SOLUCIONES

Muchas sustancias que encontramos en nuestra vida cotidiana son mezclas: jugos, agua de mar, plasma sanguíneo, champú, jarabes, vino o pulpas de procesos metalúrgicos. Con frecuencia, estas mezclas llamadas soluciones, son de carácter homogéneo y tienen al agua como componente principal (soluciones acuosas). Sin embargo, el aire, la gasolina y el acero, también son soluciones y no contienen agua.

¿Cuáles son los componentes necesarios de una solución? ¿Por qué algunas sustancias se mezclan con otras, y otras no? ¿Qué efectos tiene una sustancia disuelta sobre las propiedades de la solución? La química de las soluciones desempeña un papel importante en nuestra vida diaria.

SOLUCIÓN Es una mezcla homogénea de partículas, cuyo tamaño es atómico, iónico o molecular.

COMPONENTES DE UNA SOLUCIÓN SOLUTO SOLVENTE

SOLUTO Componente que se disuelve. Generalmente se encuentra en menor proporción. Puede ser un gas, un líquido o un sólido.

SOLVENTE O DISOLVENTE Es el medio en el cual se mezclan o disuelven las otras sustancias. Se dice que es el componente que se encuentra en mayor proporción. Generalmente es un líquido como el agua. A menos que se presente de otra manera, siempre estará relacionado con soluciones acuosas.

TIPOS DE SOLUCIONES: De acuerdo al número de componentes: Binarias : dos componentes Ternarias : tres componentes

Dependiendo del estado físico de sus componentes: Soluciones líquidas: Gas en líquido Líquido en líquido Sólido en líquido Soluciones gaseosas: Gas en gas (Ej:aire) Líquido en gas Sólido en gas Soluciones sólidas: Gas en sólido Líquido en sólido Sólido en sólido

SOLUCIÓN VERDADERA Una solución verdadera es aquella en la que las partículas de soluto tienen un tamaño molecular o iónico en el intervalo de 0,1 a 1 nm (10-8 a 10-7 cm).

PROPIEDADES GENERALES DE LAS SOLUCIONES

Las propiedades de una solución verdadera son las siguientes: Es una mezcla homogénea de dos o más componentes. Tiene una composición variable. Las partículas de soluto tienen tamaño iónico o molecular.

Puede ser coloreada o incolora, pero generalmente es transparente. El soluto permanece distribuido uniformemente en toda la solución y no se asienta con el paso del tiempo. Generalmente se puede separar el soluto del solvente sólo con medios físicos.

SOLUBILIDAD Describe la cantidad de una sustancia (soluto) que se puede disolver en una cantidad específica de otra sustancia (solvente) en condiciones determinadas.

La solubilidad se usa de modo relativo: una sustancia puede ser: muy soluble moderadamente soluble poco soluble insoluble

Continuación solubilidad También se usan otros dos términos para describir la solubilidad: miscible e inmiscible. Los líquidos que pueden mezclarse y formar una solución son miscibles. Ej: etanol y agua, son miscibles entre sí en todas proporciones. Los líquidos que no forman soluciones o son insolubles entre sí, se llaman inmiscibles. Ej: tetracloruro de carbono y agua, forman dos capas separadas cuando se mezclan.

FACTORES QUE INFLUYEN EN LA SOLUBILIDAD Naturaleza del soluto y del solvente Efecto de la temperatura Efecto de la presión

SOLUBILIDAD: NATURALEZA DEL SOLUTO Y DEL SOLVENTE “lo semejante disuelve a lo semejante” Soluto iónico se disuelve en disolvente polar. Soluto polar se disuelve en disolvente polar. Soluto apolar se disuelve en disolvente apolar.

Reglas generales de solubilidad de sales e hidróxidos comunes. Clase Solubilidad en agua fría. Nitratos La mayor parte son solubles. Acetatos La mayor parte son solubles. Halogenuros La mayor parte de los cloruros, bromuros y yoduros son solubles, excepto los de Ag, Hg (I) y Pb(II). El PbCl2 y el PbBr2 son ligeramente solubles en agua caliente. Sulfatos La mayor parte son solubles, excepto los de Ba, Sr y Pb. Los sulfatos de Ca y de Ag son ligeramente solubles. Carbonatos La mayor parte son insolubles.

Continuación Reglas generales de solubilidad| Clase Solubilidad en agua fría. Fosfatos La mayor parte son insolubles. Hidróxidos La mayor parte son insolubles, excepto los de metales alcalinos del ión amonio. El de bario y el de calcio son ligeramente solubles. Sulfuros La mayor parte son insolubles, excepto los de metales alcalinos, de amonio y de los metales alcalino-térreos (Ca, Mg y Ba). Sales de sodio La mayor parte de las sales comunes de estos potasio y amonio iones son solubles.

