INTRODUCCIN Una solucin es una mezcla homognea de dos o ms sustancias. La sustancia disuelta se denomina soluto y est presente generalmente en pequea cantidad en comparacin con la sustancia donde se disuelve denominada solvente. En cualquier discusin de soluciones, el primer requisito consiste en poder especificar sus composiciones, esto es, las cantidades relativas de los diversos componentes. Este trabajo es un material que habla un poco acerca de lo bsico que se debe saber para poder adentrarse en el tema de las soluciones; habla acerca de lo que son las soluciones, de lo que es un disolvente y un soluto, tambin explica acerca de lo que hace diferente a una solucin coloide o de las suspensiones. Este trabajo cuenta con varios temas los cuales son solubilidad, propiedades fsicas de las soluciones, caractersticas y propiedades de las soluciones, as como tambin habla sobre la concentracin de una solucin, soluciones slidas, lquidas y gaseosas, efecto de la temperatura y presin en la solubilidad de slidos y gases, entre otras cosas.

SOLUCIONESDEFINICIN A NIVEL QUMICO En qumica, una solucin es un sistema fsicamente homogneo formado por dos o ms especies qumicas que no reaccionan entre s y que pueden encontrarse en cualquier estado de agregacin en proporciones variables. Es decir, unas molculas se encuentran interpuestas entre otras; las primeras son las del cuerpo disuelto o soluto y las segundas las del disolvente. La homogeneidad de las sustancias dependen de la apreciacin ptica, puesto que, si bien consideramos a las soluciones como materiales homogneos, stas no lo son si la apreciacin se realizase ms all del lmite del microscopio; entonces se comprobara que estn formadas por molculas diferentes; las disoluciones son fsicamente homogneas, pero no lo son qumicamente. Cuando preparamos una solucin mezclando dos lquidos, al disolver el uno en otro debemos de considerar como disolvente al que se encuentra en mayor proporcin. El agua es el solvente universal por su extraordinaria capacidad para disolver la inmensa mayora de las sustancias. Sabemos, por ejemplo, que el azcar que utilizamos en casa se disuelve en el agua formando una solucin: una solucin de azcar es una dispersin homognea de azcar, ya que las partculas de azcar son invisibles a simple vista, aun siendo atravesadas por un rayo de luz. Otros ejemplos de soluciones en nuestro hogar de uso cotidiano son. El vinagre, agua oxigenada, medicinas en forma de jarabes (Loratadine, Tachipirin, Maltoferfol, Broxol) o ampollas (novalcina, vitamina B), sueros fisiolgicos, jugos y refrescos. (Ver Anexo 1)

CARACTERSTICAS DE LAS SOLUCIONES Ausencia de sedimentacin o separacin del material disuelto, es decir al someter una disolucin a un proceso de centrifugacin las partculas del soluto no sedimentan debido a que el tamao de las mismas son inferiores a 10 ngstrom ( A ) . Son mezclas homogneas, quiere decir que sus propiedades son siempre constantes en cualquier punto de la mezcla. Estn formadas por dos o ms especies qumicas: soluto y disolvente. soluto es aquel componente que se encuentra en menor cantidad y es el que se disuelve. El soluto puede ser slido, lquido o gas, como ocurre en las bebidas gaseosas, donde el dixido de carbono se utiliza como gasificante de las bebidas. El azcar se puede utilizar como un soluto disuelto en lquidos (agua). solvente es aquel componente que se encuentra en mayor cantidad y es el medio que disuelve al soluto. El solvente es aquella fase en que se encuentra la solucin. Aunque un solvente puede ser un gas, lquido o slido, el solvente ms comn es el agua Los componentes intervienen en proporciones variables dentro de ciertos lmites. La cantidad de soluto y la cantidad de disolvente se encuentran en proporciones que varan entre ciertos lmites. Normalmente el disolvente se encuentra en mayor proporcin que el soluto, aunque no siempre es as. La proporcin en que tengamos el soluto en el seno del disolvente depende del tipo de interaccin que se produzca entre ellos. Esta interaccin est relacionada con la solubilidad del soluto en el disolvente. Una disolucin que contenga poca cantidad es una disolucin diluida. A medida que aumente la proporcin de soluto tendremos disoluciones ms concentradas, hasta que el disolvente no

