Es una mezcla homogénea a nivel molecular o ionico de dos o más sustancias que no reaccionan entre sí, cuyos componentes se encuentran en proporción que varía entre ciertos límites.
Frecuentemente, uno de los componentes es denominado disolvente, solvente, dispersante o medio de dispersión y los demás solutos. Los criterios para decidir cuál es el disolvente y cuáles los solutos son más o menos arbitrarios; no hay una razón científica para hacer tal distinción.
Se suele llamar disolvente al componente que tiene el mismo estado de agregación que la disolución; y soluto o solutos, al otro u otros componentes. Si todos tienen el mismo estado, se llama disolvente al componente que interviene en mayor proporción de masa, aunque muchas veces se considera disolvente al que es más frecuentemente usado como tal (por ejemplo, una disolución conteniendo 50% de etanol y 50% de agua, es denominada solución acuosa de etanol). En el caso de dos metales disueltos mutuamente en estado sólido, se considera disolvente a aquél cuya estructura cristalina persiste en la solución; si ambos tienen la misma estructura (ej.: aleaciones paladio-plata), se considera disolvente al metal que ocupa la mayoría de las posiciones en la estructura cristalina.
Wilhelm Ostwald distingue tres tipos de mezclas según el tamaño de las partículas de soluto en la disolución:
- Dispersiones, suspensiones o falsas disoluciones: cuando el diámetro de las partículas de soluto excede de 0,1 μm
- Dispérsidos o disoluciones verdaderas: el tamaño es menor a 0,001 μm
Estas últimas se clasifican en:
- Disoluciones con condensación molecular: la partícula dispersa está formada por una condensación de moléculas.
- Disoluciones moleculares: cada partícula es una molécula.
Por su estado de agregación
De tipo Coloidal
Sólidas
- Sólido en Sólido: Cuando tanto el soluto como el solvente se encuentran en estado sólido. Un ejemplo claro de éste tipo de disoluciones son las aleaciones, como el Zinc en el Estaño.
- Gas en Sólido: Un ejemplo es el hidrógeno(g), que disuelve bastante bien en metales, especialmente en el paladio(s). Esta característica del paladio se estudia como una forma de Almacenamiento de hidrógeno.
- Líquido en Sólido: Cuando una sustancia líquida se disuelve junto con un sólido. Las Amalgamas se hacen con Mercurio(l) mezclado con Plata(s).
Líquidas
- Sólidos en Líquidos: Este tipo de disoluciones es de las más utilizadas, pues se disuelven por lo general pequeñas cantidades de sustancias sólidas (solutos) en grandes cantidades líquidas (solventes). Ejemplos claros de este tipo son la mezcla del Agua con el Azúcar, también cuando se prepara un Té, o al agregar Sal a la hora de cocinar.
- Gases en Líquidos: Por ejemplo, Oxígeno en Agua.
- Líquidos en Líquidos: Ésta es otra de las disoluciones más utilizadas. Por ejemplo, diferentes mezclas de Alcohol en Agua (cambia la densidad final); un método para volverlas a separar es por destilación.
Gaseosas
- Gases en Gases: Son las disoluciones gaseosas más comunes. Un ejemplo es el aire (compuesta por oxígeno y otros gases disueltos en nitrógeno). Dado que en estas soluciones casi no se producen interacciones moleculares, las soluciones que los gases forman son bastante triviales. Incluso en parte de la literatura no están clasificadas como soluciones, si no como mezclas.
- Sólidos en Gases: No son comunes, pero como ejemplo se pueden citar el yodo sublimado disuelto en nitrógeno y el polvo atmosférico disuelto en el aire.
- Líquidos en Gases: Por ejemplo, el aire húmedo.
Por ciento peso: Son aquellas soluciones donde la concentración se determina calculando el porcentaje correspondiente a la masa total de la solución. El por ciento peso se calcula aplicando la siguiente expresión matemática:
%W = W / Wsol * 100
%W = Por ciento peso.
