John Jairo Pérez M Décimo INSTITUCIÓN EDUCATIVA FEDERICO

INSTITUCIÓN EDUCATIVA FEDERICO
SIERRA ARANGO
Área: Ciencias Naturales y Educación
ambiental
Docente:
Grado:
John Jairo Pérez M
Décimo
Guía informativa - ejercitación
Soluciones: Solubilidad
Fecha:
Asignatura
Química
INTRODUCCIÓN
¿Por qué el estudio detallado de las soluciones forma
parte de la química general? Las propiedades físicas de
las soluciones son de gran importancia práctica; por
ejemplo, la solución de refrigerante y agua que evita el
sobrecalentamiento de los motores automotrices no se
congela en época de frío, ni se consume por ebullición en
días cálidos, como sucede con el agua pura.
Todos usan soluciones continuamente, sin tomar en
cuenta que lo son. La Coca-Cola, el jugo de manzanas,
la cerveza, y el caldo son soluciones acuosas, como
también los enjuagues bucales, jarabes para la tos y
algunos champuses y detergentes para lavandería. El
plasma sanguíneo, el agua de mar y la de las piscinas, la
savia de las plantas también son soluciones acuosas. La
gasolina, el aceite lubricante y el anticongelante son
soluciones no acuosas.
¿QUÉ ES UNA MEZCLA?
Cuando se juntan dos o más sustancias diferentes, ya
sean elementos o compuestos, en cantidades variables y
que no se combinan químicamente, se habla de mezclas.
TIPOS DE MEZCLAS
Las mezclas no tienen siempre la misma composición,
propiedades o apariencia debido a que la distribución de
sus componentes varía dentro de la misma. De acuerdo
con el tamaño de las partículas de la fase dispersa
(menor proporción), las mezclas pueden ser clasificadas
como homogéneas o heterogéneas. En las mezclas
homogéneas, sus componentes se encuentran
mezclados uniformemente, formando una sola fase; en
cambio, en las mezclas heterogéneas, los componentes
no están mezclados uniformemente, formando varias
fases.
Entre las mezclas heterogéneas existen las llamadas
suspensiones, y como un estado intermedio entre las
mezclas heterogéneas y homogéneas, debemos incluir a
los coloides.
 Suspensiones: Mezclas heterogéneas cuya fase
dispersa es un sólido, y su fase dispersante, un
líquido. El diámetro de las partículas sólidas en una
suspensión es mayor a 1x10-5 cm. En estas mezclas,
la fuerza de gravedad domina sobre las interacciones
entre las partículas, provocando la sedimentación de
estas y observándose claramente dos fases.
 Coloides: A diferencia de las suspensiones, su fase
dispersa puede estar constituida por partículas en
estado sólido, líquido o gaseoso, con diámetros entre
1x10-5 y 1x10-7 cm, por lo que no son apreciables a
simple vista, y no sedimentan bajo condiciones
normales; esto se puede lograr si se usa una
centrífuga para generar fuerza adicional.
Los
coloides abundan en la naturaleza: la sangre, la
leche, las nubes y materiales sintéticos como pinturas
y tintas son algunos ejemplos. Estas mezclas
presentan una propiedad óptica conocida como el
efecto Tyndall, que hace que las partículas de la fase
dispersante sean visibles al atravesar la luz; esto se
puede apreciar, por ejemplo, cuando los rayos del sol
pasan a través de las partículas de polvo
suspendidas en el aire.
En esta unidad se estudiara las mezclas homogéneas,
conocidas comúnmente como disoluciones químicas. Las
partículas de las disoluciones son muy pequeñas; por ello se
observa una sola fase física. El diámetro de las partículas en
una disolución es aproximadamente 1x10-8 cm. La siguiente
figura permite comparar el tamaño que tienen las partículas
en las disoluciones, coloides y suspensiones.
SOLUCIONES
Una solución se puede definir como una mezcla íntima y
homogénea de dos o más sustancias. Las sustancias
pueden hallarse en forma de átomos (como el Cu y el Zn en
el latón), iones (como el NaCl disuelto en agua) o moléculas
(como el azúcar común disuelto en agua). Los componentes
de una solución reciben nombres especiales:
 Solvente: es la sustancia que se encuentra en mayor
proporción, es decir, es la fase dispersante. Este
componente conserva su estado físico. El agua es el
solvente más común.
 Soluto: es la sustancia que se encuentra en menor
proporción, constituye la fase dispersa. Es la sustancia
que se disuelve.
EL PROCESO DE DISOLUCIÓN
Un aspecto importante en el proceso de formación de una
disolución es el de las atracciones intermoleculares que
mantienen unidas a las moléculas en líquidos y sólidos.
Cuando una sustancia (soluto) se disuelve en otra
(disolvente), las partículas del primero se dispersan de
manera uniforme en el disolvente, proceso que puede ser
acelerado mediante la agitación de la mezcla. Las partículas
del soluto ocupan posiciones que estaban pobladas por
moléculas del disolvente; esto se lleva a cabo en tres etapas,
tal como se puede visualizar en la siguiente figura:

