T6Disolución, disolvente y soluto

Concepto de disolución, disolvente y soluto

• Las disoluciones/sistemas homogéneos son mezclas de dos o más sustancias con composición uniforme

• Los componentes de una disolución son indistinguibles a simple vista o con microscopio óptico

• Las disoluciones constan de varias fases

• Fase externa (disolvente):

  • Componente con el mismo estado de agregación que la disolución resultante
  • Se encuentra en mayor proporción

• Fase interna (soluto):

  • Componente con un estado de agregación diferente a la disolución
  • Se encuentra en menor proporción

• Coadyuvantes/aditivos: Componentes que mejoran la disolución

• Agua es el disolvente principal en laboratorios, junto con etanol, aceites vegetales/minerales, parafina líquida y compuestos orgánicos

• En el laboratorio, se trabaja con disoluciones líquidas, donde el disolvente suele ser líquido y el soluto puede ser líquido o sólido

• Las disoluciones son líquidos claros y sin impurezas, transparentes (coloreados o incoloros), con densidad y viscosidad variable

• No se visualiza la fase interna y sus propiedades dependen de la concentración

Ejemplo de mezclas de sustancias y aplicaciones

• Las disoluciones son mezclas de dos o más sustancias
• Una sustancia pura tiene características propias (sabor, color, olor, temperatura de fusión) distintas de otras sustancias (ej: agua)
• Una mezcla es la unión de varias sustancias puras que conservan sus propiedades características
• Se distinguenmezclas homogéneas y heterogéneas
• Mezclas homogéneas/sistemas dispersos homogéneos (disoluciones): componentes indiferenciables (ej: alcohol y agua)
• Mezclas heterogéneas/sistemas dispersos heterogéneos: componentes diferenciables (ej: sangre)
• Al reposar muestras de sangre en laboratorios, sus fases se separan
• En estudios con sangre, la fase de mayor densidad (eritrocitos) se sedimenta al fondo del tubo, mientras que la fase de menor densidad (plasma) se encuentra encima

Solubilidad

• Dentro de los sistemas dispersos homogéneos (disoluciones), la solubilidad es primordial y también la velocidad de disolución
• La solubilidad es la capacidad de una sustancia para disolverse en otra
• No todas las sustancias son solubles en los mismos disolventes ni en la misma proporción
• Al mezclar un sólido y un líquido, se puede obtener:
• Disolución si el sólido es soluble
• Suspensión (sistema disperso heterogéneo) si no lo es
• Al mezclar dos líquidos:
• Disolución si son miscibles (solubles entre sí)
• Emulsión (sistema disperso heterogéneo) si son inmiscibles (no solubles entre sí)
• El coeficiente de solubilidad es la máxima cantidad de soluto que puede disolverse en 100 g o 100 ml de un disolvente a una temperatura específica
• Si se añade demasiado soluto, no se disolverá y quedará suspendido o depositado en el recipiente
• El coeficiente de solubilidad del bicarbonato sódico en agua es 9,6 g/100 ml a 20°C
• Una menor cantidad de bicarbonato sódico se disolverá sin problema, pero una cantidad mayor se quedará suspendida
• La disolución no saturada permite añadir más soluto porque no se ha alcanzado el coeficiente de solubilidad

Factores que afectan a la solubilidad

• Naturaleza del soluto y disolvente:
• Solutos solubles en ciertos disolventes son insolubles en otros, dependiendo de las características químicas e interacciones.
• Las sales (sustancias polares) se disuelven en disolventes polares como agua, mientras que las sustancias apolares (compuestos orgánicos) se disuelven en disolventes de baja polaridad como aceites y disolventes grasos.
• Temperatura:
• Aumentar la temperatura generalmente aumenta la solubilidad (ej: solubilidad del bicarbonato a 60°C es de 16,4g/100ml de agua)
• Algunas excepciones existen, donde la solubilidad disminuye al aumentar la temperatura (ej: disoluciones acuosas de sulfato de cerio Ce2SO4)
• Las curvas de solubilidad muestran gráficamente la variación del coeficiente de solubilidad en función de la temperatura.
• pH del medio: La solubilidad puede aumentar o disminuir según la acidez/basicidad del medio
• Las propiedades coligativas no están relacionadas con la naturaleza del soluto y del disolvente

Velocidad de disolución

• La velocidad de disolución es la cantidad de sustancia que se disuelve en un tiempo determinado
• La velocidad de disolución es afectada por:
• Solubilidad: A mayor solubilidad, más rápida es la disolución
• Factores que afectan la solubilidad (temperatura) incrementan la velocidad de disolución.
• Tamaño de la partícula del sólido: Cuanto menor sea, más rápida será la disolución (aumenta la superficie de contacto)
• Se debe dividir o pulverizar el soluto antes de disolverlo
• Agitación: Una mayor agitación aumenta el contacto entre soluto y disolvente, acelerando la disolución.
• Puede ser manual (varilla de vidrio) o magnética.

