Disoluciones

Definición

Una disolución es una mezcla homogénea.

• Componentes miscibles: soluto + solvente
• Componentes no observables a simple vista
• Se presenta en una sola fase
• Sus componentes se pueden separar por medios físicos (destilación)

Tipos de Disoluciones

• Insaturada: Contiene una menor cantidad de soluto del que podría ser disuelto a una temperatura determinada.
• Sobresaturada: Contiene una mayor cantidad de soluto del que puede ser disuelto a una temperatura determinada. Presenta una cantidad extra de soluto que no se disuelve.
• Saturada: Contiene tanto soluto disuelto como es capaz de contener a cierta temperatura.

Concentración

Relación cuantitativa: Soluto – solvente = Concentración

Un solvente es un líquido o un gas en el que se ha disuelto algún otro material (líquido, sólido, gaseoso) llamado soluto.

Soluto + Solvente = Solución

Soluto y Solvente

Son semejantes en el tipo de enlace = sustancias miscibles = compatibilidad química

Tipos de enlace: covalente apolar – covalente polar

Anfipáticas: Apolares (hidrofóbico – no atracción) – Polares (hidrofílico – atracción)

Mezclas que no son Disoluciones

Suspensiones

Mezcla heterogénea formada por una sustancia líquida dispersante y sustancias sólidas poco solubles. Se caracterizan por:

• Ser traslúcidas
• El tamaño de las partículas dispersas es grande y quedan en suspensión, observables a simple vista
• Cuando se deja en reposo, las partículas dispersas se distribuyen por toda la mezcla sin decantar
• Sus componentes se pueden separar por destilación o filtración

Coloides

Mezcla heterogénea con propiedades de disoluciones y suspensiones. Las partículas están dispersas por toda la mezcla sin decantar (bajo peso).

Los coloides y disoluciones pueden coexistir.

Ejemplo: Leche (disolución de azúcares + grasa (coloide))

Preparación de una Disolución

Pasos:

1. Seleccionar soluto completamente soluble
2. Pesar soluto
3. Disolver soluto
4. Aforar en balón

El Agua como Solvente Universal

• Es una de las sustancias más importantes y abundantes.
• Constituye un alto porcentaje del cuerpo: 60% de los hematíes, 75% del tejido muscular y 92% del plasma sanguíneo.
• Es un excelente disolvente y medio de suspensión.

Versatilidad del Agua

Su capacidad como disolvente se debe a sus enlaces covalentes polares; los electrones no son compartidos de forma equivalente por los átomos.

En una molécula de agua existe un dipolo, indicado por cargas parciales.

• Forma angular y distribución de cargas eléctricas.
• Debido a la fuerte atracción del núcleo del oxígeno hacia los electrones, los hidrógenos quedan con carga parcial positiva.

Las moléculas de agua rodean a los iones (ej. Na+ y Cl-): los oxígenos (negativos) rodean al sodio y los hidrógenos (positivos) rodean al cloro, produciendo la disolución.

Ejemplo: El Na+ y el Cl- necesitan 4 capas de solvatación cada uno, resultando en 8 capas de solvatación en total.

Solvatación

El cloruro tiene 4 pares de electrones solitarios, que actúan como aceptores de 4 puentes de hidrógeno. Las 4 moléculas unidas al anión forman la primera capa de solvatación. Estas 4 moléculas se unen a una segunda capa de moléculas de agua.

El ion Na+ puede unir hasta 6 moléculas de agua, 4 en un plano y 2 en las caras inferior y superior. A estas se unen otras, hasta un total de 16 moléculas de agua asociadas al Na+.

Expresiones Relativas

• Disolución diluida: Contiene una cantidad relativamente pequeña de soluto y más solvente.
• Disolución concentrada: Contiene una cantidad relativamente grande de soluto.

Factores que Afectan la Solubilidad

La solubilidad es la capacidad del soluto para unirse al solvente.

1. Naturaleza del soluto y del solvente
2. Temperatura
3. Presión

Naturaleza de las Sustancias

• Misma naturaleza en el enlace químico
• Tipos de sustancias: iónicas, covalentes, metálicas
• Polaridad (aplica a sustancias covalentes o moleculares): una sustancia se disuelve en otra si las magnitudes de las atracciones son semejantes.
• Constante dieléctrica del solvente: los solventes polares tienen constantes dieléctricas elevadas, mientras que los no polares tienen constantes bajas.

Temperatura

• Proceso endotérmico: un aumento de temperatura favorece la solubilidad.
• Proceso exotérmico: a mayor temperatura, menor solubilidad.
• Disolución de gases (exotérmica): a menor temperatura, mayor solubilidad.

En general:

• Disolución de sólidos (endotérmicos): favorecida por el aumento de temperatura.
• Disolución de gases (exotérmicos): desfavorecida por el aumento de temperatura.
• Disolución de líquidos: variable.

Presión

• Afecta solo a la disolución de gases en líquidos.
• Ley de Henry: «La solubilidad de un gas en un líquido es proporcional a la presión del gas en la disolución».
  C = K * P
  C: concentración (mol/L)
  K: constante de proporcionalidad
  P: presión (atm) del gas en la disolución

Clasificación de las Disoluciones

• Por estado de agregación: sólidos, líquidos, gaseosos
• Por conductibilidad eléctrica: fuertes y débiles
• Por concentración: diluidas, concentradas, insaturadas, saturadas o sobresaturadas

Conductibilidad Eléctrica

Se da por:

• Disociación: Compuesto iónico se separa en sus iones (ej. NaCl + H₂O → Na⁺ + Cl⁻)
• Ionización: Compuesto covalente forma iones (ej. HCl + H₂O → H⁺ + Cl⁻)

Disoluciones Electrolíticas

• Fuertes: Disociación total de una sal o ionización total de un compuesto covalente. Buenas conductoras.
• Débiles: Ionización parcial de un compuesto covalente. Conductoras débiles.

Concentración

La concentración es la cantidad de moles de soluto presente en una cantidad dada de solución. La molaridad es el número de moles de soluto en 1 litro de solución.

Unidades físicas o porcentuales: % m/m, % m/v, % v/v

Unidades químicas: molalidad (moles de soluto por kilogramo de disolvente) y normalidad (equivalentes de soluto por litro de disolución).

Mezclas Homogéneas y Heterogéneas

Homogéneas: Sus componentes no se pueden diferenciar a simple vista.

Heterogéneas: Sus componentes se pueden diferenciar a simple vista.

Técnicas de Separación de Mezclas

• Filtración: Separa mezclas de líquidos y sólidos no solubles. Se utiliza un embudo con papel de filtro.
• Separación magnética
• Decantación
• Cristalización y precipitación
• Destilación