TIPOS DE DISOLUCIONES
Las disoluciones químicas se pueden clasificar
atendiendo a los siguientes criterios: el estado físico de
sus componentes, la proporción de los componentes y la
conductividad eléctrica que presentan.
80
A. Estado físico de sus componentes
Los constituyentes que conforman una disolución no
siempre se encuentran en el mismo estado físico, por lo
que pueden existir diferentes tipos de disoluciones, tal
como se señala en la tabla
Solvente
Solución
Ejemplo
Gas
Gas
Líquido
Líquido
Gas
Líquido
Líquido
Sólido
Gas
Líquido
Líquido
Sólido
Sólido
Sólido
Líquido
Sólido
Líquido
Sólido
Aire (O2 en N2)
Bebidas carbonatadas
Vino (etanol en agua)
Amalgama dental (Hg
líquido en Ag sólida)
NaCl en H2O
70
Solubilidad en g/100 g H2 O
Soluto
60
KNO3
50
KCl
40
NaCl
30
20
10
CaCrO3
0
Acero (carbono en hierro)
B. Proporción de los componentes
Las disoluciones también se pueden clasificar, según la
cantidad de soluto que contienen, en: insaturadas,
saturadas o concentradas y sobresaturadas.
Temperatura: la temperatura afecta la rapidez y grado de
solubilidad. Al aumentar la temperatura se favorece el
movimiento de las moléculas en solución y con ello su
rápida difusión. Además, una temperatura elevada hace
que la energía de las partículas del sólido, moléculas o
iones sea alta y puedan abandonar con facilidad la
superficie, disolviéndose.
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
o
Temperatura C
Fig. 1. Solubilidad de sólidos a diversas temperaturas
La química del vino. Ciertos vinos contienen concentraciones elevadas de
tartrato ácido de potasio, KHC4H4O6. Al enfriarse, la solución se vuelve
sobresaturada y con frecuencia se forman cristales que se depositan cuando
el vino se guarda en el refrigerador. Algunas bodegas de vino resuelven el
problema enfriándolo a -3 ºC y agregando minúsculos cristales de
KHC4H4O6 como semilla. La precipitación concluye en 2 o 3 horas y los
cristales se eliminan por filtración.
La solubilidad de los gases por el contrario, disminuye al
aumentar la temperatura de la solución. Esto se debe a que
el calor hace aumentar el movimiento molecular de las
partículas de soluto y de solvente, y las moléculas gaseosas
pueden escapar de la solución cuando alcanzan la superficie
del líquido en un recipiente abierto.
En los días cálidos, los
pescadores expertos van
a lugares hondos, porque
los peces van donde el
agua es más fría, y
contiene más oxígeno.
SOLUBILIDAD
La solubilidad es la propiedad que tienen las sustancias
de poder formar un sistema homogéneo con un solvente.
La solubilidad de una sustancia en un determinado
solvente se mide por la cantidad máxima de gramos de
soluto que pueden disolverse en 100 g de solvente hasta
formar una solución saturada, a una temperatura
determinada.
Solubilidad de NaCl en H2O: 35.7 g a 0 ºC
Cantidad NaCl
Cantidad H2O
Tipo Solución
35 g
100 g
Insaturada
35.7 g
100 g
Saturada
36 g
100 g
Sobresaturada
Factores que Afectan la Solubilidad: La solubilidad de
una sustancia en un solvente depende de varios factores,
entre los cuales se cuentan:


Superficie de contacto: al aumentar la superficie de
contacto del soluto, la cual se favorece por
pulverización del mismo, con el solvente, las
interacciones soluto-solvente aumentarán y el cuerpo
se disuelve con mayor rapidez.
Grado de agitación: al disolverse el sólido, las
partículas del mismo deben difundirse por toda la
masa del solvente. Este proceso es lento y alrededor
del cristal se forma una capa de disolución muy
concentrada que dificulta la continuación del proceso;
al agitar la solución se logra la separación de la capa
y nuevas moléculas de solvente alcanzan la
superficie del sólido.
Fig. 2. La solubilidad del
oxígeno a diversas
temperaturas y una
presión de 1 atm.

