SOLUCIONES QUIMICAS

1.- ¿QUÉ SON LAS SOLUCIONES?

Una solución (o disolución) es una mezcla de dos o más componentes, perfectamente homogénea ya que cada componente se mezcla íntimamente con el otro, de modo tal que pierden sus características individuales. Esto último significa que los constituyentes son indistinguibles y el conjunto se presenta en una sola fase (sólida, líquida o gas) bien definida. 

Una solución que contiene agua como solvente se llama solución acuosa.

Si se analiza una muestra de alguna solución puede apreciarse que en cualquier parte de ella su composición es constante.

Entonces, reiterando, llamaremos solución  o disolución a las mezclas  homogéneas que se encuentran en  fase líquida. Es decir,  las mezclas homogéneas que se presentan en fase sólida,  como las aleaciones (acero, bronce, latón) o las que se hallan en fase gaseosa (aire, humo, etc.) no se les conoce como disoluciones. 

Las mezclas de gases, tales como la atmósfera, a veces también se consideran como soluciones.

Las soluciones son distintas de los coloides y de las suspensiones en que las partículas del soluto son de tamaño molecular y están dispersas uniformemente entre las moléculas del solvente.

Las sales, los ácidos, y las bases se ionizan cuando se disuelven en el agua.

2.- CLASES DE SOLUCIONES

Según la conductividad eléctrica que posean las soluciones, se las clasifica en:

            No electrolíticas: estas soluciones, como su nombre indica, tienen una capacidad casi inexistente de transportar electricidad. Se caracterizan por poseer una disgregación del soluto hasta el estado molecular y por la no conformación de iones.

            Electrolíticas: estas soluciones, en cambio, sí pueden transportar electricidad de manera mucho más perceptible. A esta clase de soluciones también se las conoce bajo el nombre de iónicas.

Soluciones Empíricas son soluciones cuyo contenido de soluto y solvente son hechos al azar, dependiendo de la cantidad de soluto que haya, existen distintas soluciones:

            Soluciones saturadas: en las soluciones en que existe la mayor cantidad de soluto capaz de mantenerse disuelto, a una temperatura estable, en un solvente, se las conoce bajo el nombre de soluciones saturadas. En caso de que se agregue mayor cantidad de soluto, la mezcla superaría su capacidad de disolución.

            Soluciones insaturadas o diluidas: son aquellas en las que la masa de solución saturada es, en relación a la del soluto disuelta, mayor para la misma masa de solvente y a igual temperatura.

            Soluciones concentradas: en estas soluciones, el porcentaje de soluto es cercano al establecido por la solubilidad a la misma temperatura.

            Soluciones sobresaturadas: en dichas soluciones existe una cantidad menor de solución saturada que de soluto a una determinada temperatura.

Soluciones Valoradas se miden cantidades exactas de soluto y solvente.

            Físicas: Son Porcentuales es decir donde la cantidad de soluto esta disuelta en 100 partes de solución.

            Químicas: Molares, Mólales y Normales.

3.- COMPONENTES DE UNA SOLUCIÓN

Soluto: Se llama soluto a la sustancia minoritaria (aunque existen excepciones) en una disolución o, en general, a la sustancia de interés. Lo más habitual es que se trate de un sólido que es contenido en una solución líquida (sin que se forme una segunda fase).

La solubilidad de un compuesto químico depende en gran medida de su polaridad. En general, los compuestos iónicos y moleculares polares son solubles en disolventes polares como el agua o el etanol; y los compuestos moleculares apolares en disolventes apolares como el hexano, el éter o el tetracloruro de carbono.

Solvente: Es aquella sustancia que permite la dispersión de otra en su seno. Es el medio dispersante de la disolución. Normalmente, el disolvente establece el estado físico de la disolución, por lo que se dice que el disolvente es el componente de una disolución que está en el mismo estado físico que la disolución. También es el componente de la mezcla que se encuentra en mayor proporción.
Las moléculas de disolvente ejercen su acción al interaccionar con las de soluto y rodearlas. Se conoce como solvatación. Solutos polares serán disueltos por disolventes polares al establecerse interacciones electrostáticas entre los dipolos. Los solutos apolares disuelven las sustancias apolares por interacciones entre dipolos inducidos.

4.- CONCEPTO DE SOLUCIONES MOLARES, MOLALES Y NORMALES

Molares: donde se define el número de gramos moles de soluto disueltos en un litro de solución.

NaCl 1 M = 58,5 g/l de NaCl

HCl 1 M = 36,5 g/l de Hcl

H2SO4 1 M = 98 g/l de H2SO4

HNO3 1 M = 63 g/l de HNO3

NaOH 1 M = 40 g/l de NaOH

Molaridad: El mol (molécula gramo) es una Unidad Internacional usada para medir la cantidad de una sustancia. Un mol de una sustancia expresado en gr es su peso molecular así por ejemplo: unmol de cloruro de sodio (NaCl) son 58,5 gr . Por lo tanto, una solución 1M de cloruro de sodio contendrá 58,5 gr  de sal por litro de agua. La molaridad de una solución se calcula dividiendo los moles del soluto por los litros de la solución.

molaridad = moles de soluto/litros de solución

Ejemplo 1: ¿Cuál es la molaridad de 0,75 moles de soluto disueltos en de solvente?.

M= 0,75 mol / 2,5 L= 0,3 M

Ejemplo 2: ¿Cuál es la molaridad de 58,5 gr de cloruro de sodio disueltos en de solvente?.

Para poder hacer el cálculo tenemos que convertir gramos a moles. Si consideramos que el peso molecular del cloruro de sodio es: 58,5 [(peso del Cl- (35,5) + peso del Na+ (23)] entonces esa cantidad es un mol.

M= 1M / 2L= 0,5 M

Mólales: donde se define el numero de moles de soluto disueltos en un kilogramo de solvente.
Se expresa como:

Calcular la concentración molal de una solución que contiene 18 g de NaOH en 100 mL de agua. Puesto que la densidad del agua es 1 g/mL, 100 mL de agua = 100 g de agua:

Normales: donde se define numero de moles de equivalentes gramo de soluto por cada litro de solución.

Calcular la normalidad de una solución de H3PO4 que contiene 2.50 g de ácido en 135 mL de solución en reacciones que se remplazan los tres hidrógenos.

5.- ¿QUÉ ES EL EQUIVALENTE QUÍMICO?

El equivalente químico de una sustancia, a veces llamado la fuerza de reacción, es el número de iones univalentes (con valencia 1) necesarios para reaccionar con cada molécula de la sustancia. El ácido clorhídrico tiene equivalente 1 por mol debido a que 1 mol del ion univalente OH- reacciona exactamente con 1 mol de H+ del HCl para formar agua, o un mol de Na+ reaccionaría con el Cl- del ácido clorhídrico para formar cloruro de sodio. Por su parte el ácido sulfúrico (SO4H2) contiene 2 equivalentes por mol porque se requieren 2 moles de OH- para actuar sobre 1 mol de ácido sulfúrico o, de igual, forma se necesitan 2 moles de Na+ para reaccionar exactamente con el ion (SO4)+2.

El compuesto Al2(SO4)3 tiene equivalente 6 porque en solución acuosa se obtienen dos iones Al+3 capaces de reaccionar con 6 iones monovalentes tal como Cl- , o el  triple ion sulfato (3SO4-2) también reacciona con 6 iones univalentes como el Cl-.
El término equivalente químico tiene cierta ambigüedad para el caso de electrolitos con iones de valencia variable como los fosfatos o carbonatos, en los cuales la sustancia puede tener diferentes grados de equivalencia en dependencia del pH de la solución. Por ejemplo el Na2HPO4 (fosfato disódico) tiene 2 equivalentes/mol y predomina en soluciones de pH alto, mientras el NaH2PO4 (fosfato monosódico) con equivalente/mol de 1 predomina en las soluciones con pH bajo.