SOLUCIONES
Las solución son sistemas homogéneos de, por lo menos, una sustancia disuelta en otra; estos sistemas son muy importantes no sólo en procesos industriales sino también en muchos procesos biológicos; la mayoría de los productos que se venden en el comercio, como blanqueadores, perfumes, licores, medicamentos, aerosoles, desodorantes, etc, son soluciones. La sustancia disuelta se denomina soluto y está presente generalmente en pequeña cantidad en comparación con la sustancia donde se disuelve denominada solvente.
Clases de soluciones
Las soluciones sólidas están constituidas por sólidos en los cuales un componente está disperso al azar en otro componente. Este tipo de soluciones tienen gran importancia práctica, puesto que constituye las aleaciones, por ejemplo, el bronce está constituido por cobre y estaño, el latón está constituido por cobre y zinc, el acero está constituido por hierro y carbono.
Las soluciones líquidas se obtienen al disolver un gas, un líquido o un sólido en un líquido, las partículas del soluto se encuentran distribuidas al azar en toda la solución, por ejemplo, la gasolina está constituida por una mezcla de hidrocarburos y aditivos. Como los gases se mezclan en todas las proporciones, una mezcla de gases siempre es homogénea y es una solución, por ejemplo, en una mezcla de oxígeno y nitrógeno.
Cuando una sustancia se disuelve en otra y forman una solución, se dice que son solubles o miscibles; pero si al mezclarse forman más de una fase, se dice que son insolubles o inmiscibles. Los términos miscible y soluble se emplean como sinonimos, por ello es correcto decir que el agua y el alcohol son solubles o miscibles (en cualquier proporción) y que el agua y la gasolina son insolubles o inmiscibles. Sin embargo el término miscible es cualitativo, mientras que la solubilidad es un término cuantitativo y se refiere a la cantidad máxima de soluto que puede disolverse en una cantidad dada de solvente a una temperatura determinada.
De forma similar, los términos diluido y concentrado indican de manera general la cantidad relativa de soluto en una solución; por ejemplo, si deseas preparar un refresco de naranja y colocas una cantidad relativamente pequeña de éste en el agua, obtendrías una solución diluida; pero si deseas el refresco un poco más fuerte, colocarías una cantidad relativamente grande de éste en el agua; esta solución se denomina concentrada.
Otra forma de indicar la composición de una solución es refiriéndose a la cantidad de soluto con respecto a la cantidad de solvente. Cuando en una solución se encuentra la máxima cantidad de soluto que el solvente puede disolver, se denomina solución saturada; pero si la cantidad de soluto disuelto es menor que la cantidad máxima que se puede disolver, la solución es insaturada; si la solución contiene más soluto que el máximo habitual, la solución se llama sobresaturada. Estas soluciones son muy inestables por el exceso de soluto, generalmente se preparan disolviendo el soluto en un disolvente a temperatura elevada.
La solubilidad
Es la cantidad máxima de un soluto que puede disolverse en una cantidad dada de solvente a una determinada temperatura. La solubilidad de una sustancia generalmente está determinada por los siguientes factores:
La naturaleza del soluto y del solvente
En las soluciones de líquidos, o de sólidos disueltos en líquidos, debe haber atracción entre el soluto y el solvente, para que éstos se separen en iones individales o moléculas y formen una solución; si no hay atracción entre el soluto y el solvente, las partículas del soluto permanecen unidas y no se mezclan con las del solvente.
Un compuesto iónico como el cloruro de sodio (NaCl) se disuelve en agua, porque éste es un solvente polar; las moléculas de agua atraen los iones positivos y negativos de la sal, haciendo que se separen en sus respectivos iones y logran que se presente la disolución del compuesto iónico. Este tipo de atracción se denomina interacción ion-dipolo, es decir, una interacción entre los iones del soluto y los dipolos de las moléculas del solvente.
Los solutos moleculares polares, como el azúcar, se disuelven mediante un mecanismo diferente al de la atracción ion-dipolo, ya que no se produce disociación. En el azúcar, existen muchos grupos O-H que atraen las moléculas de agua; al formarse la solución, el azúcar se dispersa en el agua, realizándose una interacción dipolo-dipolo.
Los compuestos no polares como el yodo, los aceites y las grasas no se disuelven en agua, porque no son atraídos por las moléculas polares de la misma. Los solutos no polares forman soluciones con solventes no polares como el éter, el cloroformo, la gasolina, la acetona y el tetracloruro de carbono.
Temperatura
Para las soluciones sólido en líquido, generalmente, al aumentar la temperatura, aumenta la solubilidad; esto es debido a que la temperatura aumenta el movimiento de las partículas (iones o moléculas) y quedan libres para entrar en la solución. Por ejemplo, si se agrega azúcar a un té helado, en el fondo del vaso queda una capa de azúcar sin disolver cuando se alcanza la solubilidad máxima; sin embargo si el té se calienta, se disuelve el azúcar, puesto que la solubilidad es mayor en agua caliente.
La solubilidad de una gas en un líquido y de un gas en un sólido, por el contrario, disminuye al aumentar la temperatura. Esto se debe a que, al aumentar la temperatura, aumenta el movimiento molecular de las partículas de soluto y de solvente, y las moléculas gaseosas pueden escapar de la solución cuando alcanzan la superficie del líquido en un recipiente abierto. A altas temperaturas, los envases cerrados que contienen soluciones de gas en líquido pueden estallar, ya que las moléculas de gas salen de la solución y se aumenta la presión del gas dentro del envase.
Presión
Tienen efecto, especialmente, sobre la solubilidad de un gas en un líquido; al aumentar la presión, aumenta la solubilidad del gas en el solvente. La presión tiene poco efecto sobre la solubilidad de soluciones líquido en líquido y de sólido en líquido, porque ambos casos son prácticamente incomprensibles.
PREGUNTA: ¿Cuál es el término utilizado para indicar de manera general la cantidad relativa de soluto en una solución?