Disoluciones

Una disolución es una mezcla homogénea formada por un soluto disuelto en un disolvente. Las disoluciones son uniformes en toda su extensión y parecen una sola sustancia, aunque contengan dos o más componentes.

Componentes de una disolución

Soluto

Es la sustancia que se disuelve en la disolución. Suele estar en menor cantidad.

• Ejemplos: sal en agua, azúcar en agua, oxígeno disuelto en agua
• Puede ser: sólido, líquido o gas

Disolvente

Es la sustancia que disuelve al soluto. Suele ser el componente mayoritario de la disolución.

• Disolvente más común: agua
• Otros disolventes: alcohol, acetona, aguarrás, aceite de cocina
• Es el medio en el que se disuelve el soluto

Disolución

Es la mezcla homogénea de soluto y disolvente.

• Aspecto: uniforme, de una sola fase
• Propiedades: iguales en toda la mezcla
• Composición: variable, porque la proporción entre soluto y disolvente puede cambiar

Características de las disoluciones

• Homogéneas: presentan aspecto y composición uniformes
• Transparentes: normalmente dejan pasar la luz
• Sin efecto Tyndall: la luz atraviesa la disolución sin dispersarse
• No sedimentan: sus componentes permanecen mezclados
• No se separan por filtración: las partículas son demasiado pequeñas
• Una sola fase: parecen una única sustancia
• Estables: no se separan con el tiempo

Tipos de disoluciones

Según el estado físico

Disoluciones sólidas (aleaciones)

• El soluto y el disolvente son sólidos
• Ejemplos: bronce (Cu en Sn), latón (Cu en Zn), acero (C en Fe)

Disoluciones líquidas

• El soluto puede ser sólido, líquido o gas, y el disolvente es líquido
• Ejemplos: agua con sal, agua con azúcar, alcohol en agua, oxígeno en agua

Disoluciones gaseosas

• El soluto y el disolvente son gases
• Ejemplo: aire (mezcla de N₂, O₂, Ar, CO₂, etc.)

Según la concentración

Disolución diluida

• Contiene poca cantidad de soluto respecto al disolvente
• Ejemplo: un té o café muy suave

Disolución concentrada

• Contiene mucha cantidad de soluto respecto al disolvente
• Ejemplo: un café muy cargado o un jarabe

Disolución saturada

• Contiene la cantidad máxima de soluto que puede disolverse a una temperatura dada
• Ya no admite más soluto disuelto
• El soluto adicional no se disuelve y se deposita en el fondo

Disolución insaturada

• Contiene menos soluto del máximo que puede disolverse
• Todavía podría disolverse más soluto

Disolución sobresaturada

• Contiene más soluto del que normalmente puede permanecer disuelto a una temperatura dada
• Es inestable y puede cristalizar si se altera
• Se obtiene enfriando con cuidado una disolución saturada caliente

Solubilidad

La solubilidad es la cantidad máxima de una sustancia que puede disolverse en una cantidad determinada de disolvente a una temperatura concreta.

Factores que afectan a la solubilidad

Temperatura

• En la mayoría de los solutos sólidos disueltos en agua, la solubilidad aumenta con la temperatura
• Al calentar, aumenta el movimiento de las partículas y se facilita la disolución
• Ejemplo: el azúcar se disuelve mejor en agua caliente que en agua fría
• Excepción: en algunos gases disueltos en agua, la solubilidad disminuye al aumentar la temperatura

Presión

• Afecta sobre todo a la solubilidad de los gases en líquidos
• Al aumentar la presión, aumenta la solubilidad del gas
• Ejemplo: el CO₂ es más soluble en las bebidas carbonatadas cuando están cerradas y a presión

Naturaleza del soluto y del disolvente

• El principio de "lo semejante disuelve a lo semejante" indica que los disolventes polares disuelven solutos polares, y los disolventes apolares disuelven solutos apolares
• Ejemplos:

- el agua (polar) disuelve sal y azúcar (polares) - el aceite (apolar) se mezcla con gasolina (apolar) - el agua y el aceite no se mezclan porque tienen distinta polaridad

Tamaño de partícula

• Los solutos finamente divididos se disuelven más rápido, aunque no en mayor cantidad
• Afecta a la velocidad de disolución, no a la solubilidad final

Expresión de la concentración

Consulta la página de concentración para ver con detalle las distintas formas de expresar la concentración de una disolución.

Ejemplos de disoluciones

Curvas de solubilidad

Una curva de solubilidad es una gráfica que muestra cómo cambia la solubilidad con la temperatura.

Características:

• Eje X: temperatura (°C)
• Eje Y: solubilidad (g de soluto por cada 100 g de agua)
• La mayoría de las curvas ascienden: la solubilidad aumenta con la temperatura en muchos solutos sólidos
• Sirven para predecir la solubilidad: a cualquier temperatura se puede leer cuánto soluto puede disolverse

Visualización de una curva de solubilidad

Preguntas de interpretación del gráfico

Ejemplo 1: NaCl (sal)

• A 20°C, la solubilidad del NaCl es 36,0 g por cada 100 g de agua


• A 100°C, la solubilidad aumenta hasta 39,1 g por cada 100 g de agua


• Observación: la sal muestra un aumento pequeño de solubilidad con la temperatura

Ejemplo 2: KNO₃ (nitrato de potasio)

• A 20°C, la solubilidad del KNO₃ es 37,0 g por cada 100 g de agua


• A 100°C, la solubilidad aumenta mucho hasta 246 g por cada 100 g de agua


• Observación: el nitrato de potasio cambia mucho su solubilidad con la temperatura

Preguntas de comparación:

1. ¿Qué sustancia tiene mayor solubilidad a temperatura ambiente (20°C)? La sal y el nitrato de potasio son casi iguales.