¿Cómo expresar una disolución?

• Es la cantidad de soluto en una cantidad de disolvente
• Magnitud de medida: unidad usada para expresar características de una sustancia
• En el laboratorio, se utiliza masa, volumen y densidad, medidos en kilogramo (kg), metro cúbico (m³) y kilogramo/metro cúbico (kg/m³), respectivamente
• Existen diferentes formas de expresar la concentración de una disolución:
• Porcentaje en peso (%p/p)
• Porcentaje en volumen (%v/v)
• Porcentaje en peso/volumen (%p/v)
• Partes por millón (ppm)
• Molaridad (M)
• Normalidad (N)
• Molalidad (m)
• Fracción molar (X)

Expresión en porcentaje: peso/peso

• El porcentaje (%) significa que la cantidad total de la disolución consta de 100 partes
• La cantidad correspondiente del soluto es una porción de estas.
• La concentración en tanto por ciento puede expresarse como peso/peso (p/p), peso/volumen (p/v) y volumen/volumen (v/v)
• La fórmula para calcular %p/p es: % p/p = (peso del soluto (g) / peso de la disolución (g)) x 100
• El soluto y el disolvente se miden en la misma unidad de masa (gramos)

Expresión en porcentaje: peso/volumen

• La cantidad de soluto (gramos) se mide en una unidad de masa distinta a la de la disolución (mililitros)
• El soluto es un sólido y el disolvente es un líquido
• La fórmula para calcular %p/v es: % p/v = (peso del soluto (g) / volumen de la disolución (ml)) x 100

Expresión en porcentaje: volumen/volumen

• El soluto, disolvente y disolución se miden en la misma unidad (mililitros)
• La fórmula para calcular % v/v es: % V/V = (volumen del soluto (ml) / volumen de la disolución (ml)) x 100

Expresión en porcentaje: partes por millón

• Mide elementos en cantidades muy pequeñas (trazas)
• Se expresa con la abreviatura ppm (partes por millón): 1 ppm = 1 µg/g, 1 mg/kg ó 1 mg/L
• La fórmula para calcular ppm es: ppm = (peso del soluto (g) / peso de la disolución (g)) x 10^6

Disolventes de uso frecuente en el laboratorio clínico y anatomopatológico

• Disolventes utilizados: agua, etanol, aceites, parafina líquida, cetona y compuestos orgánicos (benceno)
• Clasificación:
• Disolventes polares acuosos (agua potable y purificada)
• Disolventes polares no acuosos (alcoholes y derivados)
• Disolventes apolares (aceites vegetales y minerales)
• Según solubilidad:
• Disolventes hidrosolubles (agua, etanol y acetona)
• Disolventes liposolubles (aceites y parafina líquida)
• El agua es el disolvente universal:
• Molécula polar que forma puentes de hidrógeno
• Disuelve sustancias polares, sustancias con carga iónica (proteínas, aminoácidos y alcoholes)
• La parafina líquida:
• Microtomía (cortes finos de tejidos para microscopio)
• Etanol o alcohol etílico (96% al 99,8%):
• No se usa mucho porque es higroscópico (absorbe agua)

Caso práctico 1: “Osmolaridad”

• La osmolaridad es una medida de la concentración de solutos en una solución, relacionada con la concentración molar (M) de los solutos y su disociación
• Se expresa en osmoles por litros de solución (osm/L u OsM)
• Ósmosis es el movimiento del agua a través de una membrana semipermeable debido a la diferencia de concentración de solutos (pasa de la solución diluida a la concentrada)
• La fórmula para calcular la osmolaridad es: Osmolaridad = peso molecular de la molécula x nº de partículas disociadas

Caso práctico 2: “Preparación de disoluciones en el laboratorio”

• Material necesario:
• Vaso de precipitados de 100 ml
• Matraz aforado de 100 ml
• Pipeta
• Papel de filtro
• Reactivos (agua y etanol)
• Calcular la cantidad de etanol y agua necesaria
• Necesita 12 ml de etanol y para la cantidad de agua se realiza la operación: (100 ml que es el total de la disolución – 12 ml de etanol = 88 ml de agua)
• Alberto preparará la cantidad de soluto (etanol)
  • Cogerá un vaso de precipitados y, con la ayuda de una pipeta, añadirá los 12 ml de etanol
• Mezclar ciertos solutos con los disolventes, pueden elevar su temperatura y alterar el calibrado del material
• Después, añadirá un poco de disolvente y agitará la mezcla suavemente para que se homogenice
  • Es importante utilizar material no volumétrico
• Trasladará la muestra a un matraz aforado y añadirá agua hasta llegar a los 100 ml (enrase)
• Procederá a agitar la disolución por el cuello del matraz mediante movimientos circulares