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2° curso · Química
Soluciones y concentración · Concentración de las soluciones

Soluciones, tipos y solubilidad

Fátima prepara tereré: echa azúcar en el vaso con agua fría, revuelve y el azúcar «desaparece». Pero si sigue echando cucharada tras cucharada, en algún momento el azúcar se queda en el fondo. ¿Por qué deja de disolverse? ¿Cambiaría algo si el agua estuviera caliente? Al final de la página vas a poder responderlo.

Solución, soluto y solvente

Una solución es una mezcla homogénea: a simple vista (y aun con lupa) se ve una sola fase, con las mismas propiedades en todos sus puntos. El tereré con azúcar, el jugo de naranja filtrado, el agua con sal o el aire son soluciones.

¿Por qué es homogénea? Porque el soluto se reparte en partículas tan pequeñas (moléculas o iones) que quedan mezcladas con las del solvente y ya no se distinguen ni se depositan.

Un vaso con agua y azúcar: las partículas de soluto quedan repartidas entre las del solvente Antes de disolver Solución ● soluto (azúcar) ▒ solvente (agua)

Soluto y solvente no son siempre sólido y líquido: en el aire (solución gaseosa) el nitrógeno es el solvente y el oxígeno uno de los solutos; en el bronce (solución sólida) el cobre es el solvente y el estaño el soluto.

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Fátima prepara tereré y disuelve azúcar en un vaso de agua. Identificá cuál es el soluto y cuál es el solvente en esa solución, y explicá en una o dos frases por qué la…

Fátima prepara tereré y disuelve azúcar en un vaso de agua. Identificá cuál es el soluto y cuál es el solvente en esa solución, y explicá en una o dos frases por qué la mezcla resultante se considera homogénea.

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Solubilidad

Si seguís agregando azúcar al tereré llega un momento en que ya no se disuelve más. Cada solvente admite, a una temperatura dada, una cantidad máxima de cada soluto.

Por ejemplo, la solubilidad del cloruro de sodio (sal común) en agua a $20\,^\circ\text{C}$ es de unos $36\ \text{g}$ por $100\ \text{g}$ de agua. Es un dato de la sustancia, como su punto de fusión.

Como la solubilidad es una proporción, se puede escalar: si $100\ \text{g}$ de agua disuelven como máximo $36\ \text{g}$ de sal, $200\ \text{g}$ de agua disuelven como máximo $72\ \text{g}$.

Insaturada, saturada y sobresaturada

Según la cantidad de soluto disuelto comparada con la solubilidad (a la misma temperatura), la solución se clasifica en tres clases.

Clase Soluto disuelto Si agregás un poco más de soluto
Insaturada menos que la solubilidad se disuelve
Saturada exactamente la solubilidad queda sin disolver (se deposita)
Sobresaturada más que la solubilidad todo el exceso precipita
Barra de cantidad de soluto disuelto con tres zonas: insaturada, saturada en el límite y sobresaturada Insaturada Sobresaturada Saturada (límite = solubilidad)

La sobresaturada es especial: es inestable. Se logra preparando una solución saturada en caliente y enfriándola con cuidado, sin moverla. El soluto «de más» queda disuelto un tiempo, pero basta una perturbación (un golpe, una agitación o un cristalito del soluto) para que el exceso cristalice de golpe.

Cuando hay precipitado en el fondo, la solución que queda arriba es saturada: ya tiene todo el soluto que admite a esa temperatura, y el resto está sin disolver.

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Definí con tus palabras los términos «solución insaturada», «solución saturada» y «solución sobresaturada». Para cada una, indicá qué ocurre si se agrega un poco más de…

Definí con tus palabras los términos «solución insaturada», «solución saturada» y «solución sobresaturada». Para cada una, indicá qué ocurre si se agrega un poco más de soluto a temperatura constante.

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La solubilidad del cloruro de sodio en agua a $20\,^\circ\text{C}$ es de aproximadamente $36\ \text{g}$ por cada $100\ \text{g}$ de agua. Mateo agrega $20\ \text{g}$ de…

La solubilidad del cloruro de sodio en agua a $20\,^\circ\text{C}$ es de aproximadamente $36\ \text{g}$ por cada $100\ \text{g}$ de agua. Mateo agrega $20\ \text{g}$ de sal a $100\ \text{g}$ de agua a esa temperatura y agita hasta que todo se disuelve. Clasificá la solución obtenida según la cantidad de soluto y justificá tu respuesta.

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Liz sabe que la solubilidad de un sólido en agua es de $40\ \text{g}$ por cada $100\ \text{g}$ de agua a $25\,^\circ\text{C}$. Prepara tres vasos, cada uno con…

Liz sabe que la solubilidad de un sólido en agua es de $40\ \text{g}$ por cada $100\ \text{g}$ de agua a $25\,^\circ\text{C}$. Prepara tres vasos, cada uno con $200\ \text{g}$ de agua a $25\,^\circ\text{C}$, y agrega $50\ \text{g}$ de soluto al primero, $80\ \text{g}$ al segundo y $100\ \text{g}$ al tercero. Clasificá la solución de cada vaso y, si queda soluto sin disolver, indicá cuántos gramos.