2. ¿Qué sustancia se ve más afectada por la temperatura? El nitrato de potasio, porque su curva es mucho más pronunciada.


3. ¿Cuánto más soluble es el KNO₃ que el NaCl a 100°C? 246 g frente a 39,1 g, es decir, 206,9 g más.

Cómo leer la gráfica:

• Busca la temperatura en el eje horizontal


• Busca la sustancia representada por su curva


• Lee el valor correspondiente en el eje vertical

Observaciones:

• NaCl cambia poco con la temperatura, por eso su curva es casi plana


• KNO₃ aumenta mucho su solubilidad cuando sube la temperatura


• Azúcar es muy soluble y su solubilidad crece mucho con el calor


• CuSO₄ muestra un aumento importante a temperaturas altas

Efecto de la temperatura en distintos tipos de sustancias

Muchas sustancias siguen patrones distintos de solubilidad al variar la temperatura:

Sólidos (la mayoría de los solutos) - AUMENTAN con la temperatura

• Ejemplos: KNO₃, azúcar, CuSO₄, KI
• Al aumentar la temperatura, las partículas del soluto se disuelven con mayor facilidad
• La razón es que hay más energía y más movimiento molecular
• NaCl es una excepción: apenas cambia con la temperatura

NaCl (cloruro de sodio) - CASI CONSTANTE

• Apenas cambia entre 0°C y 100°C
• Su solubilidad se mantiene alrededor de 35-39 g por cada 100 g de agua
• Por eso las disoluciones salinas son útiles en un rango amplio de temperaturas
• Es un comportamiento poco común frente a otros sólidos iónicos

Gases disueltos en agua - DISMINUYEN con la temperatura

• Ejemplos: NH₃, HCl, SO₂, O₂, CO₂
• Cuando aumenta la temperatura, los gases se vuelven menos solubles
• La razón es que las partículas del gas escapan con más facilidad
• El agua fría puede disolver más gas que el agua caliente
• Por eso los peces necesitan aguas más frías, con más oxígeno disuelto

¿Cómo medir la solubilidad?

Curva de solubilidad para compuestos binarios

Observaciones clave:

1. Solutos sólidos (KI, línea roja): la curva asciende.

La solubilidad aumenta claramente con la temperatura.

1. NaCl (línea azul): la curva es casi plana.

Su solubilidad apenas depende de la temperatura.

1. Solutos gaseosos (NH₃, HCl y SO₂): las curvas descienden.

La solubilidad disminuye cuando la temperatura aumenta.

Resolución de problemas con la gráfica

Ejemplo 1: comprobar si una disolución está saturada

A 20°C, ¿una disolución con 50 g de KNO₃ en 100 g de agua está saturada o insaturada?
Solución:

• Según la gráfica, a 20°C la solubilidad del KNO₃ es 37,0 g por cada 100 g de agua.


• La cantidad real es 50 g.


• Como 50 g > 37,0 g, la disolución es sobresaturada.


• El exceso de KNO₃ (50 - 37 = 13 g) no puede mantenerse disuelto y cristaliza.

Ejemplo 2: predecir cambios al variar la temperatura

Una disolución saturada de NaNO₃ se prepara a 20°C con 96 g en 100 g de agua. ¿Qué ocurre si se enfría a 0°C?
Solución:

• A 20°C, 96 g corresponde a una disolución saturada.


• A 0°C, la solubilidad máxima es 87 g por cada 100 g de agua.


• Como hay 96 g y solo pueden permanecer disueltos 87 g, cristalizan 9 g.

Ejemplo 3: obtener la temperatura a partir de la gráfica

¿A qué temperatura podrían disolverse 60 g de KCl en 100 g de agua?
Solución:

• Hay que buscar en la curva del KCl el valor 60 g.


• Ese valor supera incluso la solubilidad a 100°C (56,3 g).


• Por tanto, 60 g de KCl no se disuelven completamente a las temperaturas normales de la gráfica.

Ejemplo 4: comparar solubilidades

¿Qué sustancia es más soluble a 60°C: CuSO₄ o azúcar?
Solución:

• A 60°C, la solubilidad del CuSO₄ es 40,8 g por cada 100 g de agua.


• A 60°C, la del azúcar es 288 g por cada 100 g de agua.


• Como 288 > 40,8, el azúcar es mucho más soluble.

¿Por qué el agua disuelve tantas sustancias?

El principio de "lo semejante disuelve a lo semejante"

La polaridad explica qué sustancias se disuelven en cada tipo de disolvente:

Ejemplo con yodo I₂ y CuCl₂

En esta práctica se observa que el yodo, que es apolar, pasa del agua, que es polar, a un disolvente orgánico apolar. En cambio, el CuCl₂, que es polar, pasa del disolvente orgánico al agua.

Aditividad de volúmenes en las disoluciones

Al mezclar disoluciones, los volúmenes no siempre se suman exactamente. Este vídeo explica por qué: