CAPÍTULO 3 / TEMA 2

Sistemas homogéneos

Cuando un sistema posee las mismas propiedades intensivas en toda su masa, significa que es un sistema homogéneo. Un sistema homogéneo cuenta con una sola fase. En estos sistemas generalmente se debe aplicar mayor energía o calor para lograr separar las sustancias que lo conforman.

Aire fresco

 

El aire que respiramos es un sistema homogéneo, es una mezcla de distintos gases como el oxígeno, el nitrógeno, el argón, el helio y el dióxido de carbono.

SOLUCIONES

Las soluciones son sistemas materiales homogéneos compuestos por uno o más solutos disueltos en un solvente determinado.

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El soluto es el componente de la solución que se encuentra en menor proporción y se disuelve en el solvente, en tanto, el solvente es el que se encuentra en mayor proporción y tiene la capacidad disolver el soluto. El agua es el solvente más conocido y empelado a nivel mundial.

Solvente universal

 

El agua es conocida como el solvente universal, es capaz de disolver una gran cantidad de compuestos, además no es tóxica y su manipulación no conlleva ninguna peligrosidad. Encabeza la lista de los denominados solventes verdes o sostenibles, cada vez más importantes para la industria y la ciencia.

 

Sin embargo, el agua no es capaz de disolver todos los compuestos que existen, por ejemplo, no puede disolver el aceite.

CLASIFICACIÓN DE LAS SOLUCIONES

Las soluciones se clasifican en función de la concentración en insaturadas, saturadas y sobresaturadas.

  • Solución insaturada: no alcanza la cantidad máxima posible de soluto para la presión y la temperatura dadas.
  • Solución saturada: es cuando la cantidad del soluto disuelto es la máxima que puede disolver el solvente en determinadas condiciones.
  • Solución sobresaturada: es aquella donde la cantidad de soluto es mayor a la máxima que puede ser disuelta en el solvente. Este tipo de soluciones suelen ser inestables ya que el soluto tiende a precipitar. Además, para lograr la completa disolución del soluto se utilizan temperaturas superiores a la del ambiente.
Solubilidad

 

Es la propiedad de las sustancias que nos indica qué tan solubles son en un solvente determinado a temperaturas y presiones específicas.

Las soluciones también pueden clasificarse en función al estado de agregación en el que se encuentran ambos compuestos En una disolución, tanto el soluto como el solvente pueden estar presentes en diferentes estados de agregación, ya sea sólido, líquido o gaseoso, por lo que en caso de que ambos estén en el mismo estado, se dice que el solvente es el componente que está en mayor cantidad y el otro componente sería el soluto.

¿Sabías qué?
Es posible encontrar soluciones con dos o más solutos. Este principio también se puede aplicar para los gases y los sólidos.

CONCENTRACIONES DE UNA SOLUCIÓN

La concentración puede expresarse cuantitativamente al establecer  diferentes relaciones porcentuales entre las cantidades de sustancias a través de unidades químicas y físicas conocidas como: masa (m), volumen (v) y cantidad de sustancia (n). Dentro de las formas de expresar la concentración de una sustancia tenemos:

  • Tanto por ciento masa sobre masa (%m/m): el porcentaje masa-masa se define como la unidad física que determina la concentración en gramos (g) de soluto contenidos en 100 g de solución.
  • Tanto por ciento volumen sobre volumen (%v/v): el porcentaje en volumen- volumen se define como la unidad física que determina la concentración en mililitros (ml) de soluto contenido en 100 ml de solución.
  • Tanto por ciento masa sobre volumen (%m/v): el porcentaje en masa- volumen se define como la unidad física que determina la concentración en gramos de soluto contenidos en 100 ml de solución.
  • Molalidad (m): es una magnitud que expresa el número de moles de soluto por kilogramo de solvente.
  • Molaridad (M): es una magnitud que expresa el número de moles de soluto por litro de solución.

SEPARACIÓN DE COMPONENTES EN SOLUCIÓN

Al ver una solución parece imposible que se puedan separar sus componentes, sin embargo, los componentes de una solución pueden aislarse a través del empleo de diferentes técnicas de separación, la utilización de cada una dependerá del tipo de solución y las características particulares de sus elementos.

Técnicas de separación.

Destilación

Puede ser simple o fraccionada.

  • Destilación simple: es una técnica empleada para separar dos líquidos con punto de ebullición diferente o un sólido disuelto en un líquido. El fundamento de esta técnica es la evaporación del componente más volátil de la solución seguida de una condensación del mismo, lo cual ocurre dentro de un sistema cerrado que se conoce como equipo de destilación.
  • Destilación fraccionada: se utiliza cuando se necesita separar una solución formada por dos líquidos de punto de ebullición muy cercanos. En la industria se emplea la destilación fraccionada para la fabricación de bebidas alcohólicas, la obtención de agua destilada y el fraccionamiento de los componentes del petróleo.

Cromatografía

Se utiliza para separar fluidos que pueden ser gases o líquidos. Este método de separación requiere de dos fases: una llamada fase móvil y la otra llamada fase fija o estacionaria. Las sustancias presentes en una mezcla son arrastradas a través de la fase estacionaria, generalmente representada por papel, y la fase móvil, que puede ser agua, alcohol u otro solvente.

Precipitación y cristalización

Es una técnica que se usa cuando la solución está sobresaturada. Esto provoca que el soluto se precipite y finalmente se cristalice. Cuanto más lentamente se produce la precipitación mejor se cristaliza, ya que los iones tendrán más tiempo para ordenarse y los cristales serán mayores.

Una de las formas de provocar la cristalización es evaporar el solvente hasta lograr la sobresaturación de la solución, luego se enfría para la formación de los cristales del soluto.

Extracción de sal

 

En la extracción de sal se induce la formación de los cristales de sal a partir de la evaporación del agua.

SOLUCIONES EN LA VIDA COTIDIANA

En nuestro entorno entramos en contacto con diversidad de objetos; algunos son sólidos, otros líquidos y otros gaseosos. Si bien parece que todos son diferentes, podemos decir que hay algo que tienen en común: todos se forman de materia.

El estudio de las soluciones tiene mucha importancia en diferentes aspectos de la vida cotidiana, como en la elaboración de medicamentos, de exámenes médicos, a nivel industrial para estudios del petróleo, en la industria de los metales, de bebidas, entre otros.

RECURSOS PARA DOCENTES

Enciclopedia Virtual “Soluciones”

Material audiovisual exclusivo para el uso docente, en el video el profesor detalla todos los elementos y características de las soluciones.

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