martes, 28 de enero de 2014
SOLUCIONES QUÍMICAS
SOLUCIONES QUÍMICAS
Todos estamos en contacto diario con las soluciones químicas (jugos, refrescos, café, rio, mar, etc.). Y las plantas también, cuando sus raíces contactan la
solución del suelo.
Cuando se introduce un poquito de azúcar dentro de un vaso lleno de agua, se observa que la azúcar desaparece sin dejar
rastro de su presencia en el agua. Lo primero que se piensa es que hubo
una combinación química, es
decir, que las dos sustancias reaccionaron químicamente, lo que significa que
hubo un reacomodo entre sus átomos. Sin embargo, simplemente sucedió que ambas
sustancias se combinaron físicamente y formaron una mezcla homogénea o
solución.
A la unión de dos o más sustancias se le conoce como combinación; estas
combinaciones pue- den ser de dos tipos: combinaciones físicas y combinaciones
químicas. Las combinaciones químicas se conocen como enlaces químicos;
estas combinaciones consisten en la unión de dos o más sustancias, cuyos átomos
o moléculas se unen entre sí mediante fuerzas llamadas enlaces químicos, y sólo
mediante procedimientos químicos es posible separar tales sustancias
combinadas; por ejemplo, al combinar agua (H2O) con cal viva (CaO), entonces se
forma el Hidróxido de Cal cio. Aquí hubo una combinación química, puesto que
los átomos del agua y la cal se reacomoda- ron originando así el Hidróxido de
Calcio.
Las combinaciones físicas se conocen como mezclas, las que
son de dos tipos: heterogéneas y homogéneas. En las mezclas heterogéneas, las sustancias que se mezclan
no se distribuyen uni- formemente, por lo que se pueden distinguir ambas
sustancias mezcladas; en las mezclas homogéneas, las sustancias mezcladas si se
distribuyen uniformemente, y toda la mezcla se observa como si fuese una sola
sustancia, es decir, las sustancias no se pueden distinguir una de la otra,
pues han formado una sola fase(homogénea). Un ejemplo lo constituyen los
perfumes, que con- tienen agua, alcohol y esencia, y sin embargo ninguna de las tres
sustancias puede distinguirse;
a este tipo de mezclas se les denomina disoluciones* o simplemente soluciones.
Un ejemplo claro de solución es el agua salada, que contiene agua y sal.
Tales sustancias se encuentran mezcladas o revueltas homogéneamente, de tal
forma que no se puede distinguir u- na de la otra, y sin embargo no existe
algún enlace químico entre ambas; simplemente el agua di solvió a la sal de mesa, por lo cual
se dice que las mezclas son combinaciones que pueden frac
-cionarse o separarse en sus distintos componentes por métodos físicos.
- La materia se presenta con mayor frecuencia en la naturaleza en forma de soluciones, dentro de las cuales
se llevan a cabo la gran mayoría de los procesos químicos.
- Muchas de estas mezclas son soluciones y todas ellas rodean a los
seres vivos (agua de mar, de río, suelo, aire, sustancias comerciales, etc.), por lo que nuestra
existencia depende de las mismas, en menor o mayor grado. Además, en
el interior de una persona existen soluciones tales como la
saliva, sangre, orina, ácidos y bases diluidos, etc.
- La industria genera infinidad de soluciones en forma
de drogas, medicinas, desinfectantes, bebidas gaseosas,
cosméticos, etc.
ESTADOS DE LAS SOLUCIONES
Se sabe que toda la materia del mundo se presenta fundamentalmente en 3
estados físicos o de agregación, y en igual modo se presentan las soluciones en
la naturaleza, así:
a. Soluciones sólidas. Todas las aleaciones, como el latón (cobre con zinc), bronce (cobre con estaño), acero (carbono con hierro), etc.
b. Soluciones líquidas. Como
- Sólido en líquido: sal disuelta en agua; azúcar disuelta en agua, etc.
- Líquido en líquido: alcohol disuelto en agua, etc.
do nitrógeno (solvente). Otros ejemplos son la niebla y el humo.
Así, las soluciones pueden ser sólidas, liquidas y gaseosas, y estar
formadas por gases (soluto) en gases (solvente), gases en líquidos, sólidos en
líquidos, líquidos en líquidos y sólidos en sólidos. Esto es que, el soluto
puede ser un gas, un líquido o un sólido, e igual el solvente.
Estados de las soluciones
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Estado del
Solvente
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Estado del
Soluto
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Solución que
Resulta
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Ejemplos
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Solido
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Solido
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Solido
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Aleaciones: bronce, latón, acero.
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Liquido
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Liquido
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Liquida
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Alcohol en agua; vino; vinagre.
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Liquido
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Solido
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Liquida
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Sal en agua; azúcar en agua.
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Liquido
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Gas
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Liquida
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Oxigeno en agua.
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Gas
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Gas
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Gas
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Aire.