W = Masa del soluto.
Wsol = Masa total de la solución = masa del soluto + masa del solvente.
Por ciento volumen: Es el porcentaje que corresponde al volumen del soluto con respecto al volumen de la solución.
El volumen de la solución que se debe considerar no corresponde a la masa de volúmenes por efecto de los espacios intermoleculares. Para determinar el por ciento volumen se aplica la siguiente expresión matemática:
%V = V / Vsol * 100
%V = Por ciento volumen.
V = Volumen del soluto.
Vsol = Volumen de la solución.
Por ciento peso-volumen: Es el porcentaje correspondiente a la masa del soluto con respecto al volumen de la solución.
Para determinar ésta concentración se aplica la siguiente expresión:
%W/V = W/Vsol * 100
%W/V = Por ciento peso-volumen.
W = Masa del soluto.
Vsol = Volumen de la solución
La molaridad de una solución se calcula dividiendo los moles del soluto por los litros de la solución.
Molaridad = moles de soluto/litros de solución
Normal (N): Es la que tiene el peso equivalente del soluto expresado en gramos disueltos y aforados en 1000 mililitros de solución.
N = No. de equivalentes / V
Molal (m): Es la que tiene disuelto el peso molecular del soluto expresado en gramos en 1000 g de solvente.
m = n / g de disolvente
Preparar 100ml de HCl 0.1M a partir de HCl concentrado (37% en masa y densidad de 1.18 g/ml). Sabiendo que el HCl tiene µ = 36.5 g/mol
en donde M es la molaridad, n es el número de moles de soluto y V es el volumen de solución expresado en litros. Ya que:
n = w / µ
n = (0.1 L) (0.1M) = 0.01 mol
w = (0.01 mol) (36.5 g/mol) = 0.365 g
ahora...
si 1.86g de HCl están en 1 ml
0.365 g de HCl en cuantos ml está.
R = 0.3093 ml de HCl
después...
si 0.3093 ml de HCl están en 37%
cuantos ml necesito para que sean el 100%
R = 0.83 ml de HCl
Preparar 100 ml de HCl 0.1N a partir de HCl concentrado (37% en masa y densidad de 1.18 g/ml). Sabiendo que el HCl tiene µ = 36.5 g/mol
Sabemos que la formula de Normalidad es la siguiente:
N = No. de equivalentes / V
donde:
No. de equivalentes = w / p. equivalente
donde:
p. equivalente = µ / a
donde:
a = a los electrones que puede compartir la molécula.
ahora...
No. equivalente = (N) (V) = (0.1 N) (0,1 L) = 0.01
w = (0.01 L) (36.5 g/mol) = 0.365 g
después...
si 1.86g de HCl están en 1 ml
0.365 g de HCl en cuantos ml está.
R = 0.3093 ml de HCl
posteriormente...
si 0.3093 ml de HCl están en 37%
cuantos ml necesito para que sean el 100%
R = 0.836 ml de HCl
Algunos ejemplos de soluciones porcentuales:
Si se disuelven 20 g de azúcar en 80 g de agua, el porcentaje en masa será: [20/(80+20)]x 100=20%
Si se tiene una solución del 20% en volumen (20% v/v) de alcohol en agua quiere decir que hay 20 mL de alcohol por cada 100 mL de disolución.
Y lo mismo con el porciento masa/masa solo que la disolición esta en kg.
Una forma muy utilizada para estetipo de soluciones valoradas es usando una regla de tres:
Regla de tres entre el soluto y el disolvente
| Ejemplo: Supongamos que no tenemos los gramos del disolvente. Para calcularlo, usamos la regla de tres:
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Regla de tres entre el soluto y la disolución
| Ejemplo: Supongamos que no tenemos el porcentaje del soluto. Para calcularlo, usamos la regla de tres:
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Regla de tres entre el disolvente y la disolución
| Ejemplo: Supongamos que no tenemos los gramos de la disolución. Para calcularlo, usamos la regla de tres:
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Referencias:
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