viernes, 5 de abril de 2013

SOLUCIONES

SOLUCIONES (Disolución)


Haciendo una disolución de agua salina disolviendo sal de mesa (NaCl) en agua. La sal es el soluto y el agua eldisolvente.
Una disolución (del latín disolutio), también llamada solución, es una mezcla homogénea a nivel molecular o iónico de dos o más sustancias, que no reaccionan entre sí, cuyos componentes se encuentran en proporción que varía entre ciertos límites.1 Describe un sistema en el cual una o más sustancias están mezcladas o disueltas en forma homogénea en otra sustancia.2 . También se puede definir como una mezcla homogénea formada por un disolvente y por uno o varios solutos. Un ejemplo común podría ser un sólido disuelto en un líquido, como la sal o el azúcar disueltos en agua; o incluso el oro en mercurio, formando una amalgama.


Solvente y soluto
Frecuentemente, uno de los componentes es denominado solvente, disolvente, dispersante o medio de dispersión y los demás solutos. Los criterios para decidir cuál es el disolvente y cuáles los solutos son más o menos arbitrarios; no hay una razón científica para hacer tal distinción.3
Se suele llamar solvente al componente que tiene el mismo estado de agregación que la disolución; y soluto o solutos, al otro u otros componentes. Si todos tienen el mismo estado, se llama disolvente al componente que interviene en mayor proporción de masa,4 aunque muchas veces se considera disolvente al que es más frecuentemente usado como tal (por ejemplo, una disolución conteniendo 50% de etanol y 50% de agua, es denominada solución acuosa de etanol).3 En el caso de dos metales disueltos mutuamente en estado sólido, se considera disolvente a aquél cuya estructura cristalina persiste en la solución; si ambos tienen la misma estructura (ej.: aleación|aleaciones paladio-plata), se considera disolvente al metal que ocupa la mayoría de las posiciones en la estructura cristalina.5

Características generales
Son mezclas homogéneas: las proporciones relativas de solutos y solvente se mantienen en cualquier cantidad que tomemos de la disolución (por pequeña que sea la gota), y no se pueden separar por centrifugación ni filtración.
·         La disolución consta de dos partes: soluto y solvente.
·         Cuando la sustancia se disuelve, esta desaparece.
·         Al disolver una sustancia, el volumen final es diferente a la suma de los volúmenes del disolvente y el soluto.6
·         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.
·         Las propiedades físicas de la solución son diferentes a las del solvente puro: la adición de un soluto a un solvente aumenta su punto de ebullición y disminuye su punto de congelación; la adición de un soluto a un solvente disminuye la presión de vapor de éste.
·         Sus propiedades físicas dependen de su concentración:
Disolución HCl 12 mol/L; densidad = 1,18 g/cm3
Disolución HCl 6 mol/L; densidad = 1,10 g/cm3
·                     Las propiedades químicas de los componentes de una disolución no se alteran.
·                     Sus componentes se separan por cambios de fases, como la fusión, evaporación, condensación, etc.
·                     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 son inferiores a 10Angstrom ( Å ).
·                     Se encuentran en una sola fase.

Clasificación
Por su estado de agregación
De tipo coloidal
·                     Son soluciones en donde reaccionan dos compuestos de dos estados distintos. Pueden observarse casos particulares en la vida cotidiana, como la mayonesa .

Sólidas
·                     Sólido en sólido: cuando tanto el soluto como el solvente se encuentran en estado sólido. Un ejemplo claro de éste tipo de disoluciones son las aleaciones, como el zinc en el estaño.
·                     Gas en sólido: un ejemplo es el hidrógeno (gas), que se disuelve bastante bien en metales, especialmente en el paladio (sólido). Esta característica del paladio se estudia como una forma dealmacenamiento de hidrógeno.
·                     Líquido en sólido: cuando una sustancia líquida se disuelve junto con un sólido. Las amalgamas se hacen con mercurio (líquido) mezclado con plata (sólido).

Líquidas
·                     Sólido en líquido: este tipo de disoluciones es de las más utilizadas, pues se disuelven por lo general pequeñas cantidades de sustancias sólidas en grandes cantidades líquidas. Un ejemplo claro de este tipo es la mezcla de agua con azúcar.
·                     Gas en líquido: por ejemplo, oxígeno en agua.
·                     Líquido en líquido: esta es otra de las disoluciones más utilizadas. Por ejemplo, diferentes mezclas de alcohol en agua (cambia la densidad final). Un método para volverlas a separar es por destilación.

