¿Qué son las mezclas?

División de mezclas

1. Si a simple vista no se puede ver la división de los componentes de una mezcla, la mezcla es homogénea . Ejemplos de tales mezclas son agua mineral, perfumes y líquidos perfumados o aire.
2. Cuando los componentes de una mezcla son visualmente distinguibles, se trata de mezclas heterogéneas. Tales mezclas, incluso después de agitarlas o agitarlas durante mucho tiempo, tienen claramente diferentes capas.

Ejemplos de mezclas heterogéneas

El primero puede ser agua con aceite , en cuyo caso se trata de una mezcla de dos líquidos que no se mezclan ni siquiera durante la agitación, y se pueden ver fácilmente gotas de aceite flotando en la superficie del agua. Otro tipo de mezcla heterogénea es la tiza en polvo en agua . Es un sólido introducido en un líquido que no se disuelve en él. La mezcla da como resultado una suspensión que, después de un tiempo, se estratifica y las partículas de tiza se hunden hasta el fondo.

Solución

Es un tipo particular de mezcla que consta de al menos dos componentes, uno de los cuales se llama solvente y los demás se llaman sustancias disueltas en él . Cuando se mezclan dos líquidos o dos gases, el disolvente, también conocido como fase dispersiva, suele ser la sustancia que hay más en solución. La sustancia que se encuentra en menor cantidad es la que se encuentra disuelta en él. Las sustancias disueltas también se denominan fase dispersa y puede haber más de una en una solución. En estos casos hablamos de soluciones multicomponente .

Soluciones comúnmente utilizadas

En el día a día lo más habitual es encontrar soluciones de diversas sustancias en agua, posiblemente en disolventes orgánicos. En los hogares, por ejemplo, las soluciones se utilizan para diversos fines, entre ellos:

• vinagre, una solución de ácido acético al 10%,
• Usamos peróxido de hidrógeno para desinfectar heridas, es decir, una solución deperóxido de hidrógeno al 3%.
• A menudo se añade otra solución, la leche, al café o al cereal para el desayuno.

Ejemplos de soluciones en otros estados de la materia incluyen el aire, que es una mezcla principalmente de nitrógeno, oxígeno, vapor de agua y dióxido de carbono, y el bronce, una solución en estado sólido compuesta de cobre y estaño. La cantidad de sustancia disuelta en el disolvente determina a qué tipo pertenece: si está concentrado o diluido.

Tipos de soluciones

Existen varias divisiones de soluciones en función de los parámetros considerados. El más importante de ellos es la división en:

1. Una solución saturada es aquella que se ha obtenido disolviendo la máxima cantidad posible de una sustancia en un disolvente. Esto significa que ya no es posible disolver más fase dispersa en las condiciones de presión y temperatura dadas.
2. Una solución insaturada es aquella en 100 g de la cual, a una temperatura y presión determinadas, todavía es posible disolver mayores cantidades de soluto. La cantidad de sustancia presente afecta su concentración.

Entre las soluciones, también distinguimos entre:

1. Una solución diluida es una solución en la que la cantidad de disolvente es significativamente mayor que la cantidad de soluto. Suelen ser soluciones con un pequeño porcentaje de concentración.
2. Una solución concentrada es aquella en la que la cantidad de sustancia de la fase dispersa en relación con la fase dispersante es de decenas por ciento.
3. Una solución sobresaturada es un sistema específico en el que hay una cantidad adicional de sustancia que no se puede disolver en las condiciones de presión y temperatura dadas. Este tipo de solución se puede obtener fácilmente enfriando cuidadosamente una solución saturada. Estas soluciones se caracterizan por una alta inestabilidad y el sistema puede alterarse incluso agitándolo más vigorosamente o añadiendo un cristal adicional de la sustancia, lo que da como resultado la cristalización completa del exceso de sustancia y la transición de la solución al estado saturado.

Se pueden utilizar varios métodos para aumentar la saturación de una solución : aumentar la cantidad de soluto, evaporar algo de disolvente y, en el caso de los sólidos, la saturación también aumenta bajando la temperatura. En la situación contraria, para reducir la saturación de la solución, la forma más sencilla es añadir más disolvente al sistema o, en el caso de sólidos, aumentar la temperatura de la solución. Las maniobras de temperatura son efectivas para sistemas líquido-sólido, ya que afectan directamente la solubilidad de la sustancia en la fase dispersante.

Solubilidad

La condición básica para la formación de una solución, es decir, una mezcla ópticamente homogénea, es la ocurrencia de un proceso llamado disolución . Implica el paso de moléculas de una sustancia a una solución. Lo contrario de este proceso es la formación de una fase cristalina sólida, es decir, la cristalización de la sustancia. Cada sustancia tiene su propia velocidad de disolución y eficiencia específicas. Podemos decir que una sustancia es muy soluble en agua, por ejemplo, y otra es muy poco soluble en agua. La solubilidad, por otro lado, es la cantidad de gramos de una sustancia que se deben disolver para obtener una solución saturada usando 100 gramos de solvente, en determinadas condiciones de presión y temperatura. La velocidad de disolución de una sustancia depende no sólo del tipo de disolvente, sino también de:

1. temperatura , ya que cuanto mayor es la temperatura, mayor es la energía de las partículas, lo que a su vez hace que colisionen cada vez con mayor frecuencia;
2. mezclado mecánico , que facilita el mezclado de partículas;
3. finura del soluto , porque cuanto mayor es la finura, más fácil es para las partículas de disolvente penetrar entre el soluto.

El conocimiento de los conceptos de solubilidad o nivel de saturación de las soluciones permite resolver cálculos sencillos que facilitan el trabajo diario de todo químico. La solubilidad de muchas sustancias se puede leer en las curvas de solubilidad que se encuentran en los libros, que muestran la dependencia de la temperatura del número de gramos de una sustancia.

Ejemplos de tareas químicas en las que se debe utilizar el concepto de solubilidad

Tarea 1.

La solubilidad de la sustancia X en agua a una temperatura determinada es de 45 g. Calcule cuántos gramos de disolvente hay en 600 g de solución saturada. Sabemos que la solubilidad es de 45 g, lo que significa que 45 g de una sustancia se disuelven en 100 g de agua, dando como resultado una solución saturada. La masa de la solución es la masa de la sustancia y la masa del solvente presente, entonces: _solución = 45 g + 100 g = 145 g Con este conocimiento, podemos ordenar la relación: 145 g de solución – 100 g de agua 600 g solución – mg de agua

Tarea 2.

Calcule cuántos gramos de cloruro de amonio se deben disolver adicionalmente en 100 g de agua si calienta la solución de 50 ^o C a 80 ^o C para que la solución aún permanezca saturada. De la curva de solubilidad en agua del cloruro de amonio se puede leer lo siguiente:

1. La solubilidad a 50 ^o C es de aproximadamente 48 g.
2. La solubilidad a 80 ^o C es de aproximadamente 64 g.

Como el concepto de solubilidad se refiere a la cantidad de una sustancia disuelta en 100 g de agua, es fácil calcular que se requiere disolución adicional para mantener una solución saturada: 64 g – 48 g = 16 g NH ₄ Cl

Tarea 3.

¿Qué solución se formará si se prepara una solución compuesta por 100 g de agua y 50 g de cloruro de amonio a 60 ^o C? Usando la curva de solubilidad sabemos que a 60 ^o C la solubilidad del cloruro de amonio es: R = 55 g. Esto significa que cuando se añaden 50 g de cloruro de amonio a 100 g de agua a esta temperatura, se podrían disolver 5 g más. Por tanto, la solución así preparada es insaturada.