admite ms soluto, entonces la disolucin es saturada. Por encima de la saturacin tenemos las disoluciones sobresaturadas. Por ejemplo, 100g de agua a 0C son capaces de disolver hasta 37,5g de NaCl (cloruro de sodio o sal comn), pero si mezclamos 40g de NaCl con 100g de agua a la temperatura sealada, quedar una solucin saturada. Subdivisin extremadamente pronunciada de la sustancia disuelta. Las propiedades fsicas de la solucin son diferentes a las del solvente puro: la adicin de un soluto a un solvente aumenta su punto de ebullicin y disminuye su punto de congelacin; la adicin de un soluto a un solvente disminuye la presin de vapor de ste. Sus propiedades fsicas dependen de su concentracin: a) Disolucin HCl (cido clorhdrico) 12 mol/L Densidad = 1,18 g/cm3 b) Disolucin HCl (cido clorhdrico) 6 mol/L Densidad = 1,10 g/cm3 Sus componentes se separan por cambios de fases, como la fusin, evaporacin, condensacin, etc.

PROPIEDADES DE LAS SOLUCIONES

Cuando se aade un soluto a un solvente, se alteran algunas propiedades fsicas del solvente. Al aumentar la cantidad del soluto, sube el punto de ebullicin y desciende el punto de solidificacin. As, para evitar la congelacin del agua utilizada en la refrigeracin de los motores de los automviles, se le aade un anticongelante (soluto). Pero cuando se aade un soluto se rebaja la presin de vapor del solvente. Otra propiedad destacable de una solucin es su capacidad para ejercer una presin osmtica. por Si una separamos membrana dos soluciones de (una concentraciones diferentes semipermeable

membrana que permite el paso de las molculas del solvente, pero impide el

paso de las del soluto), las molculas del solvente pasarn de la solucin menos concentrada a la solucin de mayor concentracin, haciendo a esta ltima ms diluida. Las propiedades de una solucin son distintas a las del solvente puro, y las diferencias dependen de la naturaleza del soluto y de la concentracin. Si se preparan soluciones de la misma concentracin, con el mismo solvente y diferentes solutos, y se comparan sus propiedades, encontraremos que son de dos clases: Constitutivas: dependen de la naturaleza del soluto, del solvente y, en menor grado, de la concentracin; difieren mucho de una solucin a otra. Ejemplos de estas propiedades son la viscosidad, la densidad, la conductividad elctrica y el ndice de refraccin. Coligativas Dependen nicamente del nmero de partculas de soluto presente en la solucin. Presentan valores muy semejantes para soluciones de diferentes solutos de una misma concentracin. Las propiedades coligativas son: a) Descenso de la presin de vapor del solvente b) Ascenso del punto de ebullicin. c) Descenso del punto de congelacin. d) Presin osmtica. a) Descenso de la presin de vapor del solvente Un soluto disuelto hace descender la presin de vapor del lquido solvente en que se encuentra. Al comparar la presin de vapor de un solvente voltil a una determinada temperatura, con la de una solucin de un soluto no voltil en el mismo solvente, observemos que la presin de vapor del solvente puro es mayor que la de la solucin, debido a que las molculas del solvente puro pueden abandonar la superficie del lquido por cualquier lugar, mientras que, en el caso de la solucin, las molculas del solvente chocan con las molculas del soluto, evitando que

