3.º de secundariaRuta de edumaterial
Qué vas a aprender
- Construir balances de soluto y mezcla al comparar o modificar concentraciones.
- Detectar información insuficiente y limitar conclusiones sobre composición y uso.
Antes de empezar
- Interpretar porcentajes y conservar unidades de masa.
- Distinguir mezcla, soluto y disolvente.
El punto de partida
El porcentaje en masa expresa la masa de soluto por cada 100 unidades de masa de mezcla: % m/m = 100 × masa de soluto / masa total de mezcla. El denominador incluye soluto y disolvente. Si una mezcla tiene 12 g de soluto y 88 g de disolvente, su concentración es 12 %, no 12/88 × 100. Concentración y cantidad de soluto son preguntas distintas: un envase pequeño puede tener mayor porcentaje y menor masa de soluto.
- Porcentaje en masa
- Masa de soluto dividida entre masa total de mezcla y multiplicada por 100; numerador y denominador usan unidades compatibles.
Relacionar datos y condiciones
Al añadir solo disolvente, sin pérdidas ni reacción, la masa de soluto se conserva y crece la masa total. Al retirar una porción representativa de una disolución homogénea, se retiran tanto soluto como disolvente en la misma proporción: baja la cantidad restante, pero su porcentaje se conserva. Al retirar únicamente disolvente por evaporación ideal, aumenta el porcentaje. Antes de calcular, identifica qué sale y qué entra.
No mezcles bases: 5 % m/m compara masas, mientras 5 % v/v compara volumen de soluto con volumen final de mezcla, en condiciones indicadas. Los volúmenes de líquidos mezclados no siempre son aditivos. Para ppm en masa, se comparan masas con factor un millón: 1 mg de soluto por 1 kg de mezcla equivale a 1 ppm m/m. Un dato en mg/L no se convierte en ppm m/m sin conocer o justificar la densidad. Un porcentaje no certifica seguridad, eficacia ni identidad de una sustancia.
Antes de decidir
- Anota qué magnitud y qué base expresa la etiqueta.
- Lleva por separado la masa de soluto y la masa total en cada cambio.
- Calcula el cociente final y responde la pregunta de cantidad o concentración que realmente se hizo.
Misma concentración, distinta cantidad
| Mezcla homogénea | Masa total (g) | Soluto (g) | Porcentaje m/m |
|---|---|---|---|
| Envase pequeño | 80 | 8 | 10 % |
| Envase grande | 250 | 25 | 10 % |
Un caso resuelto
Una mezcla homogénea de 80 g al 15 % m/m recibe 40 g de agua, sin pérdidas ni reacción. ¿Cuál es la concentración final?
- El soluto inicial es 0.15 × 80 = 12 g.
- La nueva masa total es 80 + 40 = 120 g; el soluto sigue siendo 12 g.
- 100 × 12/120 = 10 %.
La concentración final es 10 % m/m. Los 40 g añadidos no sustituyen al denominador de mezcla completa.
Pon a prueba el modeloPrueba otro caso
Un registro contiene 150 g de mezcla al 20 % m/m. Se quiere alcanzar 10 % m/m añadiendo solo agua, sin pérdidas ni reacción. Ajusta la masa de soluto que permanece y el agua que debe añadirse. Los controles usan gramos enteros.
Se reúnen 40 g al 25 % m/m y 60 g al 10 % m/m del mismo soluto en el mismo disolvente, sin reacción. Se homogeneiza y se retiran 25 g representativos de los 100 g obtenidos. Ajusta el soluto restante y el porcentaje de la mezcla que queda.
Solución accesible sin interacción
Respuesta: Soluto que permanece (g): 30; Agua que se añade (g): 150
0.20 × 150 = 30 g de soluto. Para que sean el 10 %, la mezcla final debe pesar 300 g; se añaden 300 − 150 = 150 g de agua. Son dos magnitudes distintas.
Respuesta: Soluto restante (g): 12; Concentración restante (% m/m): 16
Inicialmente hay 10 + 6 = 16 g de soluto en 100 g. Los 25 g retirados contienen 4 g de soluto; quedan 12 g en 75 g. El porcentaje sigue siendo 16 %.
Revisar una explicación
Una disolución al 8 % contiene 8 g de soluto en cualquier envase.
Contiene 8 g por cada 100 g de mezcla; para una cantidad concreta hace falta la masa total.
El porcentaje expresa una razón, no una cantidad independiente del envase.
- Construir balances de soluto y mezcla al comparar o modificar concentraciones.
- Detectar información insuficiente y limitar conclusiones sobre composición y uso.
Un informe que se pueda defender
Un registro reúne 120 g al 10 % m/m con 80 g al 5 % m/m del mismo soluto y disolvente, sin reacción ni pérdidas. Se desea 4 % m/m añadiendo agua. El folleto propone añadir 200 g y afirma que ese porcentaje garantiza seguridad. Evalúa la propuesta, calcula la adición necesaria y redacta una limitación del folleto.
