Conducción, convección y radiación

El calor es un tipo de energía que se transmite desde los cuerpos que se hallan a mayor temperatura a los que se encuentran a menor temperatura. Son 3 los mecanismos por los que el calor es transferido, estos son: la conducción, la convección y la radiación.

Conducción Convección Radiación
Definición Consiste en la transmisión de calor entre dos materiales a través del contacto directo entre ellos. La transferencia ocurre desde el material más caliente hacia el más frío. Consiste en la transferencia de calor a través de las partículas de los fluidos. La transferencia ocurre desde el fluido más caliente hasta el más frío. Es el calor emitido por un cuerpo. Para que ocurra la transferencia no es necesario el contacto, basta que un objeto esté mas caliente que otro y transfiera el calor a través de ondas.
Función principal Transmisión de calor. Transmisión de calor. Transmisión de calor.
¿Ocurre transferencia de energía? Sí. Sí. Sí.
Ocurre a través de…  Sólidos. Líquidos o gases. Ondas electromagnéticas o fotones.
¿Es necesario el contacto entre los materiales? Sí. Sí. No.
Ejemplo

 

CAPÍTULO 14 / TEMA 3

El sistema solar y sus planetas

En la diversidad del universo y sus galaxias se encuentra un complejo sistema formado por una estrella central y una serie de cuerpos que giran a su alrededor. El más destacado es nuestro sistema solar, que se compone por el Sol, ocho planetas y otros objetos astronómicos.

¿CÓMO ESTÁ FORMADO EL SISTEMA SOLAR?

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Se denomina sistema solar al sistema planetario en el que los planetas y demás objetos astronómicos giran alrededor de una única estrella denominada Sol. Nuestro planeta forma parte de este sistema y, en conjunto con Mercurio, Venus y Marte, forman los llamados planetas terrestres o interiores, que son los más cercanos al Sol y se encuentran constituidos por material rocoso y metal. También existen planetas denominados gigantes gaseosos o planetas exteriores, que tienen mayor masa que los planetas terrestres y están formados por hielo y gases.

¿Qué es un planeta?

Es un astro que se caracteriza por girar alrededor del una estrella y reflejar su luz. Los planetas del sistema solar se formaron hace más de 4.500 millones de años, cuando atraían toda la materia que tenían a su alrededor. Por este motivo se encuentran solos en las órbitas y no existen otros restos de materia que giren en las mismas.

¿Qué se encuentra en el sistema solar?

El sistema solar está formado por ocho planetas: 4 planetas terrestres que orbitan entre el Sol y el cinturón de asteroides (Mercurio, Venus, Tierra y Marte) y 4 planetas externos que orbitan más allá del cinturón de asteroides (Júpiter, Saturno, Urano y Neptuno). Además existen algunos satélites, cometas y meteoros.

¿De qué están hechos los planetas?

EL SOL

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El Sol es la estrella que se encuentra en el centro de un sistema complejo y perfectamente articulado; en torno a él giran ocho planetas, asteroides, meteoritos, cometas, polvo y gas interplanetario. Esta estrella logra dominar todo el sistema gracias a su fuerza de gravedad, que lo mantiene unido y a la vez provoca que giren a su alrededor los astros que lo forman. Se calcula que contiene combustible para 5.000 millones de años más.

El Sol juega un papel importante en la vida, porque además de proporcionar la energía que requiere también impone su ritmo.

Su luz tiene la capacidad de llegar a la Tierra en 8 minutos, es decir, en ese tiempo recorre más de 100 mil millones de kilómetros. Gracias a esa luz se sustentan distintas formas de vida en la Tierra, por lo que es esencial en el proceso de fotosíntesis que realizan la mayoría de las plantas para vivir. Por otro lado, la energía solar es la que determina el clima de la Tierra.

El solsticio y el equinoccio son dos eventos que marcan el comienzo del verano y el comienzo del invierno, respectivamente. Se generan por la inclinación de la Tierra respecto al Sol. El eje de rotación de la Tierra presenta una inclinación de 23,5° y hace que a medida que gira alrededor del Sol, ciertas zonas reciban más iluminación que otras.
Eclipse solar

Un eclipse solar consiste en el oscurecimiento total o parcial del Sol que se origina cuando desde la Tierra se observa que la posición de la Luna se interpone entre el Sol y ella para proyectar su sombra en una parte de la superficie terrestre. De este modo, un determinado punto de la Tierra puede estar inmerso en el cono de sombra o en el cono de penumbra.

