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12.1:

Formación de las Soluciones

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Chemistry
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Solution Formation

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Una solución es una mezcla homogénea de dos componentes. El componente mayoritario se llama solvente, mientras que el componente minoritario se llama soluto. Dependiendo del estado físico del solvente, una solución puede ser sólida, como una aleación, como el latón, gaseosa, como el aire, y líquida, como una solución salina.Las soluciones líquidas también pueden tener gases u otros líquidos mezclados en un solvente líquido. Si el solvente es agua, la solución se llama acuosa. Un soluto disuelto en un disolvente distinto del agua, como el yodo en tetracloruro de carbono, forma una solución no acuosa.Un solvente no puede disolver todos los solutos. La sal se disolverá en agua, pero el aceite se separará. Por tanto, se dice que la sal es soluble, mientras que el aceite es insoluble en agua.La solubilidad es la cantidad máxima de soluto que se disolverá en una determinada cantidad de disolvente a una determinada temperatura. La solubilidad depende tanto de las fuerzas intermoleculares entre las moléculas del soluto y del solvente como de la tendencia a mezclarse, que es impulsada por un aumento en la entropía del sistema. La entropía es una medida termodinámica de la dispersión o el desorden de energía.Un proceso ocurre espontáneamente cuando hay un aumento en la entropía total. Considere dos gases separados por una barrera. Si se quita la barrera, los dos gases se mezclan espontáneamente en una sola solución homogénea.A baja presión y temperatura moderada, no hay fuerzas intermoleculares significativas entre sus moléculas constituyentes. Entonces, los gases se comportan como gases ideales. Aquí, formar una solución no reduce la energía potencial de los átomos, pero su energía cinética ahora se puede distribuir en un volumen mayor.Esta dispersión de energía aumenta la entropía de cada uno de los gases, haciendo que la formación de la solución sea un proceso espontáneo.

12.1:

Formación de las Soluciones

No hay un solo disolvente que pueda disolver cada tipo de soluto. Algunas sustancias que se disuelven fácilmente en un determinado disolvente pueden ser insolubles en un disolvente diferente. Una manera sencilla de predecir qué sustancias se disuelven en qué disolvente es la frase "semejante disuelve semejante". Esto significa que las sustancias polares, como la sal y el azúcar, se disuelven en una sustancia polar como el agua. Por el contrario, las sustancias no polares son más solubles en disolventes no polares como el tetracloruro de carbono.

Esta solubilidad selectiva puede explicarse por las fuerzas intermoleculares dentro de las moléculas de soluto y disolvente y las que se encuentran entre las moléculas de soluto y disolvente en solución. Las fuerzas intermoleculares más fuertes entre las moléculas de soluto y las moléculas de disolvente garantizan una mayor solubilidad del soluto en el disolvente. Las interacciones iónicas y los puentes de hidrógeno que normalmente mantienen unidos los solutos polares sólo pueden ser superados por otras fuerzas vigorosas, como las atracciones dipolo-dipolo entre las moléculas de un soluto polar y las moléculas de un disolvente polar.

Las fuerzas de dispersión entre los solutos no polares son superadas predominantemente por las fuerzas de dispersión entre las moléculas de soluto no polar y las moléculas de disolvente no polar y no son lo suficientemente fuertes como para romper las interacciones polares. Mientras que las sustancias no polares como el yodo y el dióxido de carbono pueden disolverse en el agua, su solubilidad es limitada.

Una solución debe ser homogénea, es decir, debe tener un aspecto uniforme y la misma concentración del soluto en todo el disolvente. Considere que un jarabe de azúcar y el agua pura están en el mismo tanque pero separados por una barrera. Cuando se retira la barrera, los líquidos se mezclan espontáneamente para formar una solución homogénea. Este fenómeno se denomina equilibrio de concentración.