SOLUCIONES QUÍMICAS

INTRODUCCIÓN

Una solución es una mezcla homogénea de dos o más sustancias.

La sustancia disuelta se denomina soluto y esta presente generalmente en pequeña cantidad en comparación con la sustancia donde se disuelve denominada solvente.

 En cualquier discusión de soluciones, el primer requisito consiste en poder especificar sus composiciones, esto es, las cantidades relativas de los diversos componentes.

La concentración de una solución expresa la relación de la cantidad de soluto a la cantidad de solvente.

Las soluciones poseen una serie de propiedades que las caracterizan:

1.	Su composición química es variable.
2.	Las propiedades químicas de los componentes de una solución no se alteran.
3.	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.

         PRINCIPALES CLASES DE SOLUCIONES

SOLUCIÓN	DISOLVENTE	SOLUTO	EJEMPLOS
Gaseosa	Gas	Gas	Aire
Liquida	Liquido	Liquido	Alcohol en agua
Liquida	Liquido	Gas	O2 en H2O
Liquida	Liquido	Sólido	NaCl en H2O

      

SOLUBILIDAD

La solubilidad es la cantidad máxima de un soluto que puede disolverse en una cantidad dada de solvente a una determinada temperatura.


        Factores que afectan la solubilidad:

Los factores que afectan la solubilidad son:
a) Superficie de contacto: La interacción soluto-solvente aumenta cuando hay mayor superficie de contacto y el cuerpo se disuelve con más rapidez (pulverizando el soluto).

b) Agitación: Al agitar la solución se van separando las capas de disolución que se forman del soluto y nuevas moléculas del solvente continúan la disolución

c) Temperatura: Al aument6ar la temperatura se favorece el movimiento de las moléculas y hace que la energía de las partículas del sólido sea alta y puedan abandonar su superficie disolviéndose.

d) Presión: Esta influye en la solubilidad de gases y es directamente proporcional 

         MODO DE EXPRESAR LAS CONCENTRACIONES

La concentración de las soluciones es la cantidad de soluto contenido en una cantidad determinada de solvente o solución. Los términos diluida o concentrada expresan concentraciones relativas. Para expresar con exactitud la concentración de las soluciones se usan sistemas como los siguientes:

b) Porcentaje volumen a volumen (% V/V):  se refiere al volumen de soluto por cada 100 unidades de volumen de la solución.
 

 

c) Porcentaje peso a volumen (% P/V): indica el número de gramos de soluto que hay en cada 100 ml de solución.

d) Fracción molar (Xi): se define como la relación entre las moles de un componente y las moles totales presentes en la solución.

 
 

e) Molaridad ( M ): Es el número de moles de soluto contenido en un litro de solución. Una solución 3 molar ( 3 M ) es aquella que contiene tres moles de soluto por litro de solución.

 

f) Molalidad (m):  Es el número de moles de soluto contenidos en un kilogramo de solvente. Una solución formada por 36.5 g de ácido clorhídrico, HCl , y 1000 g de agua es una solución 1 molal (1 m)

g) Normalidad (N):  Es el número de equivalentes gramo de soluto contenidos en un litro de solución.
 

h) Formalidad (F): Es el cociente entre el número de pesos fórmula gramo (pfg) de soluto que hay por cada litro de solución. Peso fórmula gramo es sinónimo de peso molecular. La molaridad (M) y la formalidad (F) de una solución son numéricamente iguales, pero la unidad formalidad suele preferirse cuando el soluto no tiene un peso molecular definido, ejemplo: en los sólidos iónicos.

         SOLUCIONES DE ELECTROLITOS

Electrolitos:
Son sustancias que confieren a una solución la capacidad de conducir la corriente eléctrica. Las sustancias buenas conductoras de la electricidad se llaman electrolitos fuertes y las que conducen la electricidad en mínima cantidad son electrolitos débiles.

Electrolisis:
Son las transformaciones químicas que producen la corriente eléctrica a su paso por las soluciones de electrolitos.
Al pasar la corriente eléctrica, las sales, los ácidos y las bases se ionizan.