¿Qué es la magnetosfera?

Es una capa magnética invisible, la cual es producida por el campo magnético interno de la Tierra. Básicamente, su función es proteger al planeta de la radiación y el plasma.

 

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PLANETAS INTERNOS O ROCOSOS

Mercurio

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Es el planeta más cercano al Sol. Es un planeta rocoso que no posee satélites naturales, o mejor dicho, no se han observado. Como todo planeta o cuerpo celeste realiza movimientos de rotación (sobre su propio eje) y traslación (alrededor del Sol).

Datos básicos

Diámetro: 4.879 km

Densidad: 5.427 kg/m3

Velocidad media orbital: 47,4 km/s

Temperatura media en la superficie: 167 °C

Número de lunas: 0

Distancia al Sol: 57,9 millones de km

 

Comparación de tamaño del planeta Mercurio con el planeta Tierra.

Mercurio es tres veces más chico que la Tierra. Su superficie se compone principalmente de elementos metálicos pesados, y en menor cantidad, de silicatos livianos. Su núcleo es muy grande y parcialmente líquido, representa casi la totalidad de la masa del planeta y se compone de hierro. Su órbita es 2,6 veces más pequeña que la de la Tierra: Mercurio tarda 88 días en dar una órbita al Sol.

¿Sabías qué?
Mercurio hace su aparición indirectamente 13 veces cada siglo y los observadores desde la Tierra pueden verlo pasar en el disco del Sol, un evento conocido como tránsito.

Venus

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Es el segundo planeta más cercano al Sol y se ubica entre Mercurio y la Tierra. Los romanos le dieron el nombre de Venus en honor a la diosa del amor. Este planeta no tiene satélites naturales y es rocoso, similar a la Tierra en cuanto a su tamaño, masa y composición, aunque muy distinto en cuestiones térmicas y atmosféricas.

Datos básicos

Diámetro: 12.104 km

Densidad: 5.243 kg/m3

Velocidad media orbital: 35 km/s

Temperatura media en la superficie: 464 °C

Número de lunas: 0

Distancia al Sol: 108,2 millones de km

Las orbitas de los planetas que giran alrededor del Sol son elípticas. Sin embargo, la órbita de Venus es la que más se parece a una circunferencia. El periodo de rotación de Venus sobre su propio eje es muy lento y demora 243 días, mientras que su período de traslación alrededor del Sol es de 224 días y 17 horas.

Órbita de Venus.
¿Sabías qué?
Aunque el planeta Venus no está tan cerca del Sol como Mercurio, su atmósfera es más caliente porque atrapa mucho más calor del Sol al estar compuesta fundamentalmente por gases de invernadero, como el dióxido de carbono.
Comparación de tamaño del planeta Venus con el planeta Tierra.

Tierra

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Nuestro planeta Tierra es el tercero en orden de distancia al Sol. Es un planeta rocoso que cuenta con un único satélite: la Luna.

Datos básicos

Diámetro: 12.756 km

Densidad: 5.514 kg/m3

Velocidad media orbital: 29,8 km/s

Temperatura media en la superficie: 15 °C

Número de lunas: 1

Distancia al Sol: 149,6 millones de km

De los planetas que conforman nuestro sistema solar, sólo en la Tierra se comprobó que existe vida.

La corteza es la capa más externa de la Tierra y está compuesta por roca sólida. A continuación se localiza el manto, que está compuesto por rocas en estado sólido y líquido ricas en sílice. El manto es la capa más grande de la Tierra y constituye el 82 % del volumen terrestre. Por último, y en el centro de la Tierra, se encuentra el núcleo que está compuesto principalmente por hierro. Se diferencia en un núcleo externo en estado líquido y uno interno en estado sólido.

Estructura del planeta Tierra.

La atmósfera terrestre se localiza por encima de la corteza y se compone principalmente de nitrógeno (78 %), oxígeno (20 %), vapor de agua, anhídrido carbónico y gases nobles (2 %). Estructuralmente se divide en 5 capas. La tropósfera es la más cercana a la superficie y en ella ocurren los fenómenos meteorológicos más comunes (lluvias, vientos, etc.). La estratósfera está por encima de la troposfera y es el lugar donde se forma la capa de ozono. Luego sigue la mesósfera, y por arriba de ésta la ionósfera, también denominada termósfera, por la gran temperatura que tiene. Por último, se localiza la exósfera.