estas escapen. Cuando mayor sea la cantidad de soluto no voltil presente en la solucin, mayor ser el nmero de choques que interfieren, menor el nmero de molculas que escapan a la fase gaseosa y mayor ser tambin el descenso en la presin de vapor, es decir, como la presin de vapor de un lquido se debe al nmero de molculas que escapan, y la adicin de un soluto no voltil hace que escapen menos, la presin de vapor de la solucin ser siempre menor que la del solvente puro, esto es, disminuir. Esta disminucin se mide por la Ley de Raoult. Si designamos por X1 a la fraccin molar del solvente, X2 la fraccin molar del soluto, Po la presin de vapor del solvente puro y P la del solvente sobre una solucin dada, resulta entonces que la presin de vapor de la solucin, segn la ley de Raoult, viene dada por: P = Po X1 Y como X1 en una solucin es siempre menor que la unidad, P debe ser menor que Po En una solucin la suma de las fracciones molares de soluto y de solvente es: ----- X1 + X2 = 1 Despejando la fraccin molar del solvente resulta .. X1 = 1 . X2 Eso significa que X1 < 1, luego, la presin de vapor de la solucin ser siempre: --------- P < P Como podemos observar, la presin de vapor de la solucin es menor que la presin de vapor del solvente puro, ya que la fraccin molar del componente voltil (solvente) tendr siempre un valor menor que uno. Indudablemente que mientras mayor sea la cantidad de soluto, menores sern la fraccin molar del solvente y la presin de vapor de la solucin. En consecuencia, la solucin de un soluto en un solvente hace descender la presin de vapor de este ltimo respecto a la del solvente puro.

De acuerdo con la ecuacin, la disminucin de la presin de vapor del solvente depende, tanto de su presin como de la fraccin molar del soluto. En otras palabras, es funcin de la naturaleza del solvente y de la concentracin del soluto, pero no de la naturaleza del soluto.

b) Ascenso del punto de ebullicin. Las soluciones que contienen solutos no voltiles hierven a temperatura ms elevadas que las del solvente puro. La diferencia entre los puntos de ebullicin de la solucin y del solvente, para una presin constante establecida, se conoce como elevacin ebulloscpica, la cual depende de la naturaleza del solvente y la concentracin del soluto, pero es independiente de la naturaleza del soluto, por lo menos en soluciones diluidas. La elevacin en el punto de ebullicin es consecuencia inmediata del descenso de la presin de vapor de una solucin. Cualquier adicin de soluto no voltil produce una disminucin de la presin de vapor. Por consiguiente es necesario calentar la solucin por encima del punto de ebullicin normal del solvente puro, hasta que la presin de vapor iguale a la presin atmosfrica y se produzca la ebullicin. Este aumento es fcil de comprender en funcin de la presin de vapor y es consecuencia directa de ella. El ascenso del punto de ebullicin de una solucin diluida es directamente proporcional a su molalidad. Cada solvente tiene su propia constante ebulloscpica molal. Por ejemplo, para el agua. Ke = 0,52C kg/mol Esto significa que un mol de soluto no voltil y no electroltico, disuelto en 1 kg de agua, produce un ascenso de 0,52C en su punto de ebullicin, o sea que hervir a 100,52C

El ascenso en el punto de ebullicin es una propiedad coligativa que encuentra gran aplicacin en las soluciones que se le sueles aadir a los radiadores de los vehculos con el propsito de evitar el recalentamiento (Ver Anexo 2)

c) Descenso del punto de congelacin. Las soluciones congeladas a temperatura menores que la del solvente puro y el descenso del punto de congelacin es consecuencia directa de la disminucin de la presin del vapor del solvente, debido al soluto disuelto. Dicha disminucin recibe el nombre de descenso crioscpico y se representa matemticamente por medio de la siguiente expresin: Tc = Kcm Tc = Descenso o variacin en el punto de congelacin Kc = Es la constante crioscpica molal m = Es la molalidad. La constante crioscpica molal del agua es de 1,86C kg/mol Esto significa que por cada mol de soluto que se disuelva en 1 kg de agua se producir un descenso de 1,86C en el punto de congelacin, o sea que congelar a -1,86C Como para un solvente dado, Kc es una constante, el descenso del punto de congelacin est determinado nicamente por la concentracin del soluto y es una propiedad coligativa. Viene definido por: Tc = To Tc Y representa el nmero de grados en que el punto de congelacin de la solucin es menor que el del solvente puro. La magnitud de Tc depende, tanto de la naturaleza del solvente como de la concentracin de la solucin. Cuando las soluciones son diluidas su valor vara linealmente con la concentracin, sin depender de la naturaleza del soluto