Gaseosas
·                     Gas en gas: son las disoluciones gaseosas más comunes. Un ejemplo es el aire (compuesto por oxígeno y otros gases disueltos en nitrógeno). Dado que en estas soluciones casi no se producen interacciones moleculares, las soluciones que los gases forman son bastante triviales. Incluso en parte de la literatura no están clasificadas como soluciones, sino como mezclas.[cita requerida]
·                     Sólido en gas: no son comunes, pero como ejemplo se pueden citar el yodo sublimado disuelto en nitrógeno3 y el polvo atmosférico disuelto en el aire.4
·                     Líquido en gas: por ejemplo, el aire húmedo.3

Ejemplo
A continuación se presenta un cuadro con ejemplos de disoluciones clasificadas por su estado de agregación donde se muestran todas las combinaciones posibles:
Ejemplos de disoluciones
El oxígeno y otros gases en nitrógeno (aire).
El vapor de agua en el aire.
La naftalina se sublima lentamente en el aire, entrando en solución.
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.
El etanol (alcohol común) en agua; varios hidrocarburos el uno con el otro (petróleo).
La sacarosa (azúcar de mesa) en agua; el cloruro de sodio (sal de mesa) en agua; oro en mercurio, formando una amalgama.
El hidrógeno se disuelve en los metales; el platino ha sido estudiado como medio de almacenamiento.
El hexano en la cera de parafina; el mercurio en oro.

Por su concentración

Estos vasos, que contienen un tinte rojo, muestran cambios cualitativos en la concentración. Las disoluciones a la izquierda están más diluidas, comparadas con las disoluciones más concentradas de la derecha.
Por su concentración, la disolución puede ser analizada en términos cuantitativos o cualitativos 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 de la siguiente manera:
·                     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 dadas.
·                     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 disolvente.
·                     Disolución sobresaturada: contiene más soluto del que puede existir en equilibrio a una temperatura y presión dadas. Si se calienta una solución saturada se le puede agregar más soluto; si esta solución es enfriada lentamente y no se le perturba, puede retener un exceso de soluto pasando a ser una solución sobresaturada. Sin embargo, son sistemas inestables, con cualquier perturbación el soluto en exceso precipita y la solución queda saturada; esto se debe a que se mezclaron.

Solubilidad
La solubilidad es una medida de la capacidad de disolverse una determinada sustancia (soluto) en un determinado medio (solvente); implícitamente se corresponde con la máxima cantidad de soluto disuelto en una dada cantidad de solvente a una temperatura fija y en dicho caso se establece que la solución está saturada. Su concentración puede expresarse en gramos por litro, o también en porcentaje de soluto (m(g)/100 mL) . El método preferido para hacer que el soluto se disuelva en esta clase de soluciones es calentar la muestra y enfriar hasta temperatura ambiente (normalmente 25 C). En algunas condiciones la solubilidad se puede sobrepasar de ese máximo y pasan a denominarse como soluciones sobresaturadas.
No todas las sustancias se disuelven en un mismo solvente. Por ejemplo, en el agua, se disuelve el alcohol y la sal, en tanto que el aceite y la gasolina no se disuelven. 
El término solubilidad se utiliza tanto para designar al fenómeno cualitativo del proceso de disolución como para expresar cuantitativamente la concentración de las soluciones. La solubilidad de una sustancia depende de la naturaleza del disolvente y del soluto, así como de la temperatura y la presión del sistema.

Factores que afectan la solubilidad
La solubilidad de una sustancia en otra está determinada por el equilibrio de fuerzas intermoleculares entre el disolvente y el soluto. Factores como la temperatura y la presión influyen en este equilibrio, cambiando así la solubilidad.
Temperatura

