Disolución
En química, 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.
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.
Disolvente y soluto
Frecuentemente, uno de los componentes es denominado disolvente, solvente, 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.[1]
Se suele llamar disolvente 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,[2] 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).[1] 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.: aleaciones paladio-plata), se considera disolvente al metal que ocupa la mayoría de las posiciones en la estructura cristalina.[3]
Wilhelm Ostwald distingue tres tipos de mezclas según el tamaño de las partículas de soluto en la disolución:[2]
- Dispersiones, suspensiones o falsas disoluciones: cuando el diámetro de las partículas de soluto excede de 0,1 μm
- Dispersoides, coloides o disoluciones coloidales: el tamaño está entre 0,001 μm y 0,1 μm
- Dispérsidos o disoluciones verdaderas: el tamaño es menor a 0,001 μm
Estas últimas se clasifican en:
- Disoluciones con condensación molecular: la partícula dispersa está formada por una condensación de moléculas.
- Disoluciones moleculares: cada partícula es una molécula.
- Disoluciones iónicas: la partícula dispersa es un ion (fracción de molécula con carga eléctrica).
- Disoluciones atómicas: cada partícula dispersa es un átomo.
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.
- Al disolver una sustancia, el volumen final es diferente a la suma de los volúmenes del disolvente y el soluto.[4]
- 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 10 Angstrom ( Å ).
- Se encuentran en una sola fase.
Clasificación de las disoluciones
Por su estado de agregación
De tipo Coloidal
- Son soluciones en donde reaccionan dos compuestos de dos estados distintos, en nuestra vida cotidiana tenemos casos muy particulares, uno de estos casos es la mayonesa, el icopor entre otros.
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(g), que disuelve bastante bien en metales, especialmente en el paladio(s). Esta característica del paladio se estudia como una forma de Almacenamiento de hidrógeno.
- Líquido en Sólido: Cuando una sustancia líquida se disuelve junto con un sólido. Las Amalgamas se hacen con Mercurio(l) mezclado con Plata(s).
Líquidas
- Sólidos en Líquidos: Este tipo de disoluciones es de las más utilizadas, pues se disuelven por lo general pequeñas cantidades de sustancias sólidas (solutos) en grandes cantidades líquidas (solventes). Ejemplos claros de este tipo son la mezcla del Agua con el Azúcar, también cuando se prepara un Té, o al agregar Sal a la hora de cocinar.
- Gases en Líquidos: Por ejemplo, Oxígeno en Agua.
- Líquidos en Líquidos: Ésta 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
- Gases en Gases: Son las disoluciones gaseosas más comunes. Un ejemplo es el aire (compuesta 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, si no como mezclas.
- Sólidos en Gases: No son comunes, pero como ejemplo se pueden citar el yodo sublimado disuelto en nitrógeno[1] y el polvo atmosférico disuelto en el aire[2].
- Líquidos en Gases: Por ejemplo, el aire húmedo.[1]
Ejemplos
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 | Soluto | |||
|---|---|---|---|---|
| Gas | Líquido | Sólido | ||
| Disolvente | Gas | 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 |
| Líquido | 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 | |
| Sólido | 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. | El acero, duraluminio, y otras aleaciones metálicas | |
Por su concentración
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 solvente.
- 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.
Disoluciones Valoradas
A diferencia de las disoluciones empíricas, las disoluciones valoradas cuantitativamente, si toman en cuenta las cantidades numéricas exactas de soluto y solvente que se utilizan en una disolución. Este tipo de clasificación es muy utilizada en el campo de la ciencia y la tecnología, pues en ellas es muy importante una alta precisión.
Conocimientos aplicados
En función de la naturaleza de solutos y solventes, las leyes que rigen las disoluciones son distintas.
- Sólidos en sólidos: Leyes de las disoluciones sólidas.
- Sólidos en líquidos: Leyes de la solubilidad.
- Sólidos en gases: Movimientos brownianos y leyes de los coloides.
- Líquidos en líquidos: Tensión interfacial.
- Gases en líquidos: Ley de Henry.
Referencias
- ↑ a b c d Cristóbal Valenzuela Calahorro (1995). Química General: Introducción a la química teórica. Universidad de Salamanca. p. 300. ISBN 9788474817836.
- ↑ a b c Santiago Burbano de Ercilla, Carlos Gracía Muñoz (2003). Física general. Casa Editorial Mares - Editorial Tebar. p. 335. ISBN 9788495447821.
- ↑ Kenneth J. Anusavice (2004). Phillips - La ciencia de los materiales dentales. Elsevier. p. 121.
- ↑ Sandler, Stanley I.(1999).Chemical and Enginering Thermodynamics. Chapter 6.Third Edition.
Véase también
Enlaces externos
- IES Aguilar y Cano, de Estepa (Sevilla), ofrece la posibilidad de trabajar las disoluciones.