Soluciones, Coloides y Suspensiones

Soluciones, Coloides y Suspensiones

• El documento consta de una revisión sobre Soluciones, Coloides y Suspensiones

Objetivos

• El documento busca comprender los términos solución, soluto y solvente
• El documento pretende ayudar a reconocer los tipos de soluciones, utilizar unidades de concentración, y calcular la concentración de un medicamento en una solución
• También pretende preparar soluciones de diferentes concentraciones, y diferenciar entre soluciones isotónicas, hipotónicas e hipertónicas.

Soluciones

• Los factores que afectan la solubilidad y velocidad de disolución son: temperatura, presión, tamaño y agitación de las moléculas
• Las soluciones pueden ser saturadas, no saturadas y sobresaturadas
• La concentración de las soluciones puede ser Molar, Normal y Molal

El Agua como Solvente Universal

• El agua es una de las sustancias más abundantes de la Tierra y se considera el solvente universal ya que el 90% de las disoluciones son acuosas

Propiedades físicas del agua

• Los puntos de fusión y ebullición del agua son altos en comparación con otras sustancias combinadas con H y un no metal
• A diferencia de otros líquidos, el agua en estado sólido se expande al disminuir la temperatura, haciéndola menos densa que en estado líquido, explicando por qué el hielo flota
• El agua pura es inodora, incolora e insípida; cualquier cambio indica la presencia de sustancias extrañas disueltas
• El agua potable debe estar bien aireada, contener oxígeno disuelto, disolver jabón y carecer de materia orgánica en descomposición y sustancias nitrogenadas
• La tensión superficial ocurre porque las moléculas en la superficie se atraen mutuamente
• El agua con tensión superficial permite que pequeños insectos caminen sobre ella y que objetos ligeros floten, pero también permite que zancudos depositen larvas
• El agua puede contaminarse con compuestos minerales, orgánicos, microorganismos y variaciones de temperatura.

Mezclas

• Las mezclas son un tipo de materia formadas por varias sustancias en proporciones variadas que conservan sus propiedades y pueden separarse por medios mecánicos
• Las mezclas se clasifican, según el tamaño de la partícula, en soluciones (disoluciones), coloides y suspensiones

Soluciones Químicamente Homogéneas

• Las soluciones químicamente homogéneas son aquellas cuyos componentes no tienden a separarse físicamente
• En una solución, siempre hay un soluto (medio que se disuelve) y un solvente (medio en que se disuelve)
• Las disoluciones de laboratorio suelen ser líquidas, con agua como disolvente, denominadas disoluciones acuosas
• En una solución azucarada, el azúcar es el soluto y el agua el solvente
• El agua de mar tiene sal como soluto y agua como solvente
• El agua es considerada el solvente universal, pero no es el único; por ejemplo, en la pintura de aceite, el aceite es el soluto y el diluyente es el solvente

Soluto y Solvente

• Las soluciones están formadas por uno o más solutos y un solvente
• El soluto es la sustancia en menor proporción y el solvente es la sustancia en mayor proporción
• En una solución de 500 ml de alcohol en 2 litros de agua, el alcohol es el soluto y el agua es el solvente

Clasificación de Soluciones

• Las sustancias pueden formar soluciones sin importar su estado de agregación molecular
• Las soluciones se clasifican en sólidas, líquidas y gaseosas según el estado físico de sus componentes
• El estado físico de la solución depende del estado del soluto y solvente

Características de las soluciones

• El tamaño de partícula del soluto es menor a 1nm
• Las partículas son tan pequeñas que pasan a través de cualquier filtro
• Los componentes están distribuidos uniformemente y no se distinguen a simple vista
• Las propiedades de sus componentes no cambian
• Pueden ser incoloras o coloridas

Clasificación Cualitativa de Soluciones

• Las soluciones pueden clasificarse cualitativamente según la cantidad de soluto que contienen

Tipos de Soluciones

• Diluidas o insaturadas: Contienen una pequeña cantidad de soluto en relación con el solvente presente, ejemplo el agua de mar
• Saturadas o concentradas: Contienen la máxima cantidad de soluto que puede disolver el solvente a una temperatura dada, como el agua del Mar Muerto
• Sobresaturadas: Contienen más soluto del que normalmente puede disolver el solvente a una temperatura dada
• Se obtienen disolviendo el soluto a temperaturas altas pero son inestables y el soluto se precipita Ej. jaleas
• La solubilidad describe la cantidad máxima de soluto que se puede disolver en una cantidad determinada de solvente, representando un límite

Factores que Afectan la Solubilidad

• Temperatura: Para sólidos y líquidos, mayor temperatura implica mayor solubilidad; para gases, mayor temperatura implica menor solubilidad
• Presión: Influye en la solubilidad de gases; a mayor presión, mayor solubilidad
• Tamaño de partícula: A menor tamaño de partícula, mayor solubilidad
• Naturaleza del soluto y solvente: La solubilidad es mayor entre sustancias con moléculas análogas eléctrica y estructuralmente

