Ciencias naturales básicas



Las soluciones químicas. Clasificación y propiedades coligativas

Las soluciones químicas son mezclas homogéneas. En consecuencia, constan de una sola fase. Las soluciones están formadas, principalmente, por dos componentes llamados soluto y solvente o disolvente. Es importante tener en cuenta, que cuando se prepara una solución, lo que se está generando es un cambio físico. En otras palabras, es un proceso reversible que no altera las propiedades químicas de sus componentes. Además, los cambios de apariencia y de energía son poco notables. La importancia de las soluciones radica, entre otras cosas, en que la mayoría de las reacciones químicas ocurren cuando los reactivos están disueltos.

Componentes de las soluciones químicas

Solvente: Es el componente más abundante en una solución. El agua es un excelente disolvente de sustancias polares y algunas no polares.

Soluto: sustancia que se encuentra en menor proporción en una solución. Puede ser sólida, líquida o gaseosa. El soluto de una solución puede ser un elemento o un compuesto.

Solubilidad y concentración

La solubilidad hace referencia a la cantidad de soluto que es posible disolver en una cantidad establecida de solvente, bajo condiciones específicas de presión y temperatura. Puede tomarse como una propiedad física del soluto. Por ejemplo, la solubilidad del cloruro de sodio (NaCl) en agua, es de 35,9 gramos/100ml a 25°C. En otras palabras, en 100 mililitros de agua se pueden disolver fácilmente 35,9 gramos de esta sal. La solubilidad aumenta con el aumento de la temperatura en la mayoría de los casos.

La concentración es la relación cuantitativa entre la cantidad de soluto y la cantidad de solución. Las unidades de concentración, se dividen en físicas y químicas. La tabla 1 muestra las definiciones y fórmulas de las principales unidades de concentración.

Las soluciones químicas
Tabla 1.

Tipos de soluciones químicas

La clasificación de las soluciones se hace de acuerdo con su estado, con su concentración o con la naturaleza de sus componentes.

1 – Soluciones según su estado

De acuerdo con el estado, las soluciones pueden ser sólidas, líquidas o gaseosas. Una aleación o mezcla de metales, es una solución sólida. Por ejemplo, el bronce es una mezcla de cobre y estaño. Por otro lado, el aire es un ejemplo de solución gaseosa. El aire es una mezcla donde los componentes más abundantes son el nitrógeno y el oxígeno. Finalmente, el vinagre (mezcla de agua y ácido acético) es un ejemplo de solución líquida. Sin embargo, las más relevantes son las soluciones acuosas. Las soluciones acuosas son aquellas soluciones líquidas cuyo disolvente es el agua.

2 – Soluciones según su concentración

Teniendo en cuenta la concentración, las soluciones se clasifican en diluidas o insaturadas, saturadas o concentradas y sobresaturadas

Solución diluida o insaturada. Es aquella que contiene una cantidad de soluto muy bajo en comparación con la cantidad que el solvente puede disolver.

Solución concentrada o saturada. Aquella que tiene una cantidad de soluto aproximadamente igual a la cantidad que el soluto puede disolver.

Solución sobresaturada. Aquella que tiene una cantidad de soluto mayor que la cantidad que el solvente puede disolver. Quedará parte del soluto sin disolver.

3 – Soluciones según la naturaleza de sus componentes

De acuerdo con la naturaleza de sus componentes, las soluciones se clasifican en polares y no polares. Por lo general, un solvente polar disuelve sustancias polares y un solvente no polar, disuelve sustancias no polares.

Las soluciones polares también se llaman electrolíticas. Se caracterizan porque el soluto se disocia en el solvente liberando iones tanto positivos como negativos. Por ejemplo, el cloruro de sodio genera aniones de cloro Cl y cationes de sodio Na+. Además, este tipo de soluciones se caracteriza por permitir el paso de corriente eléctrica.

En las soluciones no polares, tanto soluto como solvente son no polares. En estas soluciones, el soluto no se disocia y no forma iones. Por lo tanto, no permiten el paso de electricidad. Por ejemplo, una solución de lubricante de motor y gasolina, es una solución no polar.

El agua, sin embargo, puede disolver algunas sustancias polares. El azúcar, por ejemplo, es una sustancia polar que se disuelve muy bien en agua.

Una sustancia polar está formada por enlaces iónicos que indican formación de iones o átomos con cargas eléctricas. La mayoría de las sales, ácidos e hidróxidos inorgánicos, son sustancias polares. Por otro lado, una sustancia no polar está formada por enlaces covalentes o moleculares. No hay interacción de cargas eléctricas. El yodo y el azufre, junto con la mayoría de los compuestos orgánicos, son sustancias no polares.

Propiedades coligativas

Son las propiedades físicas de una solución que dependen de la concentración. Hay que aclarar que dependen solo de la concentración de partículas de soluto y no de su identidad. Además, son medibles con más exactitud en soluciones diluidas. El químico francés François-Marie Raoult fue pionero en el estudio de las propiedades coligativas. Estas propiedades son:

Aumento del punto de ebullición: en soluciones cuyo soluto es no volátil, el punto de ebullición de la solución, aumenta con la concentración.

Descenso del punto de congelación: el punto de congelación de una solución, disminuye al aumentar la concentración.

Descenso de la presión de vapor: la presión de vapor disminuye con el aumento de la concentración.

Presión osmótica: Aumenta con la concentración de la solución.

Taller de lectura

  1. ¿Qué es una solución?
  2. ¿Cuáles son los componentes de una solución?
  3. Escriba las definiciones de soluto y solvente.
  4. ¿Qué es solubilidad? Escriba un ejemplo.
  5. Escriba la definición de concentración.
  6. Copie la tabla 1.
  7. ¿En qué estados pueden presentarse las soluciones?
  8. Escriba un ejemplo de una solución sólida, de una líquida y, también, de una solución gaseosa.
  9. ¿Cómo se llaman las soluciones cuyo solvente es el agua?
  10. Escriba las definiciones de solución insaturada, saturada y sobresaturada.
  11. ¿Qué es una solución polar? Escriba un ejemplo.
  12. ¿Qué es una solución no polar? Escriba un ejemplo.
  13. ¿A qué hacen referencia las propiedades coligativas?
  14. Defina cada una de las propiedades coligativas.