Movimientos del planeta Tierra

Rotación

Giro en torno a su propio eje.

Tiempo de rotación: 24 horas (1 día)

Traslación

Giro en torno al Sol.

Tiempo de traslación: 365,25 días

Luna: satélite natural

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La Luna es el único satélite natural de la Tierra, el quinto satélite más grande de nuestro sistema solar y el único que el hombre pudo pisar. Al igual que la Tierra y muchos de los astros, la Luna posee movimientos de rotación y traslación.

Cambios

La Tierra no siempre ha sido tan acogedora. Tiene aproximadamente 4.600 millones de años, lo cual representa un tercio de la edad del universo. A lo largo del tiempo ha cambiado mucho en apariencia, superficie y atmósfera.

 

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Marte

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Es el cuarto planeta de nuestro sistema solar en cercanía al Sol. También es conocido como el “planeta rojo” por sus colores. Los romanos atribuyeron su coloración con la sangre y lo llamaron como a su dios de la guerra.

Datos básicos

Diámetro: 6.792 km

Densidad: 3.933 kg/m3

Velocidad media orbital: 24,1 km/s

Temperatura media en la superficie: -65 °C

Número de lunas: 2

Distancia al Sol: 227,9 millones de km

La atmósfera de Marte está compuesta principalmente por dióxido de carbono y por una pequeña cantidad de nitrógeno. Su núcleo, al igual que el de los demás planetas rocosos, está compuesto de hierro, pero a diferencia de los anteriores, éste no se encuentra en estado líquido sino sólido.

Comparación de tamaño del planeta Marte con el planeta Tierra.
El hemisferio norte se caracteriza por la existencia de un gran abultamiento que contiene el complejo volcánico denominado Tharsis. Allí se encuentra el Monte Olimpo, el mayor del sistema solar.

PLANETAS EXTERNOS O GASEOSOS

Júpiter

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Es el planeta más grande del sistema solar, el quinto en cercanía al Sol y el primer planeta del grupo de los exteriores o gaseosos. Júpiter es once veces más grande que la Tierra. Los satélites naturales de Júpiter son más de 60, los más conocidos son Ganimedes, Calisto y Europa. Estos 4 satélites son los más grandes y fueron descubiertos por Galileo Galilei en 1610.

Datos básicos

Diámetro: 142.984 km

Densidad: 1.326 kg/m3

Velocidad media orbital: 13,1 km/s

Temperatura media en la superficie: -110 °C

Número de lunas: 67

Distancia al Sol: 778,6 millones de km

La composición de Júpiter es completamente gaseosa, a excepción del núcleo que es de hierro y rocas sólidas. La atmósfera de este planeta es similar a la del Sol, aunque su composición química es principalmente de hidrógeno y de helio.

Comparación de tamaño del planeta Júpiter con el planeta Tierra.
Anillos de Júpiter

A pesar de no ser tan notables como los anillos de Saturno, Júpiter cuenta con anillos que rodean el planeta y fueron descubiertos por la sonda estadounidense Voyager 1 en 1979. Los sistemas de anillos tienen tres estructuras distintas.

Gran Mancha Roja

La tempestad más distinguida de Júpiter es la que se conoce como la Gran Mancha Roja (del inglés Great Red Spot). La observación de este fenómeno meteorológico la realizó el científico inglés Robert Hooke en 1664 y fue descrita por el astrónomo y matemático italiano Giovanni Doménico Cassini en un periodo entre 1665 y 1713, quien la definió como una “mancha permanente”.

Saturno

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Es el sexto planeta del sistema solar y el segundo más grande, después de Júpiter. Es el único con un sistema de anillos que es visible desde nuestro planeta. Posee más de 60 satélites naturales; los más conocidos son Titán, Rea, Japeto, Dione, Tétis, Encélado, Mimas, Hyperion, Epimetéo y Jano.

Datos básicos

Diámetro: 120.536 km

Densidad: 687 kg/m3

Velocidad media orbital: 9,7 km/s

Temperatura media en la superficie: -140 °C

Número de lunas: 62

Distancia al Sol: 1.433,5 millones de km

La atmósfera de Saturno está compuesta principalmente de hidrógeno (93 %), helio (5 %) y metano (0,2 %). Su núcleo es de naturaleza rocosa, contiene, además, silicatos y metales como el hierro.