Solubilidad de haluros de metales alcalinos en agua SOLUBILIDAD (g sal / 100 g agua) Sal 0°C 100°C LiF 0,12 0,14 (a 35°C) LiCl 67 127,5 LiBr 143 266 LiI 151 481 NaF 4 5 NaCl 35,7 39,8 NaBr 79,5 121 NaI 158,7 302 KF 92,3 (a 18°C) Muy soluble KCl 27,6 57,6 KBr 56,5 104 KI 127,5 208

SOLUBILIDAD: EFECTO DE LA TEMPERATURA EN SÓLIDOS Para sólidos iónicos en agua: La solubilidad aumenta a medida que aumenta la temperatura. Excepciones: compuestos que contienen los aniones SO4=, SO3=, AsO43-, PO43-.

Solubilidad de sólidos iónicos en función de la temperatura

SOLUBILIDAD: EFECTO DE LA TEMPERATURA EN GASES La solubilidad de la mayoría de los gases en agua, disminuye con un aumento de temperatura. (N2, O2, CO2, aire). Para disoluciones de gases en solventes orgánicos (apolares), la solubilidad aumenta con un aumento de temperatura.

Solubilidad de gases en agua en función de la temperatura

EJERCICIOS 1.-Para el nitrato de potasio: a) ¿Cuál es la solubilidad a 80°C?; b) ¿Cuántos g pueden disolverse en 200 g de agua a 80°C? c) ¿Cuántos g se disolverán en 100 g de agua a 50°C? 2.-a) ¿A qué temperatura será la solubilidad del oxígeno disuelto, igual a 10 mg en 100 g de agua? b) ¿Qué masa de oxígeno gaseoso puede disolverse en 100 g de agua a 20°C? c) Estima la masa de oxígeno gaseoso que puede disolverse en 1000 g de agua a 30°C y a 20°C.

SOLUBILIDAD: EFECTO DE LA PRESIÓN En líquidos y sólidos no tiene efecto. La solubilidad de los gases en todos los disolventes aumenta a medida que aumentan las presiones parciales de los gases.

             INCREMENTO DE PRESIÓN La solubilidad de un gas (que no reacciona completamente con el disolvente) aumenta al aumentar la presión del gas sobre la disolución.                 

RAPIDEZ DE DISOLUCIÓN DE LOS SÓLIDOS Está gobernada por: Tamaño de partícula Temperatura Concentración de la solución Agitación

CONCENTRACIÓN DE SOLUCIONES La concentración de una solución expresa la cantidad de soluto disuelta en una cantidad determinada de solvente o de solución.

FORMAS DE EXPRESAR LA CONCENTRACIÓN MÉTODOS CUALITATIVOS MÉTODOS CUANTITATIVOS

MÉTODOS CUALITATIVOS Soluciones diluidas y concentradas. Soluciones saturadas, no saturadas, sobresaturadas.

MÉTODOS CUANTITATIVOS Expresiones físicas de concentración. Expresiones químicas de concentración.

DENSIDAD DE UNA SOLUCIÓN Corresponde a la masa de solución que se encuentra en una unidad de volumen.

masa solución = masa soluto + masa solvente Volumen de solución: No es la suma de los volúmenes de soluto y solvente.

Expresiones físicas de concentración: No dependen de la naturaleza del soluto: Porcentaje peso-peso %p-p Porcentaje peso-volumen %p-v Porcentaje volumen-volumen %v-v Gramos por litro g/L Partes por millón ppm

Expresiones químicas de concentración: Dependen de la naturaleza del soluto: Molaridad M Normalidad N molalidad m fracción molar x

PREPARACIÓN DE SOLUCIONES Por pesada directa Por dilución: V1 C1 = V2 C2

TITULACIONES Una forma de determinar la concentración de una solución desconocida, es utilizar una solución de concentración conocida (solución estándar), que experimenta una reacción química específica con la solución de concentración desconocida.

Procedimiento Se tiene una solución de HCl de concentración desconocida y una solución de NaOH 0,100 M. Se toma un volumen específico de la ss de HCl, se agrega lentamente la ss estándar de NaOH hasta que la reacción de neutralización entre el HCl y el NaOH sea completa. El punto en el que han reaccionado cantidades estequiométricamente equivalentes se llama punto de equivalencia de la titulación.

Continuación procedimiento Para identificar el punto de equivalencia se usan indicadores. Ej: La fenolftaleína es incolora en solución ácida y rojo en solución básica. Su cambio de color en una titulación se llama punto final. Vácido Cácido = Vbase Cbase