SUSTANCIAS PURAS, MEZCLAS Y DISOLUCIONES

Liceo 7 de Niñas. Departamento de Química
Guía de Apoyo Nº1 Unidad Disoluciones
DOCUMENTO DE APOYO PARA 3ºF-G-H-I
Para contestar la guía Nº1 de disoluciones.
SUSTANCIAS PURAS, MEZCLAS Y DISOLUCIONES
En muchas ocasiones has oído expresiones como “leche pura de vaca” o “el aire puro de las montañas” o “puro
jugo de fruta”, cuando se quiere señalar que algo es auténtico y puro. En cambio cuando se usan expresiones
como “con aditivos químicos”, sin duda te sugiere algo que es impuro y poco recomendable. Sin embargo, desde el
punto de vista científico, tales expresiones son algo confusas, ya que ni la leche de vaca, ni el aire, ni el jugo de
frutas son consideradas sustancias puras, pues contienen muchas sustancias químicas.
Un sistema material corresponde a una porción de materia que se considera de forma aislada para ser objeto de
estudio. Teniendo en cuenta su composición, los sistemas materiales pueden clasificarse en sustancias puras y
mezclas. Un ejemplo de sustancia pura es el oxígeno, la glucosa, el etanol....., pues están formadas por un solo
tipo de sustancias que mediante métodos físicos (decantación, filtración, destilación,…etc.) no se pueden
descomponer en otras sustancias más simples.
Un ejemplo de mezcla es la leche o el jugo de frutas, ya que se trata de un sistema material formado por dos o
mas sustancias cuya proporción es variable y que mediante métodos físicos podemos obtener dichos
componentes.
Las sustancias puras, a su vez, se pueden clasificar en elementos químicos y compuestos químicos, la primera es
una sustancia que no puede descomponerse en una más simple (ni por métodos físicos ni químicos) como por
ejemplo el cobre, el oxígeno molecular, el oro, etc. y que son constituyentes básicos de la materia y la segunda
son sustancias puras formadas por dos o más elementos, que pueden descomponerse en sus elementos mediante
métodos químicos, como por ejemplo el agua, dióxido de carbono, cloruro de sodio, etc.
Las mezclas están compuestas por una sustancia, que es el medio, en el que se encuentran una o más sustancias
en menor proporción. Se llama fase dispersante al medio y fase dispersa a las sustancias que están en él.
Las mezclas dependiendo de su composición pueden ser homogéneas y heterogéneas. Una mezcla heterogénea es
aquella en que las partículas de sus diferentes constituyentes se pueden distinguir a simple vista (o con la ayuda
de una lupa o microscopio ordinario) y en el que su composición, estructura o propiedades no se mantienen en
cualquier punto de su masa, pudiéndose percibir límites de separación entre regiones diversas.
Las mezclas heterogéneas se pueden agrupar en: emulsiones, suspensiones y coloides.
Emulsiones: Conformada por 2 fases líquidas inmiscibles. El diámetro de las partículas de la fase dispersa es
aproximadamente ≤ 0.005 mm. Ejemplo: agua y aceite, leche, mayonesa.
Suspensiones: Conformada por una fase sólida insoluble en la fase dispersante líquida, por lo cual tiene un
aspecto opaco. Las partículas dispersas son relativamente grandes.Ejemplo: Arcilla, tinta china (negro de humo y
agua), pinturas al agua, cemento.
Coloides o soles: Es un sistema heterogéneo en donde el sistema disperso puede ser observado a través de un
ultramicroscopio, el tamaño de las partículas del sistema disperso está entre 10 y 1000 Aº.
Según la afinidad de los coloides por la fase dispersante se denominan: Liofilos si tienen afinidad y Liofobos si
no la tienen. Cuando el medio dispersante es el agua se llaman Hidrófilos o Hidrófobos respectivamente.
La fase dispersa está constituida por partículas llamadas micelas, las cuales se hallan en continuo movimiento,
siguiendo trayectorias de zig-zag, a este fenómeno se le denomina Movimiento Browniano. Una propiedad óptica
de los coloides consiste en la difracción de los rayos de luz que pasan a través de una disolución coloidal (Efecto
Tyndall). Esto no ocurre si el rayo de luz atraviesa una solución verdadera.
En las mezclas homogéneas o disoluciones, sus componentes no pueden ser distinguidos (aire, salmuera,
bronce…). Cabe destacar que en una mezcla homogénea se presentan las mismas propiedades en cualquier parte
de ella.
II. LAS DISOLUCIONES
Un ejemplo típico de mezcla homogénea o disolución es el agua de mar. En ella se destaca un componente
mayoritario (el agua) y varios componentes minoritarios (sales disueltas). En cualquier disolución podemos
encontrarnos con un componente llamado “disolvente” (generalmente agua), que por norma general es el que está
en mayor proporción, mientras que el resto de los componentes se denominan “solutos”. Puede que la cantidad de
ambos componentes (soluto-solvente) sea parecida, en este caso será el solvente el que tenga mayor número de
propiedades físicas en común con la disolución final.
Tipos de Disoluciones
a) Considerando el estado del disolvente, se establece, el estado de la disolución, es decir si el solvente es
líquido, la disolución es líquida independiente del estado del soluto.
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b) En función de la proporción relativa de soluto y disolvente:
b.1) Disolución diluida: cuando la proporción de soluto respecto al disolvente es muy pequeña
b.2) Disolución concentrada: si la proporción de soluto con respecto al disolvente es alta
b.3) Disolución saturada: cuando, a una determinada temperatura y cantidad de disolvente, la disolución no
admite más cantidad de soluto.
c) Según su comportamiento frente a la corriente eléctrica,
c.1) Disolución electrolítica cuando conduce la corriente eléctrica
c.2) Disolución no electrolítica cuando no conduce la corriente eléctrica.