d) Presin osmtica. Cuando un solvente puro se separa de una solucin mediante una membrana semipermeable, es decir, que permita el paso del solvente pero no del soluto, se observa que el solvente tiende a pasar a travs de la membrana a la solucin y diluirla. El solvente fluye con cierta presin, que recibe el nombre de presin osmtica. Es posible medirla determinando qu presin es necesaria aplicar para interrumpir el paso de solvente a travs de la membrana. La presin osmtica es tambin una propiedad coligativa y es directamente proporcional a la concentracin del soluto y a las temperaturas absolutas. Para soluciones diluidas se puede determinar a partir de la ecuacin En donde: = Presin osmtica en atmsferas n= Cantidad de soluto en moles v = Volumen de la solucin en litros R = Constante universal de los gases, Numricamente igual a 0,0821 atm/Kmol T = Temperatura en K CLASIFICACIN DE LAS SOLUCIONES Por su estado, las soluciones se clasifican en gaseosas, lquidas y slidas. Una mezcla de gases es un material homogneo que pude estar formado por dos o ms

Dependiendo de su concentracin, las disoluciones se clasifican en diluidas, concentradas, saturadas, sobresaturadas. Diluidas: si la cantidad de soluto respecto del solvente es pequea. Ejemplo: una solucin de 1 gramo de sal de mesa en 100 gramos de agua. Concentradas: si la proporcin de soluto con respecto del solvente es grande. Ejemplo: una disolucin de 25 gramos de sal de mesa en 100 gramos de agua. Saturadas: se dice que una disolucin est saturada a una determinada temperatura cuando no admite ms cantidad de soluto disuelto. Ejemplo: 36 gramos de sal de mesa en 100 gramos de agua a 20 C. Si intentamos disolver 38 gramos de sal en 100 gramos de agua, slo se disolvera 36 gramos y los 2 gramos restantes permanecern en el fondo del vaso sin disolverse. Sobresaturadas: disolucin que contiene mayor cantidad de soluto que la permitida a una temperatura determinada. La sobresaturacin se produce por enfriamientos rpidos o por descompresiones bruscas. Ejemplo: al sacar el corcho a una botella de refresco gaseoso. (Ver Anexo 3)

Modo de expresar las concentraciones Ya sabemos que la concentracin de las soluciones es la cantidad de soluto contenido en una cantidad determinada de solvente o solucin. Tambin debemos aclarar que los trminos diluida o concentrada expresan concentraciones relativas. Las unidades de concentracin en que se expresa una solucin o disolucin pueden clasificarse en unidades fsicas y en unidades qumicas. Unidades fsicas de concentracin

Las unidades fsicas de concentracin estn expresadas en funcin del peso y del volumen, en forma porcentual, y son las siguientes: a) Tanto por ciento peso/peso %P/P = (cantidad de gramos de soluto) / (100 gramos de solucin) b) Tanto por ciento volumen/volumen %V/V = (cantidad de cc de soluto) / (100 cc de solucin) c) Tanto por ciento peso/volumen % P/V =(cantidad de gr de soluto)/ (100 cc de solucin) a) Porcentaje peso a peso (% P/P): indica el peso de soluto por cada 100 unidades de peso de la solucin.