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Factores que influyen en la solubilidad

Volvamos al tereré: ¿se disuelve más azúcar en agua fría o caliente? Casi siempre, en caliente. Pero la temperatura no es el único factor.

1. Naturaleza del soluto y del solvente. «Lo semejante disuelve a lo semejante»: las sustancias polares (sal, azúcar) se disuelven bien en agua, que es polar; las apolares (aceite, nafta) no se disuelven en agua, pero sí entre sí.

2. Temperatura.

  • En la mayoría de los sólidos, al subir la temperatura aumenta la solubilidad (aunque algunos, como la sal común, casi no cambian).

  • En los gases, al subir la temperatura disminuye la solubilidad: las moléculas ganan energía y escapan del líquido.

3. Presión. Casi no afecta a sólidos y líquidos. En los gases, a mayor presión sobre el líquido, mayor solubilidad. Por eso la gaseosa lleva el CO₂ disuelto a presión dentro de la botella cerrada: al abrirla baja la presión y el gas escapa en burbujas.

Para acelerar la disolución (no para aumentar el máximo) se puede agitar, triturar el sólido (más superficie de contacto) o calentar.

Curvas de solubilidad frente a la temperatura: un sólido sube y un gas baja Sólido (sube) Gas (baja) Temperatura Solubilidad
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Una tabla indica la solubilidad de una sal en agua (en gramos de sal por $100\ \text{g}$ de agua): | Temperatura (°C) | 0 | 20 | 40 | 60 | |---|---|---|---|---| |…

Una tabla indica la solubilidad de una sal en agua (en gramos de sal por $100\ \text{g}$ de agua):

Temperatura (°C) 0 20 40 60
Solubilidad (g/100 g de agua) 14 32 64 110
  1. a) Describí cómo cambia la solubilidad al aumentar la temperatura.
  2. b) Una solución saturada a $60\,^\circ\text{C}$ con $100\ \text{g}$ de agua se enfría hasta $20\,^\circ\text{C}$. Calculá cuántos gramos de sal precipitan.
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Derlis nota que una gaseosa recién sacada de la heladera forma pocas burbujas al abrirla, pero otra que estuvo al sol forma mucha espuma y pierde gas rápidamente.…

Derlis nota que una gaseosa recién sacada de la heladera forma pocas burbujas al abrirla, pero otra que estuvo al sol forma mucha espuma y pierde gas rápidamente. Relacioná esta observación con la solubilidad de los gases en líquidos y la temperatura, y explicá además qué papel juega la presión del gas dentro de la botella cerrada.

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Soluciones sobresaturadas y cristalización

Como la solubilidad de un sólido baja al enfriarse, una solución saturada en caliente puede quedar sobresaturada al enfriarse sin cristalizar. Es un equilibrio frágil: al caer un cristalito del soluto, sus partículas se acomodan sobre él y el exceso cristaliza rápido. El cristalito funciona como núcleo de cristalización. Al terminar, queda precipitado y la solución sobre él es saturada a la nueva temperatura.

Este mismo comportamiento permite purificar un sólido por cristalización: se disuelve la muestra en agua caliente y se enfría. La sustancia cuya solubilidad cae mucho con el frío (como la A) precipita; la que casi no cambia con la temperatura (como la B) y está en poca cantidad se queda disuelta en el agua.

Secuencia: solución saturada caliente, enfriada sin moverla queda sobresaturada, un cristal provoca la precipitación Saturada, 60 °C Sobresaturada Con cristal enfriar cristal
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Belén prepara una solución saturada de una sal a $60\,^\circ\text{C}$ y la deja enfriar lentamente, sin moverla, hasta temperatura ambiente. Observa que no aparece…

Belén prepara una solución saturada de una sal a $60\,^\circ\text{C}$ y la deja enfriar lentamente, sin moverla, hasta temperatura ambiente. Observa que no aparece ningún cristal, aunque la solubilidad de la sal disminuye al enfriarse. Luego deja caer un cristalito de la misma sal y se forma rápidamente un precipitado abundante.

  1. a) Clasificá la solución antes de agregar el cristalito y explicá por qué es inestable.
  2. b) Explicá qué función cumplió el cristalito.
  3. c) Indicá si la solución final, con el precipitado, es saturada, insaturada o sobresaturada, y justificá.
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Un laboratorio del colegio dispone de dos sustancias: la sustancia A, cuya solubilidad en agua aumenta mucho con la temperatura, y la sustancia B, cuya solubilidad casi…

Un laboratorio del colegio dispone de dos sustancias: la sustancia A, cuya solubilidad en agua aumenta mucho con la temperatura, y la sustancia B, cuya solubilidad casi no cambia con la temperatura. Tania debe purificar una muestra de A contaminada con una pequeña cantidad de B, y propone disolver todo en agua caliente y luego enfriar.

  1. a) Analizá si el método sirve para separar A de B y explicá qué ocurre con cada sustancia.
  2. b) Indicá qué factores, además de la temperatura, influyen en la solubilidad de un sólido en un líquido, y cómo podría Tania acelerar la disolución inicial sin cambiar la solubilidad.
Resolver

Volvé al principio: el azúcar deja de disolverse en el tereré de Fátima porque la solución llega a su saturación: el agua ya contiene lo máximo que admite a esa temperatura, y el resto se deposita. Con agua más caliente admitiría más azúcar.

Resumen

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