Disoluciones Químicas, Factores de Solubilidad y Unidades de Concentración
Componentes de una disolución: soluto y solvente
Al terminar vas a poder distinguir el soluto del solvente incluso cuando el soluto está en mayor cantidad, clasificar una disolución por el estado de sus componentes, y explicar por qué el agua disuelve tantas cosas.
Qué es una disolución
Una disolución es una mezcla homogénea de dos o más sustancias: su composición es uniforme, y las partes no se distinguen ni al microscopio.
Por qué no se distinguen, que es la definición de fondo: las partículas del soluto están dispersas a nivel molecular o iónico, mezcladas entre las del solvente. No hay grumos ni trozos pequeños: hay moléculas o iones sueltos entre moléculas de solvente.
De ahí salen sus tres propiedades:
- Es transparente —aunque tenga color—, porque las partículas son demasiado pequeñas para desviar la luz.
- No sedimenta: por más que la dejes quieta, el soluto no se va al fondo.
- No se separa con un filtro: las partículas pasan por cualquier poro.
Los dos componentes
Soluto: la sustancia que se disuelve. Suele estar en menor cantidad.
Solvente o disolvente: la sustancia que disuelve. Suele estar en mayor cantidad, y es la que impone el estado físico de la disolución.
Y acá está el criterio que hay que usar cuando el «suele» falla, porque el examen pone justamente ese caso:
El solvente es el que conserva su estado físico en la disolución; el soluto es el que cambia de estado o se dispersa en el otro.
Ejemplo: en un alcohol de 70°, hay más alcohol que agua. Y sin embargo, si los dos son líquidos, se toma como solvente al que está en mayor proporción. Pero en un refresco hay muchísima más agua que CO₂, y el CO₂ —que es un gas— es claramente el soluto: se dispersó en el agua y la disolución sigue siendo líquida.
La regla práctica: si los componentes están en estados distintos, el solvente es el que conserva su estado; si están en el mismo estado, el solvente es el que está en mayor cantidad.
Tipos de disolución según el estado
El estado de la disolución lo da el solvente.
| Solvente | Soluto | Ejemplo |
|---|---|---|
| Líquido | sólido | sal en agua, azúcar en café |
| Líquido | líquido | alcohol en agua, vinagre |
| Líquido | gas | CO₂ en un refresco, oxígeno disuelto en el mar |
| Sólido | sólido | aleaciones: bronce, acero, oro de 18 quilates |
| Gaseoso | gas | el aire: nitrógeno, oxígeno, argón, CO₂ |
Dos de esos casos sorprenden y por eso se preguntan:
- El aire es una disolución. Es una mezcla homogénea de gases: 78 % nitrógeno, 21 % oxígeno y el resto en pequeñas proporciones. El solvente es el nitrógeno, por ser el mayoritario.
- El bronce y el acero son disoluciones sólidas. El enlace metálico admite átomos de otro tamaño metidos en la red sin romperse, y el resultado es una mezcla homogénea a escala atómica.
Por qué el agua disuelve tantas cosas
Al agua se le dice el disolvente universal, y la razón está en su forma.
La molécula de agua es angular y sus enlaces O–H son polares: el lado del oxígeno queda parcialmente negativo y el de los hidrógenos parcialmente positivo. Como la forma es asimétrica, esos polos no se cancelan: el agua es una molécula polar.
Y una molécula polar es un imán diminuto, con sus dos extremos. Eso le permite dos cosas:
- Rodear iones y separarlos de su cristal. El lado negativo del agua rodea al Na⁺ y el positivo al Cl⁻; cada ion queda envuelto en una capa de moléculas de agua, lejos de sus vecinos. Así se disuelve la sal, y a ese proceso se le llama solvatación o hidratación.
- Atraer otras moléculas polares, como el azúcar o el alcohol, por sus propios polos.
«Universal» es una exageración, y conviene saber por qué: el agua no disuelve el aceite ni la gasolina, que son apolares — sus moléculas no tienen polos que el agua pueda agarrar. De ahí la regla del tema:
Lo semejante disuelve a lo semejante. Polar disuelve polar e iónico; apolar disuelve apolar.
Y por eso el jabón funciona: su molécula tiene un extremo polar y otro apolar, así que puede agarrar la grasa por un lado y el agua por el otro. Es el intermediario entre dos mundos que no se mezclan.
Disolución, coloide y mezcla heterogénea
| Disolución | Coloide | Mezcla heterogénea | |
|---|---|---|---|
| Partícula | molecular o iónica | intermedia | grande y visible |
| Aspecto | transparente | turbio | se ven las partes |
| Sedimenta | no | no | sí |
| Se filtra | no | no | sí |
| Ejemplo | agua con sal | leche | agua con arena |
Ejemplos resueltos
1. En el agua de mar, ¿cuál es el soluto y cuál el solvente? El agua es el solvente —está en mucha mayor cantidad y es líquida—; las sales disueltas son el soluto.
2. En el aire, ¿cuál es el solvente? El nitrógeno, con el 78 %. El oxígeno y los demás gases son solutos.
3. Un suero de glucosa al 5 % es transparente y no sedimenta. ¿Qué tipo de mezcla es? Una disolución: la transparencia y la ausencia de sedimento dicen que las partículas son moleculares.
4. ¿Por qué el aceite no se disuelve en agua? Porque el aceite es apolar y el agua es polar. Las moléculas de agua se atraen tanto entre sí —por puentes de hidrógeno— que no les conviene abrirse para dejar entrar una molécula que no les ofrece ningún polo con qué unirse.
Los errores que más se cobran
- Decir que el soluto siempre está en menor cantidad. Es lo habitual, no la definición. El criterio firme es quién conserva su estado.
- Creer que una disolución tiene que ser líquida. El aire es gaseosa y el bronce, sólida.
- Confundir disolución con mezcla heterogénea. La disolución es transparente y no sedimenta.
- Decir que el agua disuelve todo. No disuelve lo apolar: aceite, gasolina, grasa.
- Creer que el soluto «desaparece». Sigue ahí, disperso: por eso el agua con sal pesa lo que pesaban el agua y la sal juntas.
- Confundir disolver con reaccionar. Al disolver sal en agua no hay reacción química: se puede recuperar la sal evaporando el agua.
Clave de análisis
Una disolución es una mezcla homogénea donde el soluto está disperso a nivel molecular o iónico, y de eso salen sus tres señales: transparente, no sedimenta, no se filtra. Para decir quién es quién, usá el criterio firme y no el habitual: el solvente es el que conserva su estado físico, y solo cuando los dos están en el mismo estado manda la cantidad. Acordate de que el estado de la disolución lo pone el solvente, y por eso el aire es una disolución gaseosa y el bronce una sólida. Y la regla que explica qué se disuelve en qué es una sola: lo semejante disuelve a lo semejante — el agua, por ser polar y angular, rodea iones y moléculas polares, y por eso mismo no puede con el aceite.