SOLUCIONES QUIMICAS
martes, 23 de abril de 2013
Una solución (o disolución) es una mezcla de dos o
más componentes, perfectamente homogénea ya que cada componente se mezcla
íntimamente con el otro, de modo tal que pierden sus características
individuales. Esto último significa que los constituyentes son indistinguibles
y el conjunto se presenta en una sola fase (sólida, líquida o gas) bien
definida.
Una solución que contiene agua
como solvente se llama solución acuosa.
Si se analiza una muestra de alguna solución puede
apreciarse que en cualquier parte de ella su composición es constante.
Entonces, reiterando, llamaremos solución o disolución a las mezclas homogéneas que se encuentran en fase líquida. Es decir, las mezclas homogéneas que se presentan en fase sólida, como las aleaciones (acero, bronce, latón) o las que se hallan en fase gaseosa (aire, humo, etc.) no se les conoce como disoluciones.
Entonces, reiterando, llamaremos solución o disolución a las mezclas homogéneas que se encuentran en fase líquida. Es decir, las mezclas homogéneas que se presentan en fase sólida, como las aleaciones (acero, bronce, latón) o las que se hallan en fase gaseosa (aire, humo, etc.) no se les conoce como disoluciones.
Las mezclas de gases, tales como la atmósfera, a
veces también se consideran como soluciones.
Las soluciones son distintas de los coloides y de
las suspensiones en que las partículas del soluto son de tamaño molecular y
están dispersas uniformemente entre las moléculas del solvente.
Las sales, los ácidos, y las bases se ionizan
cuando se disuelven en el agua
Características
de las soluciones (o disoluciones):
Sus
componente no pueden separarse por métodos físicos simples como decantación,
filtración, centrifugación, etc.
soluto es aquel
componente que se encuentra en menor cantidad y es el que se disuelve. El
soluto puede ser sólido, líquido o gas, como ocurre en las bebidas gaseosas,
donde el dióxido de carbono se utiliza como gasificante de las bebidas.
El azúcar se puede utilizar como un soluto disuelto en líquidos (agua).
solvente es aquel
componente que se encuentra en mayor cantidad y es el medio que disuelve al
soluto. El solvente es aquella fase en que se encuentra la
solución. Aunque un solvente puede ser un gas, líquido o sólido, el
solvente más común es el agua. En una disolución, tanto el soluto como el
solvente interactúan a nivel de sus componentes más pequeños (moléculas,
iones). Esto explica el carácter homogéneo de las soluciones y la imposibilidad
de separar sus componentes por métodos mecánicos.
Mayor o menor
concentración
Ya dijimos que las disoluciones son mezclas de dos
o más sustancias, por lo tanto se pueden mezclar agregando distintas
cantidades: Para saber exactamente la cantidad de soluto y de
solvente de una disolución se utiliza una magnitud denominada
concentración.
Dependiendo de su concentración, las
disoluciones se clasifican en diluidas, concentradas, saturadas,
sobresaturadas.
Diluidas: si la cantidad de soluto respecto del solvente es
pequeña. Ejemplo: una solución de 1 gramo de sal de mesa en 100 gramos de
agua.
Concentradas: si la proporción de soluto con respecto del
solvente es grande. Ejemplo: una disolución de 25 gramos de sal de
mesa en 100 gramos de agua.
Saturadas: se
dice que una disolución está saturada a una determinada temperatura cuando no
admite más cantidad de soluto disuelto. Ejemplo: 36 gramos de sal de mesa
en 100 gramos de agua a 20º C.
Si intentamos disolver 38 gramos de sal en 100
gramos de agua, sólo se disolvería 36 gramos y los 2 gramos restantes
permanecerán en el fondo del vaso sin disolverse.
Sobresaturadas: disolución que contiene mayor cantidad de soluto
que la permitida a una temperatura determinada. La sobresaturación se produce
por enfriamientos rápidos o por descompresiones bruscas. Ejemplo: al sacar el
corcho a una botella de refresco gaseoso.
Modo de
expresar las concentraciones
Ya sabemos que la concentración de las soluciones
es la cantidad de soluto contenido en una cantidad determinada de solvente o
solución. También debemos aclarar que los términos diluida o concentrada
expresan concentraciones relativas.
Las unidades de concentración en que se expresa una
solución o disolución pueden clasificarse en unidades físicas y en unidades
químicas.
Unidades físicas de concentración
Las unidades físicas de concentración están
expresadas en función del peso y del volumen, en forma porcentual, y son las
siguientes:
a) Tanto por ciento peso/peso %P/P = (cantidad de
gramos de soluto) / (100 gramos de solución)
b) Tanto por ciento volumen/volumen %V/V =
(cantidad de cc de soluto) / (100 cc de solución)
c) Tanto por ciento peso/volumen % P/V
=(cantidad de gr de soluto)/ (100 cc de solución)
a) Porcentaje peso a peso (% P/P):
indica el peso de soluto por cada 100 unidades de peso de la solución.
b) Porcentaje volumen a volumen
(% V/V): se refiere al volumen de soluto por cada 100 unidades
de volumen de la solución.
c) Porcentaje peso a volumen (% P/V): indica el número de gramos de soluto que hay en cada 100 ml de solución.
