Química Básica II Unidad de Competencia.

SOLUCIONES

El estudio de las soluciones es fundamental en el quehacer químico e industrial pues gran cantidad de reacciones químicas se dan precisamente en solución. También es importante en las ciencias biológicas y médicas ya que muchos componentes bioquímicos como azúcares, vitaminas, y sales minerales se encuentran en solución. A continuación le expresamos la definición de solución: Solución es una mezcla homogénea de dos o más sustancias que interactúan íntimamente a nivel de los átomos, moléculas o iones para formar un todo con sus características propias. La definición nos indica que se trata de una mezcla de sustancias, por ello es importante que conozcas que partes constituyen a una solución y que nombre específico reciben para diferenciarlos; por ello en el siguiente apartado definimos cuáles son los componentes y cómo se llaman. COMPONENTES DE UNA SOLUCIÓN Una solución típica está formada por dos componentes básicos conocidos como solvente o disolvente y el soluto. El solvente es una sustancia que contiene al soluto y es el que se encuentra en mayor cantidad, disuelve al soluto, lo disgrega o separa en sus iones, moléculas o átomos que se integran al solvente mismo. El soluto es la sustancia que se disuelve y se encuentra en menor cantidad o proporción que el solvente. FACTORES QUE AFECTAN LA SOLUBILIDAD

Efecto de la naturaleza química del soluto y del solvente: Para tener una idea de si una sustancia se puede disolver o no en otra hay que tomar en cuenta el siguiente enunciado “lo semejante disuelve a lo semejante”. Esto significa que dependiendo de la naturaleza de las sustancias estas se van a disolver o no en otras, así tenemos que las sustancias polares o iónicas tienden a ser más solubles en solventes polares, y las sustancias no polares se disolverán en solventes no polares.

Efecto de la temperatura: La temperatura tiene efectos muy importantes en la solubilidad de las sustancias. Se han encontrado en una serie de

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experimentos que los sólidos generalmente son más rápidamente solubles en solventes calientes que en fríos. Aunque en ocasiones el sólido no se ve favorecido por el aumento en la temperatura del solvente sino todo lo contrario, por lo que existen sustancias que se preparan menor temperatura, provocando con esto su máxima estabilidad a bajas temperaturas.

Pero lo más común es que, para las sustancias sólidas, disueltas en solventes líquidos un aumento en la temperatura genera un aumento en la solubilidad de las sustancias; lo anterior podemos verlo cuando preparamos una limonada, si agregamos el hielo antes del azúcar, veremos que a medida de que el agua se pone fría el azúcar se disolverá cada vez menos al grado de no poder endulzar la limonada por más que le agreguemos azúcar. Sin embargo para un gas la temperatura tiene una efecto contrario: La solubilidad de un gas en un líquido disminuye con un aumento en la temperatura y viceversa, esto es debido a que las moléculas del gas tienden a ocupar un mayor volumen, al aumentar la temperatura se incrementa la energía cinética de las moléculas y tienden a escapar del líquido.

Efecto de la presión: Los cambios pequeños tienen poco efecto sobre las solubilidades de los sólidos en los líquidos, o de líquidos en líquidos, pero tienen un efecto muy marcado en la solubilidad de los gases en líquidos.

“La solubilidad de un gas en un líquido es directamente proporcional a la presión del gas sobre la solución”; esta es la ley de Henry. PROCESO DE DISOLUCIÓN Disolución es el proceso mediante el cual el soluto se disgrega e incorpora al solvente. Este proceso se puede presentar en dos formas básicas: Solvatación: Mediante este proceso se disuelven solutos polares o iónicos en solventes del mismo tipo. Las fuerzas de atracción entre las moléculas de cualquier líquido o sólido puro deben ser bastante fuertes, de lo contrario las moléculas se dispersarían provocando una vaporización inmediata. Dispersión: Cuando los componentes de la solución son no polares la disolución se presenta más que nada como un fenómeno de dispersión. Las moléculas de los gases y aún las de muchos sólidos y líquidos ejercen fuerzas intermoleculares tan pequeñas entre sí que pueden ser dispersadas entre moléculas de naturaleza similar.

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PROPIEDADES COLIGATIVAS DE LAS SOLUCIONES Ciertas propiedades físicas de las soluciones dependen del número de partículas de soluto en solución más que de su composición química. Debido a que estas propiedades son resultado de un efecto colectivo, se les llama propiedades coligativas. Dichas propiedades son: Presión de vapor: La presión de vapor se puede considerar como la tendencia de las moléculas a escapar de la superficie de un solvente líquido, al estado gaseoso. La presencia de un soluto reduce la cantidad de moléculas libres que pueden pasar al estado gaseoso, disminuyendo con esto la presión de vapor. Punto de ebullición: Un líquido hierve cuando su presión de vapor se iguala a la presión atmosférica. Una solución con una presión de vapor menor tendrá un punto de ebullición más alto que el solvente puro, lo cual se debe a que se requiere más energía para liberar a las moléculas del solvente que están unidas al soluto. Punto de congelación: El punto de congelación, es la temperatura a la cual un líquido pasa al estado sólido, disminuye con la presencia de partículas de soluto que impiden que las moléculas del solvente se empaqueten para formar el estado sólido. CLASIFICACIÓN DE LAS SOLUCIONES Tipos de soluciones de acuerdo al estado físico de sus componentes: Aún cuando en química se encuentran soluciones con muchos componentes, las más comunes son las binarias, que contienen dos componentes. Las soluciones binarias se pueden clasificar de acuerdo con el estado físico del soluto y el solvente. Las soluciones pueden estar formadas por cualquier combinación de sustancias en los tres estados físicos de la materia, líquido, sólido o gaseoso, pero siempre constan de una sola fase. La solución tendrá siempre un solo estado físico que será determinado por el componente que más abundante(solvente). TIPO DE SOLUCIÓN SOLVENTE SOLUTO EJEMPLO

Sólida

Sólido

Gas Líquido Sólido

Acero inoxidable (H2 en Fe) Amalgamas (Hg en Ag) Bronce (Cu en Fe)

Líquida

Líquido

Gas Líquido Sólido

Agua mineral (CO2 en H2O) Anticongelante Agua de mar (sales en H2O)

Gaseosa

Gas

Gas Líquido Sólido

Aire (N2, O2, etc) Líquidos volátiles Desodorante ambiental

Tipos de soluciones de acuerdo a la cantidad de soluto que contienen:

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Dependiendo de la cantidad de soluto disuelto en las soluciones se pueden clasificar en: Soluciones empíricas: Cuando es estas se han tomado cantidades al azar de soluto y solvente sin una base específica de medición. Estas a su vez se clasifican en: Solución diluida: Solución que contiene una pequeña cantidad de soluto. Solución saturada: Solución que está en equilibrio con el soluto no disuelto. Solución sobresaturada: Contiene más soluto que el que corresponde a la concentración en equilibrio. Es muy inestable en presencia de un pequeño exceso de soluto. Soluciones valoradas: Es aquella en la que se toman en cuenta cantidades fijas de soluto y solvente en su preparación, calculadas previamente por métodos químicos o físicos. BIBLIOGRAFIA BASICA: “QUIMICA GENERAL” SCHAUM DANIEL McGRAUL – HILL “QUIMICA II” Colegio de Estudios Científicos y Tecnológicos del Estado de Sonora.