Coloides

• Los coloides están formados de partículas dispersas en un medio de dispersión
• Puede causar sedimentación al transcurrir mucho tiempo

Características de los coloides

• Macroscópicamente son homogéneos pero microscópicamente heterogéneos
• Mezclas entre una solución y una suspensión, con partículas de 1 a 1000 nm de diámetro
• Pasan a través de filtros ordinarios, pero no de membranas
• Su apariencia es opaca debido a que sus partículas son 100 veces más grandes que las de una solución, pero no tanto como las de una suspensión

Clasificación de Coloides

• Los coloides están formados por una fase dispersa y una fase dispersora, presentando el efecto Tyndall, a diferencia de las disoluciones
• Los coloides se clasifican según la fase dispersa y la fase dispersora; por ejemplo, aerosol (nubes), espuma (crema batida), emulsión (mayonesa), espuma sólida (piedra pómez) y emulsión sólida (mantequilla)

Propiedades de los Coloides

• Movimiento Browniano: Las moléculas en soluciones ordinarias tienen movimiento rápido pero en coloides el movimiento es más lento debido a su tamaño
• Efecto Tyndall: Las partículas coloidales difractan la luz, dispersando un haz de luz visible a través del coloide
• En la naturaleza, ejemplos de coloides incluyen la niebla y el humo
• En la industria, preparados coloidales como geles, jarabes en suspensión y aerosoles son comunes; en la industria textil se utilizan tinturas sintéticas y naturales y en la alimentaria se usan preservantes y aditivos coloidales, además de la producción de gelatinas

Ejemplos de Coloides

• Ejemplos comunes son gomitas, nubes, piedra pómez y quesos

Suspensiones

• Las partículas en suspensión son insolubles en el medio dispersor y son visibles a simple vista porque son de gran tamaño

¿Cómo se producen las Suspensiones?

• Al mezclar maicena, arena o harina en agua fría, se obtienen mezclas turbias que se separan al reposar, ejemplos claros de suspensión

Factores que Propician la Separación de Componentes

• Las partículas en suspensión son insolubles en el medio en que se dispersan
• El tamaño de las partículas permite que la gravedad actúe rápidamente sobre ellas, resultando en la separación de los componentes de la mezcla

Características de las Suspensiones

• Son mezclas heterogéneas cuyas partículas se sedimentan o flotan por la acción de la gravedad o su densidad
• Son visibles a simple vista, ya que sus partículas miden mas de 1000nm de diámetro
• Se separan fácilmente por filtración, decantación o centrifugación
• Cada uno de sus componentes conserva su identidad básica
• Tienen apariencia turbia cuando se agitan

Ejemplos de Suspensiones

• Algunos ejemplos de suspensiones son los antiácidos, el agua de horchata y los antibióticos en suspensión

Concentración de Soluciones

• La concentración de una solución expresa la cantidad de soluto presente en una cantidad dada de solvente o solución
• Una mayor cantidad de soluto disuelto implica una solución más concentrada
• La concentración puede expresarse cuantitativamente mediante proporciones matemáticas entre la cantidad de soluto y las cantidades de solvente o solución

Unidades Físicas de Concentración

• Porcentaje peso a peso (% P/P): Indica el peso del soluto por cada peso de la solución

Ejemplos de Fórmulas

• peso del soluto /peso de la solución*100
• Porcentaje volumen a volumen (% V/V): Se refiere al volumen de soluto por cada volumen de la solución

Ejemplos de Fórmulas

• volumen de soluto /volumen de la solución * 100
• Porcentaje peso a volumen (% P/V): Indica el número de gramos de soluto por cada volumen de solución

Ejemplos de Fórmulas

• gramos de soluto /ml de la solución * 100

Unidades Químicas de Concentración

• Molaridad (g/L): Es el número de moles de soluto en litros de disolución

Ejemplos de Fórmulas

• N° de moles de soluto /litro de disolución
• Molalidad: Se utiliza para preparar soluciones de concentraciones de una cantidad determinada

Ejemplos de Fórmulas

• número de Moles de soluto / kilogramos de solvente

Normalidad

• La normalidad también es conocida como concentración normal

Conceptos

• La normalidad es el número de equivalentes químicos (EQ) en un gramo de soluto contenidos en un litro de solución
• Los equivalentes químicos son la cantidad de sustancia que reacciona para producir un mol de producto
• Para calcular la normalidad, los gramos de soluto deben convertirse a No. Eq-g de soluto
• Esto dependerá de si el soluto es un ácido, una sal o un hidróxido

Ejemplos de Fórmulas

• EQ gramos de soluto/ litros de disolución

Equivalente Gramo de un Ácido

• peso molecular del ácido/ nº átomos de H+ del ácido

Equivalente Químico de una Base (Hidróxido)

• peso molecular del hidróxido/nº de grupos OH que posee

Equivalente Gramo de una Sal

• Peso molecular de la sal /n° de cargas de los iones