El período de rotación de Saturno es corto por su composición gaseosa y dura 10 horas y 40 minutos. Por otra parte, el período de traslación alrededor del Sol de este planeta es de 29 años y 167 días.

Comparación de tamaño del planeta Saturno con el planeta Tierra.
Anillos de Saturno

Fueron visualizados claramente por primera vez entre 1980 y 1981 gracias a las misiones Voyager 1 y 2 de la NASA. Cada uno recibió como nombre una letra del abecedario de acuerdo al orden de su descubrimiento. Los principales son el C, B y A. También se destaca una brecha que separa los anillos A y B, se llama División Cassini.

Urano

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Es el séptimo planeta del sistema solar y el tercero más grande. Es considerado un planeta “helado” ya que su temperatura media es de -195 °C. William Herschel descubrió Urano en 1781 con el uso del telescopio. Se caracteriza por presentar un color verde azulado.

Datos básicos

Diámetro: 51.118 km

Densidad: 1.271 kg/m3              

Velocidad media orbital: 6,8 km/s

Temperatura media en la superficie: -195 °C

Número de lunas: 27

Distancia al Sol: 2.872,5 millones de km

Urano es unas 4 veces más grande que nuestro planeta, lo que lo hace visible desde la Tierra. Sin embargo, por muchos años no se consideró un planeta debido a que tiene un brillo tenue y su movimiento es muy lento.

Comparación de tamaño del planeta Urano con el planeta Tierra.
Campo magnético de Urano

El campo magnético de Urano está inclinado. El eje magnético del planeta se encuentra inclinado casi 60° en relación al eje de rotación del planeta. También cuenta con un desplazamiento desde el centro en un tercio de radio del planeta.

El período de rotación de Urano es corto y dura 17 horas y 14 minutos. Mientras que el período de traslación alrededor del Sol es de 84 años, 7 días y 9 horas.
¿Sabías qué?
En 1977, los astrónomos y científicos en misiones espaciales descubrieron que Urano también presenta anillos. Hasta el momento se han identificado 13.

Neptuno

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Es el octavo planeta en distancia respecto al Sol. Neptuno es un planeta cuya composición es similar a la de Urano. Su atmósfera se compone de hidrógeno (84 %), helio (12 %) y metano (2 %). Su núcleo es rocoso, está compuesto por metales y silicatos, y recubierto por una costra helada.

Datos básicos

Diámetro: 49.528 km

Densidad: 1.638 kg/m3

Velocidad media orbital: 5,4 km/s

Temperatura media en la superficie: -200 °C

Número de lunas: 14

Distancia al Sol: 4.495,1 millones de km

Se han detectado hasta el momento 13 satélites naturales de Neptuno. Los más conocidos son Tritón, Larissa, Proteo y Galatea.

El período de rotación de Neptuno es de 16 horas y 7 minutos, y su período de traslación de 164 años, 280 días y 7 horas. Este planeta fue descubierto en 1846 y recién en el año 2011 completó una vuelta alrededor del Sol (un año) desde que fue hallado.

Comparación de tamaño del planeta Neptuno con el planeta Tierra.
Anillos de Neptuno

Neptuno tiene 5 anillos más oscuros que los de Urano y Júpiter, pero todavía no se conoce su composición. Algunos de estos anillos tienen nombre: el más externo es Adams y el más débil, pero más ancho, es Galle.

PLANETAS ENANOS

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Son cuerpos celestes que están en órbita alrededor del Sol. Tienen bastante masa para tener gravedad propia y superar las fuerzas rígidas de un cuerpo y así asumir una forma equilibrada hidrostática, es decir, redonda.

¿Planeta o planeta enano?: Diferencias

La diferencia entre un planeta y un planeta enano radica en que este último es incapaz de mantener su órbita libre de otros cuerpos celestes. Además, dicha órbita frecuentemente se cruza con la de otros elementos del sistema solar.

Plutón: planeta degradado

Plutón fue descubierto en 1930 por el astrónomo estadounidense Clyde Tombaugh (1906 – 1997). Su diámetro es mucho más pequeño que la Tierra (12.750 km) e incluso que la Luna (3.480 km). Además, cuenta con una forma poco ortodoxa de su órbita, cuya inclinación no es paralela a la de nuestro planeta, ni tampoco a los otros siete planetas del Sistema Solar.

