DISOLUCIONES
Disoluciones (o Soluciones)
Objetivo: Reconocer qué es una disolución y los factores que influyen en la velocidad de las disoluciones.
En química, una disolución (del latín disolutio) es una mezcla homogénea, a nivel molecular de dos o más especies químicas que no reaccionan entre sí; cuyos componentes se encuentran en proporción que varía entre ciertos límites.
Toda disolución está formada por una fase dispersa llamada soluto y un medio dispersante denominado disolvente.
También se define disolvente cómo la sustancia que existe en mayor cantidad que el soluto en la disolución y en la cual se disuelve el soluto.
Si ambos, soluto y disolvente, existen en igual cantidad (como un 50% de etanol y 50% de agua en una disolución), la sustancia que es más frecuentemente utilizada como disolvente es la que se designa como tal (en este caso, el agua).
Una disolución puede estar formada por uno o más solutos y uno o más disolventes.
Una disolución será una mezcla en la misma proporción en cualquier cantidad que tomemos (por pequeña que sea la gota), y no se podrán separar por centrifugación ni filtración.
También se define disolvente cómo la sustancia que existe en mayor cantidad que el soluto en la disolución y en la cual se disuelve el soluto.
Si ambos, soluto y disolvente, existen en igual cantidad (como un 50% de etanol y 50% de agua en una disolución), la sustancia que es más frecuentemente utilizada como disolvente es la que se designa como tal (en este caso, el agua).
Una disolución puede estar formada por uno o más solutos y uno o más disolventes.
Una disolución será una mezcla en la misma proporción en cualquier cantidad que tomemos (por pequeña que sea la gota), y no se podrán separar por centrifugación ni filtración.
Un ejemplo común podría ser un sólido disuelto en un líquido, como la sal o el azúcar disuelto en agua (o incluso el oro en mercurio, formando una amalgama).
Características generales
1.- Son mezclas homogéneas
2.- Al disolver una sustancia, el volumen final es menor que la suma de los volúmenes del disolvente y el soluto.
3.- La cantidad de soluto y la cantidad de disolvente se encuentran en proporciones que varían entre ciertos límites. Normalmente el disolvente se encuentra en mayor proporción que el soluto, aunque no siempre es así. La proporción en que tengamos el soluto en el seno del disolvente depende del tipo de interacción que se produzca entre ellos. Esta interacción está relacionada con la solubilidad del soluto en el disolvente.
4.- Sus propiedades físicas dependen de su concentración:
- Disolución HCl (ácido clorhídrico) 12 mol/L Densidad = 1,18 g/cm3
- Disolución HCl (ácido clorhídrico) 6 mol/L Densidad = 1,10 g/cm3
5.- Sus componentes se separan por cambios de fases, como la fusión, evaporación, condensación, etc.
6.- Tienen ausencia de sedimentación, es decir al someter una disolución a un proceso de centrifugación las partículas del soluto no sedimentan debido a que el tamaño de las mismas es muy pequeña
Clasificación de las disoluciones
Por su estado de agregación
Sólidas
- Sólido en Sólido: Cuando tanto el soluto como el disolvente se encuentran en estado sólido. Un ejemplo claro de éste tipo de disoluciones son las aleaciones, como el Zinc en el Estaño (latón)
- Gas en Sólido: Como su definición lo dice, es la mezcla de un gas en un sólido. Un ejemplo puede ser el Hidrógeno (g) en el Paladio(s).
- Líquido en Sólido: Cuando una sustancia líquida se disuelve junto con un sólido. Las Amalgamas se hacen con Mercurio(l) mezclado con Plata(s).
Líquidas
- Sólidos en Líquidos: Este tipo de disoluciones es de las más utilizadas, pues se disuelven por lo general pequeñas cantidades de sustancias sólidas (solutos) en grandes cantidades líquidas (solventes). Ejemplos claros de este tipo son la mezcla del Agua con el Azúcar, también cuando se prepara un Té, o al agregar Sal a la hora de cocinar.
- Gases en Líquidos: Un ejemplo es cuando se agrega Oxígeno en Agua.
- Líquidos en Líquidos: Este es otra de las disoluciones más utilizadas. En prácticas de química por ejemplo, se han realizado mezclas de Alcohol con Agua para comprobar su densidad; después de mezclarlas, un método para volverlas a separar es por destilación.
Gaseosas
- Sólidos en Gases: Existen infinidad de disoluciones de este tipo, pues las podemos encontrar en la contaminación al estudiar los componentes del humo por ejemplo, se encontrará que hay varios minerales disueltos en gases.
- Gases en Gases: De igual manera, existe una gran variedad de disoluciones de gases con gases en la atmósfera, como el Oxígeno en Nitrógeno.
- Líquidos en Gases: Este tipo de disoluciones se encuentran en las nieblas
Ejemplos
A continuación una tabla con ejemplos de disoluciones por su estado de agregación donde se muestran todas las combinaciones posibles.
Ejemplos de
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disoluciones
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| Gas | Líquido | Sólido | ||
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Disolvente
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Gas |
El oxígeno y otros gases en nitrógeno (aire)
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El vapor de agua en el aire.
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La naftalina se sublima lentamente en el aire, entrando en solución
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| Líquido |
El dióxido de carbono en agua, formando agua carbonatada. Las burbujas visibles no son el gas disuelto, sino solamente una efervescencia El gas disuelto en sí mismo no es visible en la solución
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El etanol (alcohol común) en agua; varios hidrocarburos el uno con el otro (petróleo)
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La sucrosa (azúcar de mesa) en agua; elcloruro de sodio (sal de mesa) en agua; oro en mercurio formando una amalgama.
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| Sólido |
El hidrógeno se disuelve en los metales; el platino ha sido estudiado como medio de almacenamiento.
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El hexano en la cera de parafina, el mercurio en oro.
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El acero y otras aleaciones metálicas.
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Por su concentración
Por su concentración, la disolución puede ser analizada en términos cualitativos o cuantitativos dependiendo de su estado.
Disoluciones Empíricas
También llamadas disoluciones cualitativas, esta clasificación no toma en cuenta la cantidad numérica de soluto y disolvente presentes, y dependiendo de la proporción entre ellos se clasifican como sigue:
- Disolución diluida: Es aquella en donde la cantidad de soluto que interviene está en mínima proporción en un volumen determinado.
- Disolución concentrada: Tiene una cantidad considerable de soluto en un volumen determinado.
- Disolución insaturada: No tiene la cantidad máxima posible de soluto para una temperatura y presión dados.
- Disolución saturada: Tienen la mayor cantidad posible de soluto para una temperatura y presión dadas. En ellas existe un equilibrio entre el soluto y el solvente.
- Disolución sobresaturada: Tienen más soluto del máximo posible para una solución saturada, lo cual puede suceder en ciertas circunstancias. Si se calienta una disolución saturada y se le puede agregar más soluto, y esta solución es enfriada lentamente y no se le perturba, puede retener ese soluto en exceso. Sin embargo, son sistemas inestables, con cualquier perturbación, este soluto en exceso se precipitará y la solución quedará saturada.
Consulta este video para ver ejemplos.
Disoluciones Valoradas
A diferencia de las disoluciones empíricas, las disoluciones valoradas cuantitativas, sí toman en cuenta las cantidades numéricas exactas de soluto y solvente que se utilizan en una disolución.
Este tipo de clasificación es muy utilizada en el campo de la ciencia y la tecnología, pues en ellas es muy importante una alta precisión.
Este tipo de clasificación es muy utilizada en el campo de la ciencia y la tecnología, pues en ellas es muy importante una alta precisión.
Las medidas más utilizadas para expresar la concentración de las disoluciones cuantitativas, son:
- Porcentaje (masa-masa, volumen-volumen, y masa-volumen)
- Molaridad
- Molalidad
- Fracción Molar
- Normalidad
- Partes por millón (p.p.m.)
FACTORES QUE AFECTAN LA VELOCIDAD DE LA DISOLUCIÓN
De un soluto en un solvente:
1- Tamaño de las partículas:
Si las partículas de soluto son pequeñas la velocidad de la disolución serán más rápidas; debido a que tendrán mayor superficie expuesta al solvente.
2- Agitación mecánica:
La agitación mecánica aumenta la velocidad de la disolución, porque incrementa el contacto directo de las moléculas del disolvente que aún no están en contacto con el soluto.
