5. MEZCLAS HOMOGÉNEAS O DISOLUCIONES
Recuerda
Cuando una sustancia se puede disolver en otra decimos que es soluble. Por ejemplo, el azúcar o la sal son solubles en agua.
Si echamos una cucharada de azúcar en un vaso con agua y lo agitamos bien, ¿seguiremos viendo ambos componentes? ¿Qué te hace pensar que el azúcar sigue presente en el agua, aunque no la veas?
Algunas mezclas no son fáciles de reconocer, ya que no podemos distinguir dónde está cada sustancia. Sin embargo, si queremos comprobar si el azúcar sigue en el agua tan solo tendremos que probarla: apreciaremos el sabor dulce. Se trata, por tanto, de una mezcla homogénea.
En este ejemplo decimos, por tanto, que el azúcar se ha disuelto en el agua, razón por la cual las mezclas homogéneas también reciben el nombre de disoluciones. En las disoluciones, las partículas de todas las sustancias se entremezclan tan bien que resulta imposible distinguirlas.
Todas las disoluciones constan de dos componentes:
Disolvente: sustancia que se encuentra en mayor cantidad en una disolución.Soluto: sustancia o sustancias que se encuentran en menor cantidad en una disolución.
El soluto y el disolvente pueden encontrarse en cualquier estado de agregación. Lo más habitual es que el disolvente se encuentre en estado líquido. El más usual es el agua, en cuyo caso se habla de disoluciones acuosas. Sin embargo, también es frecuente encontrar el soluto tanto en estado sólido como líquido o gaseoso. Algunos ejemplos son:
Soluto Disolvente Ejemplo
Sólido
Líquido
Agua con azúcar
Líquido
Líquido
Alcohol con agua
Gas
Líquido
Bebidas gaseosas
¿Crees que todas las disoluciones son líquidas?
Aunque estamos acostumbrados a ver disoluciones líquidas, también es posible encontrar otras en las que el disolvente no es líquido:
El aire y el gas natural, cuyos componentes son todos gaseosos.
Las aleaciones, que son disoluciones sólidas formadas por dos o más elementos químicos de los cuales al menos uno es un metal. Es el caso del bronce, el acero o el latón. Todos sus componentes son sólidos.
Ideas claras
En una disolución, el disolvente es el componente que se encuentra en mayor cantidad en la disolución. El resto de sustancias son los solutos.
5.1. Cálculo de concentracionesPara trabajar con las disoluciones suele ser necesario conocer la proporción de soluto y disolvente, es decir, necesitamos conocer su concentración.
La concentración de una disolución nos indica la cantidad de soluto presente en una cantidad dada de disolvente o de disolución.
5.1.1. Tanto por ciento en masaHay muchas maneras de expresar una concentración, pero una de las más sencillas y utilizadas es el tanto por ciento en masa o porcentaje en masa:
El tanto por ciento en masa o porcentaje en masa de un soluto en una disolución es la masa de soluto que se encuentra disuelta en 100 unidades de masa de disolución. Si utilizamos el gramo (g) como unidad de masa:
No es obligatorio trabajar en gramos. Tan solo hay que tener cuidado y utilizar las mismas unidades de masa para numerador y denominador.
Puesto que se trata de un porcentaje, el resultado no tendrá unidades.
EJERCICIO RESUELTO
Para fabricar un anillo de plata de ley 925, un joyero emplea 15,73 g de plata pura y 1,27 g de cobre. Calcula el tanto por ciento en masa de soluto en dicha aleación.
En primer lugar, debemos reconocer cuál es el soluto y cuál el disolvente en esta disolución (aleación):
Soluto → cobre (en menor proporción)
Disolvente → plata (en mayor proporción)
A continuación, calculamos la masa de disolución a partir de los datos del problema:
m (soluto) = 1,27 gm (disolvente) = 15,73 gm (disolución) = m (soluto) + m (disolvente) = 1,27 g + 15,73 g = 17 g
Por último, sustituimos en la expresión del tanto por ciento en masa
Por tanto, la conocida plata de ley 925 o plata de 1ª ley contiene siempre un 92,5 % de plata pura y un 7,5 % de otro metal, generalmente cobre, como en este caso.
5.1.2. Concentración en masaOtra de las formas más comunes de expresar una concentración relaciona la cantidad de soluto con el volumen de la disolución:
La concentración en masa (g/L) de un soluto en una disolución indica la masa de soluto (en gramos) que se encuentra disuelta en cada litro de disolución:
Recuerda la relación existente entre unidades de capacidad y de volumen:
Si construimos un cubo de 1 dm de lado y lo llenamos de líquido hasta el borde, el volumen de líquido que contiene es de 1 L.
Por tanto:
1 dm 3 equivale a 1 L
Ideas claras
La concentración de una disolución nos indica la cantidad de soluto que hay en cierta cantidad de dicha disolución.
Hay varias formas de expresar la concentración: en porcentaje en masa y en g/L.
EJERCICIO RESUELTO
Un estudiante necesita preparar una disolución alcohólica de yodo disolviendo 15 g de yodo en alcohol, hasta conseguir un volumen final de disolución de 250 mL.
Al igual que en el ejercicio resuelto anterior, identificamos, en primer lugar, cuál es el soluto y cuál el disolvente:
Soluto → yodo (en menor proporción)
Disolvente → alcohol (en mayor proporción)
A continuación, puesto que ya conocemos los gramos de soluto (15 g), debemos calcular el volumen de disolución en litros:
m (soluto) = 15 gV (disolución) = 250 mL = 0,25 L
Por último, sustituimos en la expresión de la concentración en masa:
Por tanto, la conocida plata de ley 925 o plata de 1ª ley contiene siempre un 92,5 % de plata pura y un 7,5 % de otro metal, generalmente cobre, como en este caso.
5.2. Preparación de disoluciones
El suero fisiológico es una disolución de cloruro de sodio (NaCl, también conocido como sal común) en agua al 0,9 % en masa que se usa mucho en los hospitales. ¿Sabrías preparar 100 g de este suero? (considera que la densidad del suero es igual a la del agua destilada).
El procedimiento consta de los siguientes pasos:
Calcular la masa de soluto (NaCl) que necesitamos: para ello, solo tenemos que pensar que un 0,9 % de soluto significa que, por cada 100 g de disolución (suero), hay 0,9 g de NaCl.
Pesar la masa de NaCl (0,9 g) con una balanza digital, empleando un vaso de precipitados.
Añadir un poco de agua destilada al vaso de precipitados (en este caso, bastaría con unos 20 mL); agitar bien con una varilla de vidrio hasta disolverlo por completo.
Con la ayuda de un embudo, echar la disolución que se acaba de obtener en un matraz aforado del volumen que necesitamos (100 mL). Enjuagar el vaso de precipitados con un poco más de agua al menos un par de veces, para arrastrar los restos de NaCl que pudieran quedar en él.
Añadir agua al matraz hasta acercarnos a la marca de enrase. El volumen que falte para llegar exactamente a esa marca lo añadiremos con un cuentagotas, para no pasarnos. Poner el tapón al matraz aforado y agitar bien el contenido.
5.3. Las disoluciones y la teoría cinético-molecular
Pero entonces, ¿cómo explicaría la teoría cinética la formación de una disolución?
Cuando se mezclan dos sustancias formando una disolución, las partículas del sólido abandonan sus posiciones originales y se distribuyen entre las del disolvente; de esta manera, las partículas de soluto pasan a ocupar posiciones en las que antes solo había partículas de disolvente.
Ideas claras
En el proceso de disolución, las partículas de soluto se dispersan entre las de disolvente.
