Dispersiones, solubilidad y propiedades coligativas
Fátima prepara un fresco de limón en la cocina: el azúcar desaparece al agitar. Después deja un vaso con tierra y agua sobre la mesa y, a los pocos minutos, la tierra se va al fondo. ¿Por qué el azúcar «desaparece» y la tierra no? Y, ya que estás en la cocina: ¿por qué el agua con sal hierve un poco más caliente que el agua sola? Al final de la página lo respondemos.
Suspensiones, coloides y soluciones
Una dispersión es una mezcla en la que una sustancia (la fase dispersa) está repartida dentro de otra (el medio dispersante). Según el tamaño de las partículas dispersas, hay tres tipos.
| Tipo | Tamaño de partícula | Aspecto | ¿Dispersa un haz de luz? | ¿Se asienta en reposo? | ¿Se separa al filtrar? |
|---|---|---|---|---|---|
| Suspensión | grande (se ven o enturbian) | turbia | sí | sí | sí |
| Coloide | intermedio | lechosa o turbia | sí | no | no |
| Solución | muy pequeño (átomos, moléculas, iones) | transparente | no | no | no |
Cuando un haz de luz atraviesa un coloide, se ve el camino de la luz: es el efecto Tyndall. En una solución la luz pasa sin dejar rastro.
Ejemplos cotidianos: agua con tierra o jugo con pulpa (suspensiones); leche, gelatina, mayonesa, la niebla (coloides); agua con sal, un fresco bien colado con azúcar, el aire sin polvo (soluciones).
Clasificá cada mezcla como suspensión, coloide o solución y escribí en una frase por qué: a) agua con sal completamente disuelta; b) tierra mezclada con agua que, al…
Clasificá cada mezcla como suspensión, coloide o solución y escribí en una frase por qué: a) agua con sal completamente disuelta; b) tierra mezclada con agua que, al dejarla en reposo, se asienta en el fondo; c) leche.
Observá la tabla de tres mezclas: | Mezcla | Aspecto | ¿Dispersa un haz de luz? | ¿Se separa al filtrar? | |---|---|---|---| | A | Turbia | Sí | Sí | | B | Transparente…
Observá la tabla de tres mezclas:
| Mezcla | Aspecto | ¿Dispersa un haz de luz? | ¿Se separa al filtrar? |
|---|---|---|---|
| A | Turbia | Sí | Sí |
| B | Transparente | No | No |
| C | Lechosa | Sí | No |
Clasificá cada mezcla como suspensión, coloide o solución, justificando con los datos de la tabla.
Soluciones saturadas, insaturadas y sobresaturadas
En una solución, el soluto se disuelve en el solvente. La solubilidad es la cantidad máxima de soluto que se disuelve en una cantidad dada de solvente a una temperatura determinada.
Según la cantidad de soluto disuelto, la solución es:
-
Insaturada (o no saturada): tiene menos soluto del máximo; todavía admite más.
-
Saturada: tiene justo el máximo; si agregás más, queda sin disolverse en el fondo.
-
Sobresaturada: tiene más soluto del que le corresponde a esa temperatura. Es inestable: se prepara disolviendo en caliente y enfriando con cuidado, y basta un golpe o un cristalito para que el exceso cristalice.
En una finca de café cerca de Santa Ana, Ernesto prepara un fertilizante líquido. Disuelve el fertilizante en agua tibia, agita y observa que se disuelve por completo.…
En una finca de café cerca de Santa Ana, Ernesto prepara un fertilizante líquido. Disuelve el fertilizante en agua tibia, agita y observa que se disuelve por completo. Luego deja la solución enfriar toda la noche y, a la mañana siguiente, ve cristales en el fondo del recipiente.
- a) Explicá lo ocurrido usando el concepto de solubilidad y su relación con la temperatura.
- b) Clasificá la solución en el momento en que aparecen los cristales (saturada, insaturada o sobresaturada) y justificá tu respuesta.
- c) Proponé dos acciones que Ernesto podría hacer para volver a disolver los cristales y explicá por qué funcionan.
Factores que afectan la solubilidad
Varios factores cambian cuánto soluto se disuelve o qué tan rápido lo hace.
| Factor | Efecto en sólidos en líquido | Efecto en gases en líquido |
|---|---|---|
| Temperatura | Casi siempre, al subir la temperatura aumenta la solubilidad | Al subir la temperatura, disminuye |
| Presión | Casi no influye | Al subir la presión, aumenta |
| Naturaleza de soluto y solvente | «Lo semejante disuelve a lo semejante»: la sal y el azúcar se disuelven en agua; el aceite no | Igual |
Para solutos sólidos, la rapidez de disolución aumenta si agitás, si triturás el sólido (más superficie de contacto) y si calentás: las partículas se mueven más y chocan más con el sólido.
Explicación con partículas. Al calentar, las partículas de agua se mueven más y separan mejor las del azúcar. En un gas disuelto pasa lo contrario: las moléculas del gas ganan energía y escapan del líquido con más facilidad. Por eso una gaseosa tibia pierde el gas (las burbujas de CO₂) y una fría lo conserva. Y al destapar la botella baja la presión y el gas sale en burbujas.