3- Temperatura:
Un aumento de temperatura aumenta la energía cinética de las moléculas de soluto aumentando la velocidad de las colisiones.
FACTORES QUE AFECTAN LA SOLUBILIDAD:
1- Naturaleza del Soluto y del Solvente:
“Lo igual disuelve lo igual”, esta regla explica que:
Sustancias polares son solubles en sustancias polares como el agua.
Sustancias no polares son poco solubles en sustancias polares como aceite en agua.
2- Formación de Puentes de Hidrógeno:
Los puentes de hidrógeno se dan entre ciertas moléculas polares que contienen átomos de hidrógeno. Únicamente las moléculas cuyos átomos de hidrógeno tienen enlaces covalentes con elementos muy electronegativos como F,O,N , pueden formar puentes de hidrógeno.
Ejemplos:
Solubilidad de los gases en líquidos
Tiene que ver con las soluciones en las que hay gases disueltos en líquidos como el agua. Algunos ejemplos son: sodas: contienen dióxido de carbono y agentes saborizantes en agua, limpiadores para vidrios: contienen amoniaco disuelto en agua, sangre: contiene oxígeno y dióxido de carbono disueltos en agua, aguas de lagos y ríos contienen pequeñas cantidades de oxígeno gaseoso disuelto en agua.
La temperatura y la presión afectan la solubilidad de los gases:
Temperatura:
Los gases son menos solubles a medida que la temperatura aumenta.
A medida que se calienta la solución de gas en un líquido, disminuye la solubilidad de los gases y se forman burbujas de gas las cuales debido a su poca densidad pronto suben a la superficie y escapan hacia la atmósfera.
Presión:
A presiones mayores se disuelve más gas en una cantidad de agua determinada. Ejemplo:
Las sodas se embotellan a una presión mayor que la presión atmosférica, la cual aumenta la solubilidad del dióxido de carbono gaseoso; una vez que se abre la lata o botella, la presión baja de inmediato a la atmosférica y la solubilidad del gas disminuye. Al escapar las burbujas parte del líquido puede derramarse, y se pierde el sabor.
ACTIVIDAD
ACTIVIDAD
DESARROLLA EL SIGUIENTE CUESTIONARIO.
1- Explica la diferencia entre soluto, solvente y solución.
2- ¿Cuál es la importancia de las soluciones?
3- Identifica el soluto, el disolvente y el estado físico de estas soluciones:
a-Dióxido de carbono disuelto en agua para preparar bebidas carbonatadas.
b- La capa externa de una moneda de 25 centavos de dólar (desde 1965), que contiene 75% de Cu y 25% de Ni.
c- El whisky escocés de 43 grados, que es principalmente 43% de etanol en agua.
a-Dióxido de carbono disuelto en agua para preparar bebidas carbonatadas.
b- La capa externa de una moneda de 25 centavos de dólar (desde 1965), que contiene 75% de Cu y 25% de Ni.
c- El whisky escocés de 43 grados, que es principalmente 43% de etanol en agua.
4- ¿Qué es un líquido miscible y uno inmiscible? Dé un ejemplo de cada uno.
5- ¿Cómo haría para determinar si una solución es saturada o no saturada?
6- ¿Qué efecto tendrá un aumento de temperatura en la solubilidad del NaCl en H2O?
7- Describe los efectos de la temperatura y la presión sobre la solubilidad.
8- ¿Para qué revolvemos el azúcar que añadimos a una taza de té caliente?
9- ¿Qué relación existe entre la velocidad de la disolución y el tamaño de las partículas que lo forman?
10- Explica el hecho de que la glucosa, C6H12O6, a diferencia de la mayor parte de las moléculas de seis carbonos, es soluble en agua?
11- Los peces necesitan del oxígeno que se encuentra disuelto en el agua. ¿Sería buena idea hervir perfectamente el agua que se va a poner en un acuario para peces?
12- Explica con un ejemplo para cada caso, el significado de una solución:
a- Sobresaturada.
b- Saturada
c- Concentrada
d- Diluida
e- No saturada
13- Defina el término solubilidad y demuestre cómo algunos factores intervienen en el proceso de solubilidad con ejemplos de la vida diaria.
14- INVESTIGUE: ¿Qué importancia tienen la concentración de las sustancias en nuestra vida? Señala cinco aspectos en los que demuestre esta importancia.