Solución accesible sin interacción
- Llevar inventarios coherentes de soluto y mezcla.
- Comprobar la propuesta y la condición deseada.
- Distinguir composición de una conclusión sobre uso.
Respuesta: Hay 12 + 4 = 16 g de soluto en 200 g. Para 4 % se requieren 400 g totales: añadir 200 g es correcto en el modelo. La composición calculada no garantiza seguridad; faltan identidad del componente, uso previsto y controles pertinentes. La corrección del cálculo no valida esa promesa.
Autoevaluación, sin nota automática. Exigir inventario 16/200, final 16/400, 200 g añadidos y límite de seguridad. Admitir unidades convertidas y redacción equivalente; no rechazar la propuesta numérica correcta por la frase comercial errónea.
Compruébalo ahora
El envase A contiene 60 g al 12 % m/m; B, 200 g al 5 % m/m del mismo soluto. Un cartel ofrece A como «más concentrado, por eso contiene más soluto». Evalúa ambas partes y decide qué envase aporta más masa de soluto.
Ver solución explicada
Respuesta: A sí tiene mayor porcentaje: 12 % frente a 5 %. Sin embargo, A contiene 7.2 g de soluto y B 10 g. B aporta más masa de soluto; la primera afirmación no implica la segunda.
Autoevaluación, sin nota automática. Aceptar 7.2 g y 10 g, o 0.0072 kg y 0.010 kg con unidades coherentes; coma/punto decimal válidos. Exigir distinguir concentración de cantidad y conservar el orden de ambas comparaciones.
Un informe parte de 200 g de disolución homogénea al 8 % m/m. Se sirven 50 g representativos en otro recipiente, sin evaporación. Hugo anota «queda al 6 % porque salió una cuarta parte». Repara la concentración y calcula cuánto soluto queda y cuánto se sirvió.
Ver solución explicada
Respuesta: Inicialmente hay 16 g de soluto. Los 50 g servidos llevan 4 g; quedan 12 g de soluto en 150 g de mezcla. 100×12/150 = 8 % m/m: cambia la cantidad, no el porcentaje.
Autoevaluación, sin nota automática. Exigir 16 g iniciales, 4 g retirados, 12 g restantes y 8 %; admitir una explicación equivalente que deduzca proporcionalidad y dé los dos inventarios pedidos. No aceptar restar 25 % al porcentaje sin revisar ambos componentes.
Una tarjeta dice «3 mg de componente en 2 L de mezcla». El informe desea ppm m/m. El expediente conserva ese dato, el color del frasco y su precio. Determina si basta para calcular ppm m/m e identifica qué información adicional usarías. Muestra dos resultados posibles suponiendo, por separado, masas totales de 2 kg y 2.5 kg.
Ver solución explicada
Respuesta: Necesito la masa de los 2 L, o la densidad de la mezcla en las condiciones del registro. Con 2 kg serían 1.5 ppm m/m; con 2.5 kg serían 1.2 ppm m/m. El dato original sí da 1.5 mg/L, que no es automáticamente ppm m/m.
Autoevaluación, sin nota automática. Aceptar 1.5 y 1.2 ppm m/m con factor mg/kg, coma o punto, y una justificación de la base de masas. Debe identificar la masa total de los 2 L o una densidad apropiada que permita obtenerla. La comparación con 1.5 mg/L es una ampliación correcta y opcional, no un requisito de aceptación. No usar color o precio para deducir densidad ni declarar obligatoriamente 1 kg/L.
Se mezclan 30 mL de un componente líquido y 70 mL de otro. El informe declara 30 % v/v sin medir el volumen final. Una segunda medición de esa misma mezcla anota un volumen final de 96 mL a la temperatura de referencia. Corrige el cálculo y explica qué dato usaste y por qué no puedes convertirlo directamente a % m/m.
Ver solución explicada
Respuesta: Usando 30 mL como volumen del componente añadido y 96 mL como volumen final, el porcentaje es 100×30/96 = 31.25 % v/v en la base declarada. Sumar 30+70 presupone aditividad que el registro final contradice. Para % m/m faltan masas o densidades apropiadas.
Autoevaluación, sin nota automática. Aceptar 31.25 % v/v o 31.3 % por redondeo declarado; coma/punto válidos. Exigir denominador final 96 mL y ausencia de datos de masa. No afirmar que un componente conserve un volumen parcial separable dentro de la mezcla: se usa su volumen previo añadido.
Alineación curricular y fuentes
- Fase 6, Saberes y Pensamiento Científico, Química; p. impresa 69–70. Selección editorial parcial de concentración de mezclas para los seis núcleos del catálogo de tercero, sin equivaler al programa completo ni a una secuencia oficial. · Programa de Estudio para la Educación Secundaria: Programa Sintético de la Fase 6
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