Solubilidad y coeficiente de solubilidad
Preparás el mate con azúcar: al principio el azúcar desaparece, pero si seguís agregando cucharadas, en algún momento empieza a quedar en el fondo. ¿Por qué hay un límite? ¿Y por qué el azúcar se disuelve mejor en agua caliente que en agua fría? En esta página vas a aprender a responderlo con datos.
Soluciones: soluto y solvente
Una solución es un sistema material homogéneo (una sola fase) formado por dos o más componentes. No se distinguen a simple vista las partes que la forman.
Los dos componentes principales son:
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Soluto: la sustancia que se disuelve (generalmente la que está en menor cantidad).
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Solvente: la sustancia que disuelve (generalmente la que está en mayor cantidad). Cuando es agua, se habla de solución acuosa.
Ejemplos de tu casa: el jugo en polvo en agua (soluto: el polvo; solvente: el agua), el agua con sal fina, el mate con azúcar (el agua es el solvente; el azúcar, el soluto).
Definí con tus palabras qué es una solución y nombrá sus dos componentes principales. Da un ejemplo de solución que uses en tu casa, como el mate con azúcar o un jugo en…
Definí con tus palabras qué es una solución y nombrá sus dos componentes principales. Da un ejemplo de solución que uses en tu casa, como el mate con azúcar o un jugo en polvo.
Saturada, no saturada y sobresaturada
Un solvente no puede disolver cantidades infinitas de soluto. Si agregás sal poco a poco al agua, primero se disuelve toda; después llega un momento en que ya no se disuelve más y queda un resto en el fondo (el cuerpo de fondo).
Según la cantidad de soluto disuelto, a una temperatura dada, la solución puede ser:
| Tipo | Qué ocurre |
|---|---|
| No saturada | Tiene disuelto menos soluto que el máximo posible: admite más soluto. |
| Saturada | Tiene disuelto el máximo posible a esa temperatura. Si agregás más, queda sin disolver. |
| Sobresaturada | Tiene disuelto más soluto que el máximo (situación delicada, inestable). |
Camila disuelve sal en agua a 20 °C hasta que, por más que revuelva, queda sal sin disolver en el fondo del vaso. Indicá cómo se clasifica la solución según su cantidad…
Camila disuelve sal en agua a 20 °C hasta que, por más que revuelva, queda sal sin disolver en el fondo del vaso. Indicá cómo se clasifica la solución según su cantidad de soluto disuelto y explicá por qué.
Coeficiente de solubilidad
Para saber exactamente cuánto soluto puede disolverse se usa el coeficiente de solubilidad: la masa máxima de soluto que se disuelve en 100 g de solvente (en este curso, agua) a una temperatura determinada.
Por ejemplo, «36 g/100 g de agua a 20 °C» quiere decir que, en 100 g de agua a 20 °C, se disuelven como máximo 36 g de esa sustancia. Con ese dato:
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36 g o menos en 100 g de agua → solución no saturada (o justo saturada si son 36 g).
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Más de 36 g → se disuelven 36 g y el resto queda en el fondo: solución saturada con cuerpo de fondo.
El coeficiente depende de la temperatura, por eso hay que indicarla siempre. Y es proporcional a la cantidad de agua: con 200 g de agua, se disuelve el doble.
Explicá qué significa que el coeficiente de solubilidad de una sustancia en agua, a 20 °C, sea de 36 g cada 100 g de agua. Escribí tu explicación en una o dos oraciones.
Explicá qué significa que el coeficiente de solubilidad de una sustancia en agua, a 20 °C, sea de 36 g cada 100 g de agua. Escribí tu explicación en una o dos oraciones.
El coeficiente de solubilidad de una sal en agua a 20 °C es 36 g cada 100 g de agua. Facundo agrega 50 g de esa sal a 100 g de agua a 20 °C y revuelve bien. Calculá…
El coeficiente de solubilidad de una sal en agua a 20 °C es 36 g cada 100 g de agua. Facundo agrega 50 g de esa sal a 100 g de agua a 20 °C y revuelve bien. Calculá cuántos gramos se disuelven y cuántos quedan sin disolver, y clasificá la solución obtenida.
Factores que modifican la solubilidad
La solubilidad no es siempre la misma. Depende de:
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La temperatura. En la mayoría de los solutos sólidos, al aumentar la temperatura aumenta la solubilidad. Por eso el azúcar se disuelve más y más rápido en el mate caliente que en agua fría. En los gases, ocurre al revés: a más temperatura, menos gas disuelto (una gaseosa tibia pierde el gas con facilidad).
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La naturaleza del soluto y del solvente. La sal se disuelve bien en agua pero casi nada en aceite; el aceite sí se disuelve en nafta. «Lo semejante disuelve a lo semejante»: las sustancias de tipo parecido se disuelven entre sí.
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La presión, que influye en los gases: a más presión, más gas disuelto. Por eso la gaseosa embotellada (con el $CO_2$ a presión) forma burbujas al destaparla.
Los datos suelen darse en una tabla. Mirá este ejemplo para una sustancia X:
| Temperatura (°C) | 0 | 20 | 40 | 60 |
|---|---|---|---|---|
| Solubilidad (g/100 g de agua) | 14 | 32 | 64 | 110 |
Al subir la temperatura, la solubilidad aumenta. A 40 °C, 64 g de X en 100 g de agua es una solución saturada. Si se enfría a 20 °C sin que aparezca sólido, quedan disueltos 64 g cuando el máximo es 32 g: es una solución sobresaturada.
La tabla muestra el coeficiente de solubilidad de una sustancia X en agua (g cada 100 g de agua): | Temperatura (°C) | 0 | 20 | 40 | 60 | |---|---|---|---|---| |…
La tabla muestra el coeficiente de solubilidad de una sustancia X en agua (g cada 100 g de agua):
| Temperatura (°C) | 0 | 20 | 40 | 60 |
|---|---|---|---|---|
| Solubilidad | 14 | 32 | 64 | 110 |
- a) Describí cómo cambia la solubilidad al aumentar la temperatura.
- b) Micaela tiene una solución con 64 g de X en 100 g de agua a 40 °C. Clasificala.
- c) Si esa solución se enfría a 20 °C sin que aparezca sólido, ¿cómo se clasificaría?
Bruno quiere disolver azúcar en el mate y en un vaso de agua fría. Notó que se disuelve más rápido y en mayor cantidad en el agua caliente. Explicá qué factor influye en…
Bruno quiere disolver azúcar en el mate y en un vaso de agua fría. Notó que se disuelve más rápido y en mayor cantidad en el agua caliente. Explicá qué factor influye en la solubilidad en este caso. Además, indicá por qué la sal se disuelve bien en agua pero casi nada en aceite, mencionando la naturaleza del soluto y del solvente.
Curvas de solubilidad y cristalización
Si graficás el coeficiente de solubilidad en función de la temperatura, obtenés una curva de solubilidad. Cada punto sobre la curva es una solución saturada; por debajo, no saturada; por encima, sobresaturada.
Esto permite cristalizar una sustancia: se prepara una solución saturada en caliente y se enfría. Como a menor temperatura entra menos soluto, el exceso se separa como cristales. Funciona bien si la solubilidad cambia mucho con la temperatura.
Dos sales, A y B, tienen estos coeficientes de solubilidad (g cada 100 g de agua): | Temperatura (°C) | 20 | 50 | 80 | |---|---|---|---| | Sal A | 35 | 37 | 40 | | Sal B…
Dos sales, A y B, tienen estos coeficientes de solubilidad (g cada 100 g de agua):
| Temperatura (°C) | 20 | 50 | 80 |
|---|---|---|---|
| Sal A | 35 | 37 | 40 |
| Sal B | 30 | 85 | 170 |
Martina prepara 200 g de agua a 80 °C saturada con la sal B y luego la enfría hasta 20 °C.
- a) Calculá la masa de B disuelta a 80 °C.
- b) Calculá cuántos gramos de B cristalizan al enfriar a 20 °C.
- c) Explicá por qué este método de cristalización serviría para B pero no sería eficaz para A.
Soluciones sobresaturadas y gases
Una solución sobresaturada tiene más soluto disuelto del que corresponde. Se obtiene, por ejemplo, enfriando con cuidado y sin movimiento una solución saturada caliente. Es inestable: basta un golpe o agregar un pequeño cristal del soluto para que el exceso cristalice de golpe hasta que la solución queda saturada.
En los gases pasa algo parecido. La gaseosa recién destapada tiene $CO_2$ disuelto a presión; al destaparla y calentarla, la solubilidad del gas baja y se forman burbujas. Una gaseosa que lleva horas abierta ya perdió buena parte del gas.
Felipe analiza una gaseosa recién abierta y otra que lleva horas destapada, y observa que la recién abierta forma burbujas al calentarla. Sabiendo que el dióxido de…
Felipe analiza una gaseosa recién abierta y otra que lleva horas destapada, y observa que la recién abierta forma burbujas al calentarla. Sabiendo que el dióxido de carbono es un gas disuelto en el líquido, argumentá cómo varía la solubilidad de un gas en agua con la temperatura y compará con lo que ocurre con la mayoría de los solutos sólidos. Después explicá por qué una solución sobresaturada es inestable y qué sucede si se le agrega un pequeño cristal del soluto.
Volvé al principio: el azúcar del mate deja de disolverse porque la solución llega a su coeficiente de solubilidad a esa temperatura (queda saturada), y en agua caliente ese límite es más alto.