Solución, Características, Tipos, Solubilidad, Propiedades, Líquido

En química, una solución es una mezcla homogénea compuesta de una sola fase. En una mezcla de este tipo, un soluto es una sustancia disuelta en otra sustancia, conocida como un disolvente. El disolvente significa la disolución. La solución más o menos toma las características del disolvente incluyendo su fase, y el disolvente es comúnmente la fracción principal de la mezcla. La concentración de un soluto en una solución es una medida de la cantidad de soluto que se disuelve en el disolvente.

Características

  • Una solución es una mezcla homogénea.
  • Una solución es un sistema de una sola fase.
  • Las partículas de soluto en la solución no puede ser visto por el ojo desnudo.
  • La solución no permite el haz de luz se disperse.
  • Una solución es estable.
  • El soluto de la solución no se puede separar por filtración.

Tipos

Medios homogéneos que los componentes de la mezcla forman una sola fase. Las propiedades de la mezcla se pueden distribuir de manera uniforme a través del volumen, pero sólo en ausencia de fenómenos de difusión o después de su finalización. Por lo general, la sustancia presente en la mayor cantidad se considera el disolvente. Los disolventes pueden ser gases, líquidos o sólidos. Uno o más componentes presentes en la solución que no sea el disolvente se llaman solutos. La solución tiene el mismo estado físico como el disolvente.

Gas

Si el disolvente es un gas, sólo gases se disuelven bajo un conjunto dado de condiciones. Un ejemplo de una solución gaseosa es aire. Dado que las interacciones entre las moléculas desempeñan prácticamente ningún papel, los gases diluidos forman soluciones más triviales. En parte de la literatura, ni siquiera se clasifican como soluciones, pero dirigidas en forma de mezclas.

Líquido

Si el disolvente es un líquido, a continuación, gases, líquidos y sólidos pueden ser disueltos. He aquí algunos ejemplos:

  • Gas en líquido:

    • El oxígeno en el agua
    • El dióxido de carbono en agua - un ejemplo menos sencilla, porque la solución se acompaña de una reacción química. Tenga en cuenta también que las burbujas visibles en el agua carbonatada no son el gas disuelto, pero sólo una efervescencia de dióxido de carbono que ha salido de la solución; el propio gas disuelto no es visible ya que se disuelve en un nivel molecular.

  • Líquido en líquido:

    • La mezcla de dos o más sustancias de la misma química pero diferentes concentraciones para formar una constante.
    • Las bebidas alcohólicas son básicamente soluciones de etanol en agua.

  • Sólido en un líquido:

    • La sacarosa en agua
    • El cloruro de sodio o cualquier otra sal en el agua, que forma un electrolito: Al disolver, se disocia en iones de sal.

Contraejemplos se proporcionan por mezclas líquidas que no son homogéneos: coloides, suspensiones, emulsiones no se consideran soluciones.

Los fluidos corporales son ejemplos de soluciones líquidas complejas, que contienen muchos solutos. Muchos de estos son electrolitos, ya que contienen iones de soluto, tales como el potasio. Por otra parte, contienen moléculas de soluto como el azúcar y la urea. El oxígeno y el dióxido de carbono también son componentes esenciales de la química de la sangre, donde los cambios significativos en las concentraciones pueden ser un signo de una enfermedad o lesión grave.

Sólido

Si el disolvente es un sólido, a continuación, gases, líquidos y sólidos se pueden disolver.

  • Gas en sólidos:

    • El hidrógeno se disuelve bastante bien en metales, especialmente en paladio; esto se estudió como un medio de almacenamiento de hidrógeno.

  • Líquido en sólido:

    • El mercurio en oro, formando una amalgama
    • Hexano en cera de parafina

  • Sólidos en sólidos:

    • Acero, básicamente, una solución de átomos de carbono en una matriz cristalina de átomos de hierro.
    • Las aleaciones como bronce, y muchos otros.
    • Los polímeros que contienen plastificantes.

Solubilidad

La capacidad de un compuesto para disolver en otro compuesto se llama solubilidad. Cuando un líquido se puede disolver completamente en otro líquido de los dos líquidos son miscibles. Dos sustancias que no pueden mezclarse para formar una solución se llaman inmiscibles.

Todas las soluciones tienen una entropía positiva de la mezcla. Las interacciones entre diferentes moléculas o iones pueden ser favorecidos energéticamente o no. Si las interacciones son desfavorables, a continuación, la energía libre disminuye al aumentar la concentración de soluto. En algún punto de la pérdida de energía es mayor que el aumento de entropía, y no hay más partículas de soluto puede ser disuelto, la solución se dice que está saturado. Sin embargo, el punto en el que una solución puede ser saturado puede cambiar significativamente con diferentes factores ambientales, tales como temperatura, presión, y la contaminación. Para algunas combinaciones de soluto-disolvente una solución sobresaturada se puede preparar mediante el aumento de la solubilidad para disolver más soluto, y luego bajarlo.

