw-Hill.
2. Whitten,K. (1985). Químca General). Interamericana
3. Atkins, J. (2006). Principios de Química. Panamericana