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SOLUBILIDAD
SOLUBILIDAD
Cada
sustancia tiene una solubilidad para un disolvente
determinado. La solubilidad es la cantidad máxima de soluto que puede mantenerse disuelto en una disolución, y depende
de condiciones como la temperatura, presión, y otras sustancias
disueltas o en suspensión. Cuando
se alcanza la máxima cantidad de soluto en una disolución se dice que la
disolución está saturada, y ya no se admitirá más soluto disuelto en ella. Si
agregamos un poco de sal común a un vaso de agua, por ejemplo, y la agitamos con una cucharita, la sal se
disolverá. Si continuamos agregando sal, habrá cada vez más concentración de
ésta hasta que el agua ya no pueda disolver más sal por mucho que la agitemos.
Entonces, la disolución estará saturada, y la sal que le agreguemos, en vez de
disolverse se precipitará al fondo del vaso. Si calentamos el agua, ésta podrá
disolver más sal (aumentará la solubilidad de la sal en el agua), y si la
enfriamos, el agua tendrá menos capacidad para retener disuelta la sal, y el
exceso se precipitará.
CONCENTRACIÓN EN TÉRMINOS CUANTITATIVOS
Para usos científicos o técnicos, una
apreciación cualitativa de la concentración casi nunca es suficiente, por lo
tanto las medidas cuantitativas son necesarias para describir la concentración.
A diferencia de las concentraciones
expresadas de una manera cualitativa o empírica, las concentraciones expresadas
en términos cuantitativos o valorativos toman en cuenta de una manera muy
precisa las proporciones entre las cantidades de soluto y disolvente que se
están utilizando en una disolución. Este tipo de clasificación de las
concentraciones es muy utilizada en la industria, los procedimientos químicos,
en la farmacia, la ciencia,
etc, ya que en todos ellos es necesario mediciones muy precisas de las concentraciones de los
productos.
Hay varias maneras de expresar la
concentración cuantitativamente, basándose en la masa, el volumen,
o ambos. Según cómo se exprese, puede no ser trivial convertir de una medida a
la otra, pudiendo ser necesario conocer la densidad.
Ocasionalmente esta información puede no estar disponible, particularmente si
la temperatura varía. Por tanto, la concentración de la disolución puede
expresarse como: %M/M, %V/V, %M/V, M, m, N
CONCENTRACIÓN %M/M
A)
Porcentaje masa-masa (%
m/m)
Se define como la masa de
soluto (sustancia que se disuelve) por cada 100 unidades de masa de la
disolución:
CONCENTRACIÓN %V/V
A)
Porcentaje volumen-volumen
(% V/V)
Expresa el volumen de
soluto por cada cien unidades de volumen de la disolución. Se suele usar para
mezclas líquidas o gaseosas, en las que el volumen es un parámetro importante a
tener en cuenta. Es decir, el porcentaje que representa el soluto en el volumen
total de la disolución. Suele expresarse simplificadamente como «% v/v».
Por ejemplo, si se tiene
una disolución del 20% en volumen (20% v/v) de alcohol en agua quiere decir que
hay 20 mL de alcohol por cada 100 mL de disolución.
La graduación alcohólica
de las bebidas se expresa precisamente así: un vino de 12 grados (12°) tiene un
12% (v/v) de alcohol.
CONCENTRACIÓN %M/V
A)
Concentración en
masa-volumen (% m/V)
Se pueden usar también las mismas
unidades que para medir la densidad aunque no conviene combinar ambos
conceptos. La densidad de la mezcla es la masa de la disolución dividida por el
volumen de ésta, mientras que la concentración en dichas unidades es la masa de
soluto dividida por el volumen de la disolución por 100. Se suelen usar gramos
por mililitro (g/mL) y a veces se expresa como «% m/V».
MOLARIDAD
La molaridad (M), o concentración
molar, es la cantidad de sustancia (n) de soluto por cada litro de
disolución. Por ejemplo, si se disuelven 0,5 moles de soluto en 1000 mL de
disolución, se tiene una concentración de ese soluto de 0,5 M (0,5 molar). Para
preparar una disolución de esta concentración habitualmente se disuelve primero
el soluto en un volumen menor, por ejemplo 300 mL, y se traslada esa disolución
a un matraz aforado, para después enrasarlo con más
disolvente hasta los 1000 mL.
Es el método más común de
expresar la concentración en química, sobre todo cuando se trabaja con reacciones químicas y relaciones estequiométricas.
Sin embargo, este proceso tiene el inconveniente de que el volumen cambia con
la temperatura.
Se representa también como: M = n
/ V, en donde "n" es la cantidad de sustancia (n=gr soluto/masa molar) y "V" es el volumen de la disolución
expresado en litros.
MOLALIDAD
A)
La molalidad (m)
Es el número de moles de
soluto que contiene un kilogramo de disolvente. Para preparar disoluciones de una determinada
molalidad, no se emplea un matraz aforado como en el caso de la molaridad, sino
que se puede hacer en un vaso de precipitados y pesando con una balanza analítica, previo peso del vaso vacío para
poderle restar el correspondiente valor.
La principal ventaja de este
método de medida respecto a la molaridad es que como el volumen de una disolución depende
de la temperatura y de la presión, cuando éstas cambian, el volumen cambia con
ellas. Gracias a que la molalidad no está en función del volumen, es
independiente de la temperatura y la presión, y puede medirse con mayor
precisión.
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