Fátima disuelve azúcar en un vaso de agua. Mencioná dos factores que modifican la rapidez con que se disuelve o la cantidad de azúcar que se puede disolver, y escribí si…
Fátima disuelve azúcar en un vaso de agua. Mencioná dos factores que modifican la rapidez con que se disuelve o la cantidad de azúcar que se puede disolver, y escribí si cada uno la aumenta o la disminuye en el caso del azúcar en agua.
Josué sabe que al calentar agua puede disolver más azúcar, pero que con una gaseosa ocurre algo distinto: una gaseosa tibia pierde con facilidad el gas disuelto. a)…
Josué sabe que al calentar agua puede disolver más azúcar, pero que con una gaseosa ocurre algo distinto: una gaseosa tibia pierde con facilidad el gas disuelto.
- a) Explicá cómo influye la temperatura en la solubilidad de un sólido como el azúcar en agua.
- b) Explicá cómo influye la temperatura en la solubilidad de un gas en un líquido y relacionalo con la gaseosa.
Propiedades coligativas
Una propiedad coligativa es una propiedad de una solución que depende de la cantidad de partículas de soluto disueltas y no de qué sustancia sea el soluto. Las cuatro del programa:
-
Disminución de la presión de vapor (ley de Raoult): al disolver un soluto no volátil, menos moléculas de agua escapan a la fase de vapor.
-
Aumento del punto de ebullición (ebulloscópico): la solución hierve a más temperatura que el solvente puro.
-
Descenso del punto de congelación (crioscópico): la solución se congela a menos temperatura.
-
Presión osmótica: presión necesaria para frenar el paso de solvente a través de una membrana semipermeable, desde la solución más diluida hacia la más concentrada.
¿Por qué ocurre? Las partículas de soluto ocupan parte de la superficie del líquido y estorban a las moléculas de agua para escapar como vapor. Con menos vapor, el líquido necesita más temperatura para hervir. Y en el congelamiento, las partículas de soluto estorban a las moléculas de agua para ordenarse en el hielo, así que hace falta más frío.
Aplicaciones: echar sal al hielo para enfriar bebidas o derretir hielo en carreteras de climas fríos; el anticongelante del carro, que evita que el agua del radiador se congele o hierva; conservar alimentos con sal o azúcar; y la ósmosis en las células, que se hinchan o se arrugan según la concentración del medio.
Escribí con tus palabras qué es una propiedad coligativa y mencioná dos ejemplos de ellas.
Escribí con tus palabras qué es una propiedad coligativa y mencioná dos ejemplos de ellas.
Se prepara una solución de sal en agua, y otra de azúcar con la misma cantidad de partículas disueltas por kilogramo de agua. Al cocinar, Andrea nota que el agua con sal…
Se prepara una solución de sal en agua, y otra de azúcar con la misma cantidad de partículas disueltas por kilogramo de agua. Al cocinar, Andrea nota que el agua con sal hierve a una temperatura un poco más alta que el agua pura.
- a) Nombrá la propiedad coligativa que explica lo observado.
- b) Explicá por qué ocurre.
- c) Indicá qué le pasa al punto de congelación del agua al disolver sal en ella.
Contar partículas: solutos iónicos y moleculares
Como el efecto depende del número de partículas, hay que contarlas bien:
-
Un soluto molecular (glucosa, azúcar) no se separa: 1 mol aporta 1 mol de partículas.
-
Un soluto iónico (NaCl) se separa en iones al disolverse: $\text{NaCl} \rightarrow \text{Na}^+ + \text{Cl}^-$. 1 mol aporta 2 mol de partículas.
Se tienen dos soluciones acuosas con 1 mol de soluto cada una disuelto en 1 kg de agua: la solución X con glucosa (no se separa en iones) y la solución Y con cloruro de…
Se tienen dos soluciones acuosas con 1 mol de soluto cada una disuelto en 1 kg de agua: la solución X con glucosa (no se separa en iones) y la solución Y con cloruro de sodio, $\text{NaCl}$ (en agua se separa en $\text{Na}^+$ y $\text{Cl}^-$).
- a) Indicá cuántas partículas disueltas por mol de soluto aporta cada una.
- b) Comparalas e indicá cuál tendrá mayor aumento del punto de ebullición y cuál mayor descenso del punto de congelación.
- c) Argumentá tu respuesta usando el concepto de propiedad coligativa.
Volvé al principio: el azúcar «desaparece» porque forma una solución, con partículas tan pequeñas que no se ven ni se asientan; la tierra forma una suspensión y cae al fondo. Y el agua con sal hierve más caliente porque sus iones disueltos reducen la presión de vapor: es una propiedad coligativa.
Resumen
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Dispersión: suspensión (se asienta y se filtra), coloide (dispersa la luz, no se asienta) o solución (transparente, no dispersa la luz).
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Solubilidad: máximo de soluto disuelto a cierta temperatura. La solución puede ser insaturada, saturada o sobresaturada.
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Al subir la temperatura, la solubilidad de la mayoría de los sólidos aumenta y la de los gases disminuye. La presión aumenta la de los gases. Agitar y triturar solo acelera.
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Propiedades coligativas: presión de vapor, ebullición, congelación y presión osmótica; dependen del número de partículas, no de su naturaleza.
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Los solutos iónicos aportan más partículas por mol (NaCl: 2) y producen mayor efecto.