EJEMPLOS:

NaCl	→	Na+	+	Cl-
CaSO4	→	Ca+2	+	SO4-2
HCl	→	H+	+	Cl-
AgNO3	→	Ag+	+	NO3-
NaOH	→	Na+	+	OH-

Los iones positivos van al polo negativo o cátodo y los negativos al polo positivo o ánodo.

      PRODUCTO IÓNICO DEL H₂O

El H₂O es un electrolito débil. Se disocia así, y la constante de equilibrio para la disociación del H₂O es :

El símbolo [ ] indica la concentración molar

Keq [H2O]

=

[H + ]

+

[OH-].

La concentración del agua sin disociar es elevada y se puede considerar constante.

         Valor del producto iónico del H₂O( 10^-14 moles/litro).

En el agua pura el número de iones H⁺ y OH^- es igual. Experimentalmente se ha demostrado que un litro de agua contiene una diez millonésima del numero H⁺ e igual de OH^-; esto se expresa como 10^-7 por tanto, la concentración molar de H⁺ se expresa asi     
[H ⁺ ]= 10^-7 moles/litro y [OH^-] = 10-7; entonces;  [H₂O] = 10^-7 moles / litro  [H₂O] = 10^-14 moles/litro.
Si se conoce la concentración de uno de los iones del H₂O se puede calcular la del otro.

         POTENCIAL DE HIDROGENACIÓN O pH

El pH de una solución acuosa es igual al logaritmo negativo de la concentración de iones H⁺ expresado en moles por litro

El pOH es igual al logaritmo negativo de la concentración molar de iones OH. Calcular el pH del agua pura

Log 1.0 x 107

Log 1.0

+

log 107

=

0   +   7     =    7

el pH del agua es 7

         INDICADORES

Son sustancias que pueden utilizarse en formas de solución o impregnadas en papeles especiales y que cambian de color según el grado del pH 

INDICADOR	MEDIO ÁCIDO	MEDIO BÁSICO
Fenoftaleina	incoloro	rojo
Tornasol	rojo	azul
Rojo congo	azul	rojo
Alizarina	amarillo	rojo naranja

COLOIDES

los coloides son mezclas intermedias entre las soluciones y las mezclas propiamente dichas; sus partículas son de tamaño mayor que el de las soluciones ( 10 a 10.000 Aº se llaman micelas).
Los componentes de un coloide se denominan fase dispersa y medio dispersante. Según la afinidad de los coloides por la fase dispersante se clasifican en liófilos si tienen afinidad y liófobos si no hay afinidad entre la sustancia y el medio.
 
             Clase de coloides según el estado físico

NOMBRE	EJEMPLOS	FASE DISPERSA	MEDIO DISPERSANTE
Aerosol sólido	Polvo en el aire	Sólido	Gas
Geles	Gelatinas, tinta, clara de huevo	Sólido	Liquido
Aerosol liquido	Niebla	Liquido	Gas
Emulsión	leche, mayonesa	Liquido	Liquido
Emulsión sólida	Pinturas, queso	Liquido	Sólido
Espuma	Nubes, esquemas	Gas	Liquido
Espuma sólida	Piedra pómez	Gas	Sólido

         PROPIEDADES DE LOS COLOIDES

Las propiedades de los coloides son :

         Movimiento browniano: Se observa en un coloide al ultramicroscopio, y se caracteriza por un movimiento de partículas rápido, caótico y continuo; esto se debe al choque de las partículas dispersas con las del medio.

         Efecto de Tyndall  Es una propiedad óptica de los coloides y consiste en la difracción de los rayos de luz que pasan a través de un coloide. Esto no ocurre en otras sustancias.

         Adsorción : Los coloides son excelentes adsorbentes debido al tamaño pequeño de las partículas y a la superficie grande. EJEMPLO: el carbón activado tiene gran adsorción, por tanto, se usa en los extractores de olores; esta propiedad se usa también en cromatografía.

         Carga eléctrica : Las partículas presentan cargas eléctricas positivas o negativas. Si se trasladan al mismo tiempo hacia el polo positivo se denomina anaforesis; si ocurre el movimiento hacia el polo negativo, cataforesis.

bibliografía

• http://www.cespro.com/Materias/MatContenidos/Contquimica/QUIMICA_INORGANICA/soluciones.htm

• http://www.profesorenlinea.cl/Quimica/Disoluciones_quimicas.html