Soluciones

RESEÑA

El propósito de esta monografía: Es complementar el estudio sobre el tema de sistemas dispersos. Por eso pondré de mi parte para lograr tal propósito. Para lograr lo mencionado anteriormente, se está desarrollando un contenido que tendrá los aspectos básicos y la clasificación de sistemas dispersos. En los aspectos básicos me enfatizaré en poner los conceptos adecuados del tema en desarrollo. En la clasificación diferenciaremos y analizaremos los tres tipos de sistemas dispersos: soluciones, coloides y suspensiones. También incluiré la importancia de los sistemas dispersos en la ciencia, la industria, la tecnología y la vida.

INTRODUCCIÓN

Tanto en la vida cotidiana como en la naturaleza, las sustancias químicas no se encuentran en forma libre, sino unidas a otra u otras sustancias, con las cuales forman mesclas o sistemas dispersos. En el aire que respiramos, el agua potable que bebemos, el acero de las herramientas y maquinarias son soluciones. La pintura, la leche y la niebla son coloides, mientras que la leche de magnesia y la myllanta son suspensiones.

Las dispersiones (soluciones, coloides y suspensiones) son de mucha importancia para la ciencia por lo tanto es un tema bien importante e interesantes para las ciencias naturales. Veamos la importancia de manera concreta, de las soluciones y coloides. La gran mayoría de las reacciones inorgánicas y bioquímicas (en animales y plantas) no sería posible si los reactivos implicados no estuvieran disueltos en agua. Los fluidos corporales de los animales son soluciones electrolíticas (soluciones que contiene iones). Los iones realizan importantes papeles importantes papeles reguladores del cuerpo: Ayudan a mantener el fluido adecuado y el balance (o equilibrio) acido-base óptimo. Las medicinas suelen ser soluciones acuosas o alcohólicas de compuestos fisiológicamente activos. Para comprender y proponer ciertas alternativas de solución al problema de la contaminación ambiental (tan importante en la actualidad), es importante conocer el tema de sistemas dispersos. La mayor parte de la contaminación en la sociedad moderna se describe se describe en función de residuos sólidos y de soluciones tanto acuosas o gaseosas. Sin embargo, el enorme problema de contaminación del agua por los detergentes y del aire por las partículas (smog químico) pertenece al área de la ciencia coloidal, y las macropartículas en el aire que son suspensiones.

CAPITULO1 SISTEMAS DISPERSOS

Los sistemas dispersos son mesclas de dos o más o sustancias simples o compuestas en donde hay una fase dispersa o discontinua, que en la mayoría de casos esta en menor cantidad, y una fase dispersante, que generalmente esta en mayor cantidad .estas fases interactúan en mayor o menor grado según el sistema disperso que conformen. En el caso de las soluciones la fase dispersantes se llama solvente y la fase dispersa se llama soluto. En química, una mezcla es un sistema material formado por dos o más sustancias puras pero no combinadas químicamente. En una mezcla no ocurre una reacción química y cada uno de sus componentes mantiene su identidad y propiedades químicas. Los componentes de una mezcla pueden separarse por medios físicos como destilación, disolución, separación magnética, flotación, filtración, decantación o centrifugación. Si después de mezclar algunas sustancias, éstas reaccionan químicamente, entonces no se pueden recuperar por medios físicos, pues se han formado compuestos nuevos. Las mezclas se clasifican en homogéneas y heterogéneas. Los componentes de una mezcla pueden ser sólidos, líquidos o gaseosos. Mezclas homogéneas, son totalmente uniformes (no presentan discontinuidades al ultramicroscopio) y presentan iguales propiedades y composición en todo el sistema, algunos ejemplos son la salmuera, el aire. Estas mezclas homogéneas se denominan soluciones. Mezclas heterogéneas, no son uniformes; en algunos casos, puede observarse la discontinuidad a simple vista (sal y carbón, por ejemplo); en otros casos, debe usarse una mayor resolución para observar la discontinuidad. El límite a partir del cual se distinguen los sistemas heterogéneos de los sistemas homogéneos lo constituye precisamente el ultramicroscopio.

