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11.2: Definiciones

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    Objetivo de aprendizaje
    • Aprende algo de terminología que involucra soluciones.
    • Reconocer qué terminología es cualitativa y qué terminología es cuantitativa.
    • Explique por qué ciertas sustancias se disuelven en otras sustancias.

    El componente principal de una solución se llama disolvente. El componente menor de una solución se llama soluto. “Mayor” y “menor” indican qué componente tiene la mayor o menor presencia en masa o moles, respectivamente. En ocasiones esto se vuelve confuso, especialmente cuando se consideran sustancias con masas molares muy diferentes. Vamos a limitar la discusión aquí a soluciones para las cuales el componente mayor y el componente menor son obvios.

    Existen soluciones para cada fase posible del soluto y del disolvente. El agua salada, por ejemplo, es una solución de NaCl sólido en agua líquida; el agua de soda es una solución de CO 2 gaseoso en agua líquida, mientras que el aire es una solución de un soluto gaseoso (O 2) en un disolvente gaseoso (N 2). En todos los casos, sin embargo, la fase global de la solución es la misma fase que el disolvente.

    Ejemplo\(\PageIndex{1}\): Sugar Water

    Se elabora una solución disolviendo 1.00 g de sacarosa (C 12 H 22 O 11) en 100.0 g de agua líquida. Identificar el solvente y soluto en la solución resultante.

    Solución

    Ya sea en masa o por moles, el componente menor obvio es la sacarosa, por lo que es el soluto. El agua, el componente mayoritario, es el disolvente. El hecho de que la solución resultante sea la misma fase que el agua también sugiere que el agua es el disolvente.

    Ejercicio\(\PageIndex{1}\)

    Se elabora una solución disolviendo 3.33 g de HCl (g) en 40.0 g de alcohol metílico líquido (CH 3 OH). Identificar el solvente y soluto en la solución resultante.

    Contestar

    soluto: HCl (g); disolvente: CH 3 OH

    Un concepto importante de soluciones es definir cuánto soluto se disuelve en una cantidad dada de disolvente. A este concepto se le llama concentración. Se utilizan diversas palabras para describir las cantidades relativas de soluto. Diluir describe una solución que tiene muy poco soluto, mientras que concentrada describe una solución que tiene mucho soluto. Un problema es que estos términos son cualitativos; describen más o menos pero no exactamente cuánto.

    En la mayoría de los casos, solo una cierta cantidad máxima de soluto puede disolverse en una cantidad dada de disolvente. Esta cantidad máxima se denomina solubilidad del soluto. Generalmente se expresa en términos de la cantidad de soluto que puede disolverse en 100 g del disolvente a una temperatura dada. En la\(\PageIndex{1}\) tabla se enumeran las solubilidades de algunos compuestos iónicos simples. Estas solubilidades varían ampliamente: el NaCl puede disolverse hasta 31.6 g por 100 g de H 2 O, mientras que AgCl puede disolver solo 0.00019 g por 100 g de H 2 O.

    Tabla\(\PageIndex{1}\): Solubilidades de algunos compuestos iónicos
    Soluto Solubilidad (g por 100 g de H 2 O a 25°C)
    AgCl 0.00019
    CaCo 3 0.0006
    KBr 70.7
    NaCl 36.1
    Nano 3 94.6

    Cuando la cantidad máxima de soluto se ha disuelto en una cantidad dada de disolvente, decimos que la solución está saturada con soluto. Cuando se disuelve menos de la cantidad máxima de soluto en una cantidad dada de soluto, la solución es insaturada. Estos términos también son términos cualitativos porque cada soluto tiene su propia solubilidad. Una solución de 0.00019 g de AgCl por cada 100 g de H 2 O puede estar saturada, pero con tan poco soluto disuelto, también es bastante diluida. Una solución de 36.1 g de NaCl en 100 g de H 2 O también está saturada pero más bien concentrada. Idealmente, necesitamos formas más precisas de especificar la cantidad de soluto en una solución. Introduciremos tales formas en la Sección 11.3.

    En algunas circunstancias, es posible disolver más de la cantidad máxima de un soluto en una solución. Por lo general, esto sucede calentando el disolvente, disolviendo más soluto del que normalmente se disolvería a temperaturas regulares, y dejando que la solución se enfríe lenta y cuidadosamente. Dichas soluciones se denominan soluciones supersaturadas y no son estables; dada una oportunidad (como dejar caer un cristal de soluto en la solución), el exceso de soluto precipitará de la solución.

    Debe ser obvio que algunos solutos se disuelven en ciertos solventes pero no en otros. El NaCl, por ejemplo, se disuelve en agua pero no en aceite vegetal. La cera de abejas se disuelve en hexano líquido pero no en agua. ¿Qué es lo que hace que un soluto sea soluble en algunos solventes pero no en otros?

    La respuesta son las interacciones intermoleculares. Las interacciones intermoleculares incluyen fuerzas de dispersión de Londres, interacciones dipolo-dipolo y enlaces de hidrógeno (como se describe en el Capítulo 10). A partir de estudios experimentales, se ha determinado que si las moléculas de un soluto experimentan las mismas fuerzas intermoleculares que el disolvente, es probable que el soluto se disuelva en ese disolvente. Entonces, el NaCl—una sustancia muy polar porque está compuesta de iones— se disuelve en agua, que es muy polar, pero no en el petróleo, que generalmente es no polar. La cera no polar se disuelve en hexano no polar pero no en agua polar. Este concepto lleva a la regla general de que “como se disuelve como” para predecir si un soluto es soluble en un disolvente dado. No obstante, se trata de una regla general, no de una declaración absoluta, por lo que se debe aplicar con cuidado.

    Ejemplo\(\PageIndex{2}\): Polar and Nonpolar Solvents

    ¿Yo 2 sería más soluble en CCl 4 o H 2 O? Explica tu respuesta.

    Solución

    I 2 es no polar. De los dos disolventes, CCl 4 es no polar y H 2 O es polar, por lo que se esperaría que I 2 fuera más soluble en CCl 4.

    Ejercicio\(\PageIndex{2}\)

    ¿Sería C 3 H 7 OH más soluble en CCl 4 o H 2 O? Explica tu respuesta.

    Contestar

    H 2 O porque ambos experimentan enlaces de hidrógeno

    Resumen

    • Las soluciones están compuestas por un disolvente (componente principal) y un soluto (componente menor).
    • La concentración es la expresión de la cantidad de soluto en una cantidad dada de disolvente y puede describirse mediante varios términos cualitativos.
    • La solubilidad es una cantidad específica de soluto que puede disolverse en una cantidad dada de disolvente.
    • “Como se disuelve como” es una regla útil para decidir si un soluto será soluble en un solvente.

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