QUÍMICA

Disoluciones estándar: concentración

En la naturaleza la materia no se encuentra constituida, por lo general, por un solo elemento o compuesto químico, sino por una mezcla de diferentes sustancias, si bien dentro de éstas hay que distinguir entre mezclas ordinarias y disoluciones. Las disoluciones son una mezcla de sustancias a nivel molecular, a diferencia de las mezclas ordinarias, en las que las sustancias se mantienen en partículas de tamaño más grande, apreciables a simple vista. En la formación de una disolución se desprende o absorbe calor (calor de disolución) como en las reacciones químicas.

Características de las mezclas, disoluciones y compuestos

Las características que diferencian a las mezclas, las disoluciones y los compuestos se resumen en la siguiente tabla:

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Característica Mezcla Disolución Compuesto
Sistema Heterogéneo Homogéneo Homogéneo
Proporción de los constituyentes Variable Variable Constante
Propiedades individuales de los constituyentes Seconservan Se conservan No se conservan
Desprendimiento de calor en la formación No Sí Sí
Separación de los constituyentes Fácil Relativamente fácil Difícil

Estado físico de las disoluciones

En las disoluciones hay que distinguir dos constituyentes: el disolvente, que en general es el componente que interviene en mayor cantidad, y el soluto, o los solutos, que son los componentes que intervienen en menor proporción.

Según el estado físico en el que se encuentran las disoluciones, se clasifican en sólidas, líquidas y gaseosas. El estado físico de una disolución es el mismo que tiene el disolvente, mientras que el soluto puede estar en un estado diferente. Las disoluciones más comunes son las disoluciones líquidas y, dentro de éstas, las más importantes son las llamadas disoluciones acuosas, esto es, aquellas en las que el disolvente es el agua.

Estado físico de la disolución Disolvente Soluto Ejemplo
Sólido Sólido Gas El hielo, que contiene aire disuelto
Sólido Sólido Sólido Cobre y cinc (latón) y otras aleaciones
Líquido Líquido Gas Dióxido de carbono en agua
Líquido Líquido Líquido Bebidas alcohólicas, gasolina
Líquido Líquido Sólido Azúcar en agua, sal en agua
Gaseoso Gas Gas Aire
Gaseoso Gas Líquido Aire húmedo
Gaseoso Gas Sólido Polvo en el aire

Expresión de la concentración

La concentración de un soluto en un disolvente se expresa mediante una combinación de unidades que relacionan la masa o el volumen del soluto con la masa o el volumen de la disolución. La unidad de masa habitual es el gramo o el mol, y la unidad de volumen, el litro.

Las disoluciones pueden estar diluidas o concentradas, en función de la cantidad relativa de soluto y de disolvente que haya en la misma. Así, cualquier disolución que contenga una cantidad muy grande de soluto es una disolución concentrada; en cambio, si contiene muy poca cantidad de soluto en relación con el disolvente, se dice que está diluida.

Las formas más usuales de expresar la concentración son:

  • Porcentajes: la expresión de una concentración en forma de porcentajes puede ir referida a masa o a volumen:

    Una disolución de azúcar en agua al 10% en masa quiere decir que contiene 10 gramos de azúcar por cada 100 gramos de disolución.
  • Molaridad (M) o concentración molar: es la expresión de la concentración referida al número de moles de soluto por litro de disolución:

    Una disolución 10 molar de cloruro sódico (NaCl) contiene 10 moles de NaCl por litro de disolución.
  • Molalidad (m) o concentración molal: es la expresión de la concentración referida al número de moles de soluto por kilogramo de disolvente:

    Una disolución 3 molal de NaCl contiene 3 moles de sal por kilogramo (o por litro en este caso) de agua.
  • Fracción molar (X): se denomina fracción molar del soluto al cociente entre el número de moles de soluto de la disolución y el número total de moles (disolvente y soluto):

    Si se echa 1 mol de NaCl en 9 moles de agua, la fracción molar del soluto es:

Disoluciones iónicas y moleculares

Disolución de un gas en un líquido. Corriente de CO 2 disolviéndose en agua.

Una disolución es molecular cuando cada partícula del soluto es una molécula, y es iónica cuando las moléculas del soluto se disocian en sus iones.

Por ejemplo, un terrón de azúcar en agua se disuelve de forma que cada molécula de azúcar se dispersa entre las moléculas de disolvente, pero sin disociarse, por lo que dice que es una disolución molecular. En cambio, la sal común (cloruro sódico) se disuelve en agua disociándose la molécula en iones cloruro e iones sodio (denominándose disolución iónica):

NaCl ® Cl - + Na +

Para pasar de porcentajes en masa a porcentajes en volumen, y viceversa, o para encontrar el peso de solución en un volumen dado de disolución, cuyo porcentaje en peso es conocido, es necesario saber la densidad de la disolución, que normalmente se expresa en gramos por cm 3 de disolución.