CAPITULO2 CLASES DE SISTEMAS DISPERSOS

La clasificación de un sistema disperso, se basa en el tamaño de las partículas de la fase dispersa. Es conveniente señalar que los límites entre los distintos sistemas dispersos no constituyen fronteras bien definidas, existiendo casos que se pueden clasificar en uno u otro tipo de sistema. Según el grado de división de las partículas los sistemas dispersos se clasifican en soluciones (partículas menores a 1nm), coloides (partículas comprendidas entre 1nm y 1000nm) y suspensiones (partículas mayores a 1nm). Una comparación de las características de los sistemas dispersos se muestra en la siguiente tabla:

La dispersión de la luz se conoce como efecto Tyndall y permite distinguir fácilmente a las soluciones de los otros sistemas dispersos, como se muestra en la siguiente figura, donde un rayo láser es visible en un sistema coloidal pero no en la solución (recuerde que un rayo láser sólo es visible cuando se encuentra con un objeto).

2.1 SOLUCIONES:

Una solución es un sistema disperso homogéneo (sistema monofásico), en donde cualquier parte elemental de su volumen posee una composición química y propiedades idénticas. Una solución es una mezcla homogénea de dos o más sustancias. La sustancia disuelta se denomina soluto y está presente generalmente en pequeña cantidad en comparación con la sustancia donde se disuelve denominada solvente. Las soluciones en química, son mezclas homogéneas de sustancias en iguales o distintos estados de agregación. La concentración de una solución constituye una de sus principales características. Bastantes propiedades de las soluciones dependen exclusivamente de la concentración. Su estudio resulta de interés tanto para la física como para la química. Algunos ejemplos de soluciones son: agua salada, oxígeno y nitrógeno del aire, el gas carbónico en los refrescos y todas las propiedades: color, sabor, densidad, punto de fusión y ebullición dependen de las cantidades que pongamos de las diferentes sustancias.

El soluto puede ser un gas, un líquido o un sólido, y el solvente puede ser también un gas, un líquido o un sólido. El agua con gas es un ejemplo de un gas (dióxido de carbono) disuelto en un líquido (agua).

Las mezclas de gases, son soluciones. Las soluciones verdaderas se diferencian de las soluciones coloidales y de las suspensiones en que las partículas del soluto son de tamaño molecular, y se encuentran dispersas entre las moléculas del solvente.

Algunos metales son solubles en otros cuando están en el estado líquido y solidifican manteniendo la mezcla de átomos. Si en esa mezcla los dos metales se pueden solidificar, entonces serán una solución sólida. El estudio de los diferentes estados de agregación de la materia se suele referir, para simplificar, a una situación de laboratorio, admitiéndose que las sustancias consideradas son puras, es decir, están formadas por un mismo tipo de componentes elementales, ya sean átomos, moléculas, o pares de iones. Los cambios de estado, cuando se producen, sólo afectan a su ordenación o agregación.

Sin embargo, en la naturaleza, la materia se presenta, con mayor frecuencia, en forma de mezcla de sustancias puras. Las disoluciones constituyen un tipo particular de mezclas. El aire de la atmósfera o el agua del mar son ejemplos de disoluciones. El hecho de que la mayor parte de los procesos químicos tengan lugar en disolución hace del estudio de las disoluciones un apartado importante de la química-física.

Son mezclas homogéneas: las proporciones relativas de solutos y solvente se mantienen en cualquier cantidad que tomemos de la disolución (por pequeña que sea la gota), y no se pueden separar por centrifugación ni filtración.

2.1.1 CARACTERISTICAS GENERALES

• Al disolver una sustancia, el volumen final es diferente a la suma de los volúmenes del disolvente y el soluto.

• La cantidad de soluto y la cantidad de disolvente se encuentran en proporciones que varían entre ciertos límites. Normalmente el disolvente se encuentra en mayor proporción que el soluto, aunque no siempre es así. La proporción en que tengamos el soluto en el seno del disolvente depende del tipo de interacción que se produzca entre ellos. Esta interacción está relacionada con la solubilidad del soluto en el disolvente.

• Las propiedades físicas de la solución son diferentes a las del solvente puro: la adición de un soluto a un solvente aumenta su punto de ebullición y disminuye su punto de congelación; la adición de un soluto a un solvente disminuye la presión de vapor de éste.

• Sus propiedades físicas dependen de su concentración:

Disolución1 HCl 12 mol/L; densidad = 1,18 g/cm3

Disolución2 HCl 6 mol/L; densidad = 1,10 g/cm3

• Las propiedades químicas de los componentes de una disolución no se alteran.

• Sus componentes se separan por cambios de fases, como la fusión, evaporación, condensación, etc.

• Tienen ausencia de sedimentación, es decir, al someter una disolución a un proceso de centrifugación las partículas del soluto no sedimentan debido a que el tamaño de las mismas son inferiores a 10 Angstrom (Å).

• Se encuentran en una sola fase.

Factores de solubilidad:

Además

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