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

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

Unidades qumicas de concentracin Para expresar la concentracin de las soluciones se usan tambin sistemas con unidades qumicas, como son: a) Fraccin molar b) Molaridad M = (nmero de moles de soluto) / (1 litro de solucin) c) Molalidad m = (nmero de moles de soluto) / (1 kilo de solvente)

a) Fraccin molar (Xi): se define como la relacin entre los moles de un componente (ya sea solvente o soluto) de la solucin y los moles totales presentes en la solucin.

b) Molaridad (M): Es el nmero de moles de soluto contenido en un litro de solucin. Una solucin 4 molar (4 M) es aquella que contiene cuatro moles de soluto por litro de solucin.

c) Molalidad En primer lugar debemos advertir que molalidad no es lo mismo que molaridad por lo cual debemos evitar confundirlas puesto que el nombre es muy parecido pero en realidad cambian mucho los clculos, y es un grave error pero muy frecuente. En la molalidad relacionamos la molaridad del soluto con el que estamos trabajando con la masa del disolvente (en kg) que utilizamos. La definicin de molalidad es la siguiente: Relacin entre el nmero de moles de soluto por kilogramos de disolvente (m)

CONCLUSIN Las soluciones en qumica, son mezclas homogneas de sustancias en iguales o distintos estados de agregacin. La concentracin de una solucin constituye una de sus principales caractersticas. Bastantes propiedades de las soluciones dependen exclusivamente de la concentracin. Su estudio resulta de inters tanto para la fsica como para la qumica. Algunos ejemplos de soluciones son: agua salada, oxgeno y nitrgeno del aire, el gas carbnico en los refrescos y todas las propiedades: color, sabor, densidad, punto de fusin y ebullicin dependen de las cantidades que pongamos de las diferentes sustancias. La sustancia presente en mayor cantidad suele recibir el nombre de solvente, y a la de menor cantidad se le llama soluto y es la sustancia disuelta. El soluto puede ser un gas, un lquido o un slido, y el solvente puede ser tambin un gas, un lquido o un slido. El agua con gas es un ejemplo de un gas (dixido de carbono) disuelto en un lquido (agua). Las mezclas de gases, son soluciones. Las soluciones verdaderas se diferencian de las soluciones coloidales y de las suspensiones en que las partculas del soluto son de tamao molecular, y se encuentran dispersas entre las molculas del solvente. Algunos metales son solubles en otros cuando estn en el estado lquido y solidifican manteniendo la mezcla de tomos. Si en esa mezcla los dos metales se pueden solidificar, entonces sern una solucin slida. El estudio de los diferentes estados de agregacin de la materia se suele referir, para simplificar, a una situacin de laboratorio, admitindose que las sustancias consideradas son puras, es decir, estn formadas por un mismo tipo de componentes elementales, ya sean tomos, molculas, o pares de iones. Los cambios de estado, cuando se producen, slo afectan a su ordenacin o agregacin.

Sin embargo, en la naturaleza, la materia se presenta, con mayor frecuencia, en forma de mezcla de sustancias puras. Las disoluciones constituyen un tipo particular de mezclas. El aire de la atmsfera o el agua del mar son ejemplos de disoluciones. El hecho de que la mayor parte de los procesos qumicos tengan lugar en disolucin hace del estudio de las disoluciones un apartado importante de la qumica-fsica.

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ANEXO 1SOLUCIN AZUCARADA

ANEXO 2Puntos de ebullicin normales y las constantes ebulloscpicas molares de algunos solventes de uso comn.Constante Ebulloscpica Ke (C kg/mol) 1,72 0,52 1,20 0,80 2,57 3,88 2,11

Solvente Acetona Agua Alcohol Etlico Alcohol metlico Benceno Cloroformo ter Etlico

Punto de Ebullicin 56,5 100,0 78,4 64,7 80,1 61,2 34,6

Puntos de congelacin y las constantes crioscpicas molares de algunos solventes de uso comn.Constante Crioscpica molal 1,86 37,7 5,12 20,0 7,27

Solvente Acetona Agua Benceno Ciclohexano Fenol

Punto de Congelacin (C) 0,00 178,4 5,5 6,5 42

ANEXO 3

Concentracin de las soluciones (no saturada, saturada y sobresaturada)