¿Sabías qué?
La clasificación de planetas enanos fue creada en 2006 por la Unión Astronómica Internacional (IAU).

CINTURÓN DE ASTEROIDES

Los asteroides son una serie de cuerpos celestes de dimensiones reducidas que se mueven en órbitas de tipo planetario alrededor del Sol. El primero de ellos, Ceres, fue descubierto por el astrónomo italiano Giuseppe Piazzi en enero de 1801 y desde 2006 fue considerado un planeta enano. Hoy se conocen varios miles de asteroides, pero con seguridad existen centenares de miles.

El cinturón de asteroides se ubica entre los planetas Marte y Júpiter.

En general, estos cuerpos celestes describen órbitas ligeramente alargadas y estables que están situadas entre Marte y Júpiter: el conocido cinturón de asteroides.

¿Sabías qué?
Palas, el más grande del cinturón de asteroides (532 km), fue encontrado por Heinrich Wilhelm Olbers en marzo de 1802.
Los asteroides se ubican únicamente en el cinturón de asteroides.
A causa de sus pequeños tamaños (entre 500 km y 50 metros de diámetro aproximadamente), las fuerzas de gravitación internas son demasiado débiles para proporcionarles forma esférica, por lo que se cree que la mayoría de los asteroides tienen estructuras irregulares.
RECURSOS PARA DOCENTES

Artículo destacado “El Sol y sus explosiones”

Este artículo revela las características de las explosiones o erupciones del Sol en las que se libera una enorme cantidad de energía.

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Artículo destacado “Derivados de la investigación espacial”

Recurso descriptivo sobre algunos productos que se inventaron para llevar a cabo investigaciones espaciales y luego se adaptaron para la vida en la Tierra.

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Artículo destacado “Movimientos de la Tierra”

Este apartado da respuesta al por qué ocurren las estaciones del año y otros fenómenos a partir de los movimientos del planeta Tierra.

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Video “¿Cuál es la montaña más alta del sistema solar?”

Recurso audiovisual con datos de interés sobre grandes relieves en nuestro planeta y nuestro sistema solar.

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Planetas interiores y planetas exteriores

En la órbita del Sol hay ocho planetas. Los cuatro más cercanos se conocen como planetas interiores y los cuatro más lejanos son los planetas exteriores. Estos dos grupos están separados por el Cinturón de Asteroides, una región de miles de asteroides en la órbita del Sol entre Marte y Júpiter.

Planetas interiores Planetas exteriores
Otro nombre Planetas terrestres. Gigantes gaseosos.
Cercanía al Sol Más cerca. Más lejos.
¿Cómo es su órbita alrededor del Sol? Rápida. Lenta.
Tamaño Más pequeños. Más grandes.
El planeta más grande La Tierra. Diámetro de 12.756 km. Júpiter. Diámetro de 142.984 km.
El planeta más pequeño Mercurio. Diámetro de 4.880 km. Neptuno. Diámetro de 49.532 km.
Lunas Pocas o ninguna. Muchas.
Composición Estos planetas en gran parte están formados por rocas y metales pesados ​​como el hierro y el níquel. Estos planetas en gran parte están formados por gases.
Superficies Sólidas. No cuentan con superficies.
Densidad Mayor. Menor.
Anillos No. Sí.
Ejemplos Mercurio, Venus, La Tierra y Marte. Júpiter, Saturno, Urano y Neptuno.

 

Formas físicas en que se presenta la materia

La materia puede presentarse en dos formas distintas: homogénea y heterogénea, según que sus propiedades y su composición sean las mismas en cualquier punto o cambien al pasar de un punto a otro. La homogeneidad, tal como se entiende en química, es, pues, homogeneidad respecto a la subdivisión.

En cambio, un material heterogéneo es una mezcla en la que cada porción homogénea de la misma constituye lo que se denomina una fase. Una roca de granito, por ejemplo, es un material heterogéneo en el que se pueden observar a simple vista distintos componentes: partículas pequeñas y oscuras de mica, cristales de cuarzo duros y transparentes, y cristales oblongos y grises de feldespato. Cada fase de una mezcla presenta distintas propiedades y la separación de las mismas puede en general realizarse por medios mecánicos.

Sustancia pura y disolución

Una sustancia pura o especie química es una fase homogénea de composición constante. Si la composición de una fase homogénea puede variar se habla de disoluciones. Las disoluciones pueden ser de distintos tipos, pero las más comunes son de un sólido en un líquido; por ejemplo, de sal común en agua.

La composición de una sustancia o cuerpo puro no varía con los cambios de estado. Así, el agua tiene la misma composición en forma de hielo, de agua líquida o de vapor. Si se varía la presión, la temperatura de fusión (o solidificación) de una sustancia pura también varía, pero tampoco en este caso cambia la composición del líquido (o sólido) que se obtiene. En cambio, la composición de una disolución sí varía con los cambios de estado o con los cambios de presión y temperatura. Por ejemplo, si se enfría una disolución en agua caliente de sal común, parte de la sal precipita, ya que la sal es más soluble en agua caliente que en agua fría.

 

Una disolución puede variar su composición luego de un cambio de estado.

Elementos y compuesto químicos

El agua y el azufre, por ejemplo, son sustancias puras, pero la primera es un compuesto y la segunda es un elemento o, en otras palabras, la molécula de agua está formada por dos átomos de distinto tipo (hidrógeno y oxígeno), mientras que la molécula de azufre está formada únicamente por átomos de azufre. Si sometemos el agua a cambios de estado, su composición no varía (es una sustancia pura), pero por medios químicos podemos descomponerla en hidrógeno y oxígeno, sus elementos constituyentes. Esto puede lograrse, por ejemplo, haciendo pasar vapor de agua sobre hierro calentado al rojo: el hierro extraerá el oxígeno de las moléculas de agua dando origen a la formación de un óxido de hierro, mientras que el hidrógeno quedará libre.

Con el azufre es imposible hacer algo así: podemos calentarlo y su molécula pasará de una forma (alotrópica) a otra, pero seguirá estando formada únicamente por átomos de azufre. También podemos intentar hacerlo reaccionar con otro elemento o con un compuesto, pero siempre tendremos lo mismo: azufre que no ha entrado en combinación o bien azufre que se ha combinado con otros elementos, nunca dos componentes distintos de esa sustancia que a la que llamamos azufre, por la simple razón de que se trata realmente de un elemento químico y, por lo tanto, está constituido por un único tipo de átomos.

Disoluciones

Las disoluciones o soluciones son sistemas formados de dos componentes: el disolvente y el soluto.

Se llama disolvente al componente más abundante, y soluto al que se halla en menor cantidad; sin embargo, en la práctica, en muchos casos no queda claramente delimitado cuál de los componentes es el soluto y cuál el disolvente.

En el lenguaje corriente, cuando se habla de disoluciones se suele hacer referencia a disoluciones de un soluto sólido en un disolvente líquido (casi siempre agua, con mucho el más común de los disolventes de sustancias inorgánicas), pero de hecho hay otros ocho tipos de disoluciones, ya que tanto el soluto como el disolvente pueden estar en estado sólido, líquido o gaseoso.

En una solución solo se distingue una fase de la materia.

La mayoría de las reacciones químicas se producen con las sustancias reaccionantes disueltas, y para el reconocimiento de una sustancia o la determinación de algunas de sus características a menudo es conveniente recurrir a su disolución. De ahí la gran importancia que posee su estudio. Por ahora sólo indicaremos que conviene distinguir entre disoluciones diluidas (poco soluto), concentradas (bastante cantidad de soluto) y saturadas (aquellas en que el disolvente no puede admitir más soluto). En disolución acuosa muchos compuestos se ionizan y entonces estas disoluciones son conductoras de la electricidad.

Disolventes fundamentales para el químico son: el agua, el agua destilada, los ácidos y bases inorgánicos, la bencina, el alcohol ordinario, la acetona, el éter, el sulfuro de carbono, etcétera.

Dispersiones coloidales

La distinción entre mezcla y disolución a partir de su homogeneidad o heterogeneidad es muy precisa en el ejemplo del granito y puede asimismo ser suficientemente precisa en el caso de las suspensiones. Un ejemplo de suspensión puede ser la de arena muy finamente pulverizada mezclada en agua: a diferencia de lo que ocurriría si se tratase de una disolución, la arena acaba por depositarse, aunque lo hará tanto más lentamente cuanto menores sean las partículas. La explicación de este diferente comportamiento estriba en que en una suspensión las partículas están constituidas por agrupaciones de un número muy grande de moléculas, mientras que en una disolución las partículas son moleculares.

Un caso menos evidente es el de las dispersiones coloidales, en las que las partículas tienen un tamaño que, aun siendo considerablemente superior al de las partículas en disolución, es muy inferior al de las partículas de las suspensiones, hasta el punto de que las partículas coloidales pasan a través de todos los filtros corrientes y no se depositan ni siquiera después de un período de reposo prolongado. Para fijar ideas, se puede afirmar que si el tamaño de las partículas es mayor que 0,2 (micras, siendo 1 = 10-3 mm) nos hallamos ante una suspensión; cuando está comprendido entre 0,2 y 1 m (milimicra, 10-6 mm), se trata de una dispersión coloidal, y si es menor que 1 m, se puede hablar propiamente de disolución. En el caso de las dispersiones coloidales, se habla de fase dispersa y de medio de dispersión, conceptos equivalentes a los de soluto y disolvente usados en el caso de las disoluciones. Como en el caso de las disoluciones, existen nueve tipos distintos de dispersiones coloidales, correspondientes a los tres posibles estados de la fase dispersa y del medio dispersante.

Separación de mezclas heterogéneas

En muchas ocasiones, tanto en el laboratorio como en la industria, se plantea la necesidad de separar los distintos componentes de una mezcla. Entre las distintas técnicas que se emplean con este fin cabe mencionar las siguientes:

  • Para separar sólidos de líquidos:
  • Separación por decantación, que consiste en dejar que el sólido acabe por depositarse en el fondo de un recipiente (en ocasiones, la decantación puede acelerarse por centrifugación);
  • Separación por filtración, en la que se utiliza un material (papel de filtro, porcelana porosa, etc.) que por el tamaño de sus poros permite el paso del líquido pero no el de las partículas sólidas;
  • Separación por centrifugación, basada en que las partículas en suspensión o en dispersión resultan afectadas por la fuerza centrífuga, con lo que tienden a escapar de la masa del líquido (esta técnica se emplea, por ejemplo, en la industria azucarera).
  • Para separar sólidos de sólidos:
  • Separación magnética, utilizable para extraer, por ejemplo, partículas de hierro o de otro metal ferromagnético de una mezcla;
  • Separación por levigación, que se basa en someter la mezcla a un chorro de agua, que arrastra con mucha mayor facilidad las partículas menos densas (se usa, por ejemplo, para separar una mezcla de arena y oro, aprovechando que este último es mucho más denso);
  • Separación por disolución, que puede usarse, por ejemplo, para extraer la sal de una mezcla de arena y sal: se añade agua, con lo que la sal se disuelve, y después, tras filtrar la disolución, el agua se evapora, con lo que la sal precipita.
  • Para separar líquidos inmiscibles:
  • Separación por centrifugación, según el principio ya explicado (también se emplea para la separación de emulsiones);
  • Separación por decantación, que en este caso suele hacerse usando un embudo de decantación, el cual, al abrir su llave, permite la salida del líquido de mayor densidad.

Separación de disoluciones

La separación de los diversos componentes de una disolución es más difícil que la de los componentes de una mezcla, ya que en este caso los medios puramente mecánicos no son efectivos y es preciso recurrir al calentamiento de la disolución para llevar a cabo la separación a partir del vapor:

  • Disolución de un sólido en un líquido: separación por evaporación, que se realiza calentando la disolución en una vasija abierta y poco profunda, con lo que, al irse evaporando el líquido, la disolución se va concentrando y, si se prosigue hasta la total evaporación del líquido, se obtiene el soluto precipitado.
  • Disolución de un líquido en otro: separación por destilación simple, aplicable cuando los puntos de ebullición de los dos líquidos son notablemente diferentes y en la que se procede calentando la disolución hasta una temperatura algo superior al punto de ebullición del líquido más volátil y condensando por enfriamiento el vapor recogido.
  • Disolución de varios líquidos en otro líquido: separación por destilación fraccionada, que se basa en que cada líquido tiene un punto de ebullición distinto; puede realizarse en una sola operación mediante las llamadas columnas de fraccionamiento, tal como se hace en el caso del petróleo crudo.
Proceso de destilación simple.