Por lo general, cuanto mayor es la temperatura del disolvente, más de un soluto sólido dado que se puede disolver. Sin embargo, la mayoría de los gases y algunos compuestos exhiben solubilidades que disminuyen con el aumento de la temperatura. Este tipo de comportamiento es un resultado de una entalpía exotérmica de la solución. Algunos tensioactivos presentan este comportamiento. La solubilidad de los líquidos en líquidos es generalmente menos sensible a la temperatura que la de sólidos o gases.

Propiedades

Las propiedades físicas de los compuestos, tales como punto de fusión y el cambio del punto de ebullición cuando se añaden otros compuestos. En conjunto, se denominan propiedades coligativas. Hay varias maneras de cuantificar la cantidad de un compuesto disuelto en los otros compuestos llamados colectivamente concentración. Los ejemplos incluyen molaridad, fracción molar, y partes por millón.

Las propiedades de las soluciones ideales se pueden calcular por la combinación lineal de las propiedades de sus componentes. Si tanto soluto y disolvente existen en cantidades iguales, los conceptos de "soluto" y "disolvente" se vuelven menos importantes, pero la sustancia que se utiliza más a menudo como un disolvente normalmente se designa como disolvente.

Líquido

En principio, todos los tipos de líquidos pueden comportarse como disolventes líquidos: gases nobles, metales fundidos, las sales fundidas, redes covalentes, fundidos y líquidos moleculares. En la práctica de la química y de la bioquímica, la mayoría de los disolventes son líquidos moleculares. Se pueden clasificar en polar y no polar, en función de si sus moléculas poseen un momento dipolar eléctrico permanente. Otra distinción es si sus moléculas pueden formar enlaces de hidrógeno. El agua, el disolvente más comúnmente utilizado, es a la vez polar y sostiene enlaces de hidrógeno.

Las sales se disuelven en disolventes polares, formando iones positivos y negativos que son atraídos a los extremos positivos y negativos de la molécula de disolvente, respectivamente. Si el disolvente es agua, la hidratación se produce cuando los iones de soluto cargadas se convierten rodeado por moléculas de agua. Un ejemplo típico es agua salada acuosa. Tales soluciones se denominan electrolitos.

Para solutos no iónicos, la regla general es: lo semejante disuelve similares.

Solutos polares se disuelven en disolventes polares, formando enlaces polares o enlaces de hidrógeno. A modo de ejemplo, todas las bebidas alcohólicas son soluciones acuosas de etanol. Por otro lado, los solutos no polares se disuelven mejor en disolventes no polares. Ejemplos son hidrocarburos tales como el aceite y la grasa que fácilmente mezclar uno con el otro, mientras que ser incompatible con agua.

Un ejemplo para la inmiscibilidad de aceite y agua es una fuga de petróleo de un buque tanque dañado, que no se disuelve en el agua de mar, sino más bien flota en la superficie.

Preparación a partir de los ingredientes constitutivos

Es una práctica común en los laboratorios para hacer una solución directamente a partir de sus ingredientes constituyentes. Hay tres casos en el cálculo práctico:

  • Caso 1: se da cantidad de volumen de disolvente.
  • Caso 2: La cantidad de masa de soluto se da.
  • Caso 3: La cantidad de volumen de solución final se da.

 En las siguientes ecuaciones, A es disolvente, soluto es B, y C es la concentración. Contribución volumen de soluto se considera a través del modelo solución ideal.

  • Caso 1: La cantidad de volumen VA disolvente se da. Masa de soluto mB = C VA dA /
  • Caso 2: La cantidad de masa mB soluto se da. Volumen de disolvente VA = mB
  • Caso 3: Se da cantidad de volumen de la solución final, Vt. Soluto masa mB = C Vt/100, el volumen de disolvente VA = mB
  • Caso 2: la masa de soluto se sabe, VA = mB 100/C
  • Caso 3: volumen de la solución total se sabe, la misma ecuación como caso 1 - VA = Vt; mB = C VA/100

 Ejemplo: Hacer 2 g/100 mL de solución de NaCl con 1 L de agua agua. La densidad de la solución resultante se considera que es igual a la del agua, declaración que sostiene especialmente para las soluciones diluidas, por lo que no se requiere la información de densidad. mB = C VA = x 1.000 = 20 g