La solubilidad de un soluto en un determinado disolvente principalmente depende de la temperatura. Para muchos sólidos disueltos en el agua líquida, la solubilidad aumenta con la temperatura hasta 100 °C,2 aunque existen casos que presentan un comportamiento inverso.
Los solutos gaseosos muestran un comportamiento más complejo con la temperatura. Al elevarse la temperatura, los gases generalmente se vuelven menos solubles en agua (el mínimo que está por debajo de 120 ° C para la mayoría de gases).
El gráfico muestra las curvas de solubilidad de algunas sales sólidas inorgánicas típicas.4 Muchas sales se comportan como el nitrato de bario y el arseniato ácido disódico, y muestran un gran aumento de la solubilidad con la temperatura. Algunos solutos (por ejemplo, NaCl en agua) exhiben una solubilidad bastante independiente de la temperatura. Unos pocos, como el sulfato de cerio (III) y elcarbonato de litio, se vuelven menos solubles en agua a medida que aumenta la temperatura. Esta dependencia de la temperatura se refiere a veces como «retrógrada» o «solubilidad inversa». En ocasiones, se observa un patrón más complejo, como con sulfato de sodio, donde el cristal decahidrato menos soluble pierde agua de cristalización a 32 ° C para formar una fase anhidra más soluble.



En los siguientes videos veremos información sobre las soluciones de componentes químicos.



En éste enlace veremos un poco mas de soluciones.


EJERCICIOS DE SOLUCIONES

1 - Tenemos tres vasos con la misma cantidad de agua. En el vaso A hemos disuelto una cucharada de sal común. En el vaso B hemos disueltodos cucharadas. En el vaso C hemos disuelto tres cucharadas.

La disolución A es más (1) ______________________ (concentrada / diluida) que la B.

La disolución A es más (2) ______________________ (concentrada / diluida) que la C.

La disolución C es más (3) ______________________ (concentrada / diluida) que la B.

2- Tenemos un vaso con agua en el que vamos echando sal común y agitando para disolverla. Llegará un momento que no podamos disolver más; cuando estemos en dicha situación diremos que la disolución se encuentra (1) _______________.
Si logramos disolver algo más de sal de la que podría disolverse a esa temperatura, diremos que la disolución se encuentra (2)_ ____________.
3. ¿Cómo podríamos tener disuelta más sal de la que admitiría a una temperatura determinada?
Primero (3) _______________ (enfriamos / calentamos) la disolución para que se disolviera más y luego la (4)________________ (enfriamos / calentamos).
Dejamos que se evapore parte del (5) _____________ (disolvente / soluto) lentamente.

3 - Preparación de disoluciones
Queremos hacer dos litros de una disolución 3 g/l de azúcar en agua. ¿Cómo la debemos hacer? (Pasos a seguir).
Proceso

¿Es correcto?

(Sí / No)

Si es correcto,
¿En qué orden se realiza?
(1, 2, 3,...)
En caso contrario
pon cero (0)
Disolver el soluto en un poco del disolvente



Echar dos litros de agua



Calcular la cantidad de azúcar que debemos echar



Completar con agua hasta llegar a los dos litros de disolución



Calcular la cantidad de disolvente que debemos echar



Pesar el soluto





 Cálculo de concentraciones

4 -  Queremos preparar 3 litros de una disolución de sal común en agua, cuya concentración sea de 3 g / l. ¿Cuánta sal común debemos pesar?
a) 9 g
b) 6 g
c) 1,5 g
d) 3 g
e) Ninguno de los resultados indicados
f) 1 g
5 -  Queremos preparar 3 litros de una disolución de sal común en agua y disponemos de 30 g de sal, ¿qué concentración en g/l obtendremos?
a) 10 g/l
b) 0,1 g/l
c) 90 g/l
d) 27 g/l
e) 60 g/l
f) Ninguno de los resultados indicados

6 - Si tenemos 30 g de sal común y queremos preparar una disolución cuya concentración sea 15 g/l, ¿cuál será el volumen de la disolución?
a) 2 l
b) 0,5 l
c) 45 l
d) 3 l
e) Ninguno de los resultados indicados

Solubilidad (I)

7 - En los sólidos, la solubilidad normalmente (1) _________ (aumenta / disminuye) al disminuir la temperatura.
En los líquidos, la solubilidad (2) _________ (aumenta / disminuye) al disminuir la temperatura.
En los gases, la solubilidad (3) _________ (aumenta / disminuye) al disminuir la temperatura.

8 – Complete el siguiente cuadro dando 2 ejemplos de soluciónes:


GAS
LIQUIDO
SOLIDO
GAS







LIQUIDO







SOLIDO






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