Regla para
calcular disoluciones o concentraciones
V1 • C1
= V2 • C2
Puede expresarse en: % P/V
Reemplazando los datos que se tienen del problema,
se obtiene:
Entonces, si tenemos un litro de solución al 37%; para obtener una solución al 4% es necesario tener un volumen de 9,25 litros; por lo tanto, para saber cuantos litros de agua hay que agregar al litro inicial, hacemos:
V2 – V1 =
Volumen de agua agregado
9,25 –
1 = 8,25 litros
Respuesta: Se deben agregar 8,25 litros
de agua
Unidades químicas de concentración
Para expresar la concentración de las soluciones se
usan también sistemas con unidades químicas, como son:
a) Fracción molar
b) Molaridad M = (número de moles de soluto)
/ (1 litro de solución)
c) Molalidad m = (número de moles de soluto)
/ (1 kilo de solvente)
a) Fracción molar (Xi): se
define como la relación entre los moles de un componente (ya sea solvente o
soluto) de la solución y los moles totales presentes en la solución.
b)
Molaridad (M): Es el número de moles de soluto contenido en
un litro de solución. Una solución 4 molar (4 M) es aquella que contiene cuatro
moles de soluto por litro de solución.
c) Molalidad
En primer lugar debemos advertir que molalidad
no es lo mismo que molaridad por lo cual debemos evitar
confundirlas puesto que el nombre es muy parecido pero en realidad cambian mucho
los cálculos, y es un grave error pero muy frecuente.
En la molalidad relacionamos la molaridad
del soluto con el que estamos trabajando con la masa del disolvente
(en kg) que utilizamos.
La definición de molalidad es la siguiente:
Relación entre el número de moles de soluto por
kilogramos de disolvente (m)
Solubilidad
En química, la solubilidad mide la capacidad de una determinada sustancia para disolverse en un líquido.
Algunos líquidos, tales como agua y alcohol, pueden
ser disueltos en cualquier proporción en otro solvente. Sin embargo, el azúcar
tiene un límite de solubilidad ya que al agregar cierta cantidad adicional en
una solución está dejará de solubilizarse, llamándose a esta solución saturada.
Es la proporción en que una cantidad determinada de
una sustancia se disolverá en una cantidad determinada de un líquido, a una
temperatura dada.
En términos generales, es la facilidad con que un
sólido puede mezclarse homogéneamente con el agua para proporcionar una
solución química.
Concepto
La solubilidad es la mayor cantidad de
soluto (gramos de sustancia) que se puede disolver en 100 gramos (g). de
disolvente a una temperatura fija, para formar una disolución saturada en cierta
cantidad de disolvente.
Las sustancias no se disuelven en igual medida en
un mismo disolvente. Con el fin de poder comparar la capacidad que tiene un
disolvente para disolver un producto dado, se utiliza una magnitud que recibe
el nombre de solubilidad.
La capacidad de una determinada cantidad de líquido
para disolver una sustancia sólida no es ilimitada. Añadiendo soluto a un
volumen dado de disolvente se llega a un punto a partir del cual la disolución
no admite más soluto (un exceso de soluto se depositaría en el fondo del
recipiente). Se dice entonces que está saturada.
Pues bien, la solubilidad de una sustancia respecto
de un disolvente determinado es la concentración que corresponde al estado de
saturación a una temperatura dada.
Las solubilidades de sólidos en líquidos varían
mucho de unos sistemas a otros. Así a 20º C la solubilidad del cloruro de sodio
(NaCl) en agua es 6 M (molar) y en alcohol etílico (C2H6O),
a esa misma temperatura, es 0,009 M (molar). Cuando la solubilidad es superior
a 0,1 M (molar) se suele considerar la sustancia como soluble en el disolvente
considerado; por debajo de 0,1 M (molar) se considera como poco soluble o
incluso como insoluble si se aleja bastante de este valor de referencia.
La solubilidad depende de la temperatura; de ahí
que su valor vaya siempre acompañado del de la temperatura de trabajo. En la
mayor parte de los casos, la solubilidad aumenta al aumentar la temperatura.
Factores que determinan la solubilidad
Solubilidad en líquidos: al
elevar la temperatura aumenta la solubilidad del soluto gas en el líquido
debido al aumento de choques entre moléculas contra la superficie del líquido.
También ocurre lo mismo con la presión.
Solubilidad de líquidos en líquidos: Al
aumentar la temperatura aumenta la solubilidad de líquidos en líquidos. En este
caso la solubilidad no se ve afectada por la presión.
Solubilidad de sólidos en líquidos: la
variación de solubilidad está relacionada con el calor absorbido o desprendido
durante el proceso de disolución. Si durante el proceso de disolución se
absorbe calor la solubilidad crece con el aumento de la temperatura, y por el
contrario, si se desprende calor durante el proceso de disolución, la
solubilidad disminuye con la elevación de temperatura. La presión no afecta a
la solubilidad en este caso.
Unidades de medida
Puesto que la solubilidad es la máxima
concentración que puede alcanzar un soluto, se medirá en las mismas unidades
que la concentración.
Es habitual medirla en gramos de soluto por litro
de disolución (g/l) o en gramos de soluto por cada 100 cc de disolución (%).
Aunque la unidad de medida se parezca a la de la
densidad, no es una medida de densidad. En la densidad, masa y volumen se
refieren al mismo cuerpo. En la solubilidad, la masa es de soluto y el volumen
es de la disolución, de la mezcla de soluto y disolvente.
http://html.rincondelvago.com/soluciones-quimicas_1.html
http://www.profesorenlinea.cl/Quimica/Disoluciones_quimicas.html
http://www.quimicayalgomas.com/quimica-general/estequiometria-y-soluciones-quimicas/soluciones-quimicas