Presión: Los cambios de presión ordinarios no tienen
mayor efecto en la solubilidad de los líquidos y de
sólidos. La solubilidad de gases es directamente
proporcional a la presión. Como ejemplo imagina que se
abre una botella de una bebida carbonatada, el líquido
burbujeante puede derramarse del recipiente. Las
bebidas carbonatadas se embotellan bajo una presión
que es un poco mayor de una atmósfera, lo que hace
aumentar la solubilidad del CO2 gaseoso. Una vez que
se abre el recipiente, la presión desciende de inmediato
hasta la presión atmosférica y disminuye la solubilidad
del gas. Al escapar burbujas de gas de la solución, parte
del líquido puede derramarse del recipiente.
Fig. 3. A temperatura constante, al incrementarse la presión de un gas en
equilibrio con su solución, aumenta la concentración del gas en la solución.
(a) Equilibrio original. (b) Doble presión, mitad de volumen. (c) Nuevo
equilibrio.
LECTURA CIENTIFICA
La tragedia del lago Nyos
El 21 de agosto de 1986, el lago Nyos, en Camerún, de
manera repentina, arrojó una densa nube de dióxido de
carbono (CO2), la cual se propagó rápidamente a un
pueblo cercano, donde causó la muerte por asfixia de
alrededor de 1700 habitantes y un gran número de
animales.
Nyos es un lago cuyas aguas son muy tranquilas debido
a que se encuentra ubicado en una zona de gran
estabilidad térmica y protegido de los vientos.
El fondo del lago es de origen volcánico, por lo que se
liberan grandes cantidades de CO2 y otros gases que
luego se disuelven en el agua del lago, hasta la
saturación. El exceso de gas fluye lentamente hacia la
superficie y desde ahí hacia la atmósfera. Debido a la
quietud del lago y a la presión que ejerce la propia masa
acuosa, aumenta la cantidad de CO2 en las zonas más
profundas del lago, generándose incluso bolsas de gas.
Una de las teorías que explican lo ocurrido señala que se
produjo un aumento anormal en la temperatura interior
del lago, lo que disminuyó la solubilidad del CO2, de
acuerdo con la ley de Henry. Esto habría desencadenado
la violenta salida del CO2 desde el fondo del lago hacia la
superficie, generando así una explosión que dispersó
este gas hacia el ambiente. Esto habría provocado la
asfixia en la población y en la fauna, como consecuencia
del desplazamiento del oxígeno atmosférico.
Una medida tomada para evitar nuevamente esta
tragedia ha sido la instalación de cañerías desde la
superficie hasta el fondo del lago para controlar la salida
en forma gradual del CO2 acumulado en esa zona,
disminuyendo así la presión existente y, de esta forma,
prevenir un nuevo accidente de esta magnitud.

Naturaleza del soluto y del solvente: Los procesos de
disolución son complejos y difíciles de explicar. El
fenómeno esencial de todo proceso de disolución es
que la mezcla de sustancias diferentes da lugar a
varias fuerzas de atracción y repulsión cuyo resultado
es la solución.
La solubilidad de un soluto en particular depende de
la atracción relativa entre las partículas en las
sustancias puras y las partículas en solución.
Fig. 4. Un cristal de NaCl (o cualquier otro compuesto iónico) se
disuelve en agua cuando una molécula rápida de agua choca contra un
ion que vibra vigorosamente y está en una posición expuesta.
Una antigua pero útil regla afirma que “lo similar disuelve
lo similar”, en la que “similar” se refiere sustancias con
fuerzas intermoleculares parecidas entre sus partículas.
Esta regla funciona bien para sustancias no polares,
mientras que para las polares hay que tener en cuenta no
solo la polaridad de las moléculas sino también la
presencia de los puentes de hidrógeno.
Ejercicios
1. El símbolo
representa las partículas que forman la
sal y
representa las que forman el agua. ¿Cuál de los
siguientes dibujos representa mejor la mezcla de agua y
sal?
2. Clasifica un trozo de plata, un perfume y la sal de cocina
como sustancia pura o mezcla según corresponda.
Explicar el criterio utilizado para dicha clasificación.
3. Completar el siguiente cuadro de apareamiento
A
Sustancia
pura
B
Elemento
C
Compuesto
D
Mezcla
E
Mezcla
homogénea
F
Mezcla
heterogénea
Sustancia constituida por dos o
más
elementos
unidos
químicamente en proporciones
definidas.
Materia que contiene dos o más
sustancias
que
pueden
encontrarse
en
cantidades
variables.
Materia
que
tiene
una
composición fija y propiedades
bien definidas.
Materia que presenta un aspecto
uniforme y la misma composición
dentro de toda la muestra.
Sustancia
que
no
puede
separarse por métodos químicos
en entidades más simples.
Materia que presenta dos o más
fases físicamente distintas.
4. Un alumno cambio un costoso pez tropical por un perro.
Para asegurarse de que el pescado no enfermara, el
alumno esterilizó el agua que usó para llenar el acuario,
hirviéndola. Aunque tuvo cuidado de enfriarla a la misma
temperatura que tenía antes el agua, el pez murió poco
después de colocarlo en la pecera. Explique por qué.
5. Sugiera un método para aumentar la concentración de
oxígeno (O2(g)) disuelto en el agua.
6. Sugiera cómo preparar una solución sobresaturada de
azúcar. Solubilidad del azúcar en agua a 25 ºC 215 g
/100 g agua.
7. La solubilidad del KNO3 a 70 ºC es 135 g por de H2O. A
10 ºC la solubilidad desciende a 20 g/100 g H 2O. Se
mezclaron 200 g de KNO3 en 200 ml de H2O. (a) A 70
ºC ¿cuántos gramos de cristales se asentarán sin
disolverse? (b) Después de enfriar la solución a 10 ºC
¿cuántos gramos de cristales es posible recuperar?
8. ¿Cuál de los siguientes solventes espera que sea
miscible con el pentano, CH3CH2CH2CH2CH3? (a) Agua,
(b)
heptano,
CH3(CH2)5CH3,
(c)
1-propanol,
CH3CH2CH2OH, (d) CCl4. Justificar la respuesta.