LAS MEZCLAS
En química, una mezcla es un sistema material formado por dos o
mas sustancias puras pero no combinadas químicamente. En una
mezcla no ocurre una reacción química y cada uno de sus
componentes mantiene su identidad y propiedades químicas.
No obstante, algunas mezclas pueden ser reactivas, es decir, que sus
componentes pueden reaccionar entre sí en determinadas condiciones
ambientales, como una mezcla aire-combustible en un motor de combustión
interna.
Los componentes de una mezcla pueden separarse por medios físicos como
destilación, disolución, separación magnética,
flotación, filtración, decantación o
centrifugación. Si después de mezclar algunas sustancias, éstas
reaccionan químicamente, entonces no se pueden recuperar por medios
físicos, pues se han formado compuestos nuevos. Aunque no hay cambios
químicos, en una mezcla algunas propiedades físicas, como el
punto de fusión, pueden diferir respecto a la de sus componentes.
Las mezclas se clasifican en homogéneas y heterogéneas. Los
componentes de una mezcla pueden ser sólidos, líquidos o
gaseosos.
a) Mezclas heterogéneas: no son uniformes; en algunos casos, puede
observarse la discontinuidad a simple vista (sal y carbón, por ejemplo);
en otros casos, debe usarse una mayor resolución para observar la
discontinuidad.
b) Mezclas homogéneas: son totalmente uniformes (no presentan
discontinuidades al ultramicroscopio) y presentan iguales propiedades
ycomposición en todo el sistema, algunos ejemplos son la salmuera, el
aire. Estas mezclas homogéneas se denominan soluciones.
Las Soluciones son sistemas homogéneos (iguales propiedades
físicas y químicas en toda su masa), que estan
constituidas basicamente por dos componentes llamados Solvente y Soluto.
Solvente:
también llamado disolvente, es la sustanciaque disuelve al soluto y que
esta presente siempre enmayor cantidad.Normalmente, el disolvente
establece el estado físico dela disolución, por lo que se dice
que el disolvente es elcomponente de una disolución que esta en
el mismoestado físico que la misma.Se utiliza junto con el soluto para
formar disoluciones. Su equipo de medición es depende del estado
físico en quese presente. Si su estado físico es líquido
se puedenutilizar buretas, pipetas, probetas entre otros. si su estado
físico es sólido se pueden utilizar las balanzas. En muchos casos
podemos encontrar que un solvente contiene dos o mas solutos, por
ejemplo agua con sal y azúcar. Este concepto también es extensible
a gases y sólidos.
Soluto:
es la sustancia que, por lo general, se encuentraen menor cantidad y que se
disuelve en la mezcla.Se aplica en la concentración de la
solución, y en lasolubilidad.El soluto puede aparecer en cualquier
estado deagregación de la materia.El equipo de medición es la
balanza y el cristalizador
ejemplos:
Solvente: AGUA,alcohol.mercurio
Soluto Sólido: Cloruro de Sodio (NaCl) ó Cloruro dePotasio (KCl)
Soluto Líquido: Hidróxido de Amonio (NH4OH), Acetato de Sodio
(NaCHCOO)
Soluto Gaseoso: Dióxido de Carbono (CO2), Amoníaco (NH3)
proceso de disolucion
En química, una disolución (del latín disolutio) es una
mezcla homogénea, a nivel molecular de una o mas especies
químicas que no reaccionan entre sí; cuyos componentes se
encuentran en proporción que varía entre ciertos límites.
Toda disolución esta formada por una fase dispersa llamada soluto
y un medio dispersante denominado disolvente. También se define
disolvente como la sustancia que existe en mayor cantidad que el soluto en la
disolución. Si ambos, soluto y disolvente, existen en igual cantidad
(como un 50% de etanol y 50% de agua en una disolución), la sustancia
que es mas frecuentemente utilizada como disolvente es la que se designa
como tal (en este caso, el agua). Una disolución puede estar formada por
uno o mas solutos y uno o mas disolventes. Una disolución
sera una mezcla en la misma proporción en cualquier cantidad que
tomemos (por pequeña que sea la gota), y no se podran separar por
centrifugación ni filtración.
Un ejemplo común podría ser un sólido disuelto en un
líquido, como la sal o el azúcar disuelto en agua (o incluso el
oro en mercurio, formando una amalgama)
Se distingue de una suspensión, que es una mezcla en la que el soluto no
esta totalmente disgregado en el disolvente, sino dispersado en
pequeñas partículas. Así, diferentes gotas pueden
tenerdiferente cantidad de una sustancia en suspensión. Mientras una
disolución es siempre transparente, una suspensión
presentara turbidez, sera traslúcida u opaca. Una
emulsión sera intermedia entre disolución y
suspensión.
Proceso de disolución
Analicemos las dos situaciones siguientes y encontremos las razones por las que
podemos formar una mezcla homogénea.
Situación 1: el agua y el aceite no se pueden mezclar.
Situación 2: el agua y el alcohol etílico (C2H5OH) se mezclan muy
bien.
Cuando dos sustancias se pueden mezclar de manera homogénea se dice que
son miscibles (por ejemplo, el agua y el alcohol etílico). Por otro
lado, cuando dos sustancias no se pueden mezclar homogéneamente, se les
conoce como inmiscibles (como el agua y el aceite).
En la situación 1 y 2, el agua es la sustancia común, sabemos
que:
El agua es una sustancia polar que presenta como fuerza intermolecular
mas fuerte la de enlace de hidrógeno (tiene un H unido a O).
El alcohol etílico es también una sustancia polar con fuerza
intermolecular de enlace de hidrógeno, pues también posee un H
unido a O).
El aceite es un hidrocarburo de cadena larga, por lo tanto presenta
únicamente fuerzas intermoleculares de London.
Siguiendo con el analisis podemos establecer que cuando las fuerzas son
del mismo tipo o similares, las sustancias son miscibles. En otras palabras, si
dos sustancias presentan igual fuerza intermolecular, formaran una
mezcla homogénea (unasolución).
Para corroborar lo explicado anteriormente, puedes recordar otras situaciones
como las que se describen:
Un pintor que esta pintando la reja de una casa con esmalte (denominado
también pintura al aceite) nunca lava la brocha con agua, sino que lo
hace con aguarras (solvente apolar) o Thinner (mezcla de hidrocarburos).
La Coca-Cola (solución acuosa) se mezcla perfectamente con el ron (que
contiene alcohol etílico).
El café pasado se mezcla bien con el agua.
El vinagre (CH3COOH) no se mezcla con el aceite.
En un derrame de petróleo (mezcla de hidrocarburos, sustancias apolares)
sobre el agua de mar, se puede observar cómo flota la mancha de
petróleo sobre la superficie.
Se puede concluir con una frase muy simple en relación a las fuerzas
intermoleculares: 'lo semejante disuelve a lo semejante'. Cuando las
fuerzas intermoleculares son iguales en dos o mas sustancias que se
mezclan, se obtendra una solución.
La solubilidad
La solubilidad es una medida de la capacidad de disolverse una determinada
sustancia (soluto) en un determinado medio (solvente); implícitamente se
corresponde con la maxima cantidad de soluto disuelto en una dada
cantidad de solvente