Las sustancias que al disolverse en agua forman soluciones conductoras de la electricidad, se llaman electrolitos
y aquellas cuyas soluciones no conducen la corriente se llaman no electrolitos.
Los electrolitos pueden disolverse en agua total o parcialmente. Si se disuelven totalmente, se llaman
electrolitos fuertes, si solo se disuelven parcialmente, se llaman electrolitos débiles.
Los electrolitos fuertes se ionizan totalmente en el agua, mientras que los electrolitos débiles solo lo hacen
parcialmente
III. PROCESO DE DISOLUCIÓN
En la Teoría Cinético Molecular (TCM) los científicos suponen que las sustancias están formadas por partículas
(moléculas-átomos). Cuando un sistema está formado por una sustancia pura, entonces sólo habrá una clase de
partículas (átomos o moléculas), mientras que si el sistema es una mezcla, habrá al menos dos clases de
partículas.
Si tenemos un sólido (cristal) que se introduce en el seno de un líquido (agua), se produce un acercamiento de las
moléculas del líquido al sólido, primero rodeándolas y luego separando las partículas que forman la red cristalina
del sólido, debido a los intensos choques de las partículas del líquido con el sólido. Luego las partículas del cristal
se distribuyen entre las del agua, proceso que se ve favorecido con la agitación.
En este proceso, el volumen resultante de la mezcla no es aditivo, pues debido al reajuste de espacios entre las
distintas partículas del soluto y del disolvente, el volumen es inferior a la suma de ellos, pero la masa de la
disolución si es aditiva, es decir, es igual a la suma de las masas del soluto y del disolvente.
El NaCl (sal de mesa) puede disolverse fácilmente en agua. El NaCl es el soluto y el agua es el disolvente.
Las propiedades de la disolución que se forma al disolver un soluto cualquiera en un líquido, son distintas a las del
disolvente puro.
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Esquema de la disolución de un cristal iónico en
agua.
Esquema de la disolución de azúcar en agua.
IV. LA SOLUBILIDAD: DISOLUCIONES SATURADAS
En la siguiente cadena de sucesos se indica lo que ocurre a medida que se añade cantidades creciente de soluto a
un disolvente:
La máxima cantidad de una sustancia que se puede disolver en un volumen fijo de disolvente (generalmente
100cm3) a una temperatura determinada se llama solubilidad. La solubilidad en un determinado disolvente es una
propiedad característica de las sustancias.
Una disolución es saturada cuando a una temperatura determinada, no admite más soluto, es decir, si añadimos
un poco más de soluto, se depositará en el fondo del recipiente y no se disolverá. Entre los solutos más solubles,
se destacan las sales, sin embargo todas las sales no tienen la misma solubilidad. En general la solubilidad
aumenta con la temperatura (explicable a través del MCM) aunque no a todos los solutos afecta por igual.
Para ver cómo afecta la temperatura a la solubilidad se
construyen las curvas de solubilidad, las que permiten
obtener datos que no han sido medidos en un
laboratorio (interpolación) y por otro lado saber
qué ocurrirá cuando una disolución se enfría o se
calienta desde una temperatura a otra.
El factor determinante de la solubilidad es la
naturaleza del soluto y del solvente. Además de ello,
la temperatura y la presión también influyen en la
solubilidad de una sustancia.
La temperatura afecta la rapidez y el grado de
solubilidad. Al moverse las moléculas del solvente
rápidamente, debido al aumento de temperatura,
el soluto penetra más fácilmente y en mayor cantidad por entre las moléculas del solvente. Cuando el soluto es
un gas, al aumentar la temperatura la solubilidad disminuye, ya que las moléculas de los gases se escapan de la
solución.
El efecto de la variación de presión es prácticamente nulo sobre la solubilidad de sólidos y líquidos, pero es
grande sobre la solubilidad de los gases. A mayor presión, mayor es la solubilidad de un gas.
Las gaseosas son embotelladas a alta presión. Por eso cuando se destapan, el gas que está disuelto sale
produciendo burbujas.
El proceso de solubilidad de un sólido varía también con el tamaño de las partículas disueltas. Cuando más
pequeñas sean éstas, mayor es la solubilidad. La agitación durante el proceso facilita la disolución: permite
obtener más rápidamente una mezcla homogénea.
Una disolución puede estar formada por dos líquidos. Cuando un líquido se disuelve en otro se dice que son
miscibles. Cuando no se mezclan, son inmiscibles, como por ejemplo el agua y el aceite. Unos pocos líquidos son
miscibles sin importar las proporciones en las que se mezclen; un ejemplo es el agua y el etanol. Se dice que
estos líquidos son completamente miscibles. En la mayoría de los líquidos existe un límite para la cantidad de uno
que se disuelve en el otro, éstos son parcialmente miscibles.
V. PREPARACIÓN DE UNA DISOLUCIÓN
Para preparar una disolución debemos conocer en primer lugar la concentración de la misma, para poder realizar
los cálculos oportunos. Debemos distinguir si el soluto es sólido o líquido:
Disolución de un soluto sólido en disolvente líquido: se masa la cantidad necesaria de soluto. Luego se disuelve en
un matraz aforado con una pequeña cantidad de disolvente (agitar). Por último se enrasa el matraz, añadiendo
más solvente.
Disolución de un soluto líquido en disolvente líquido: se mide el volumen necesario de soluto con una pipeta
graduada; a partir de allí, el procedimiento es similar al anterior
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Una vez preparada la disolución, se guarda en un frasco con tapón y se etiqueta correctamente, indicando la
composición, su concentración y la fecha de preparación.
Extraído de documento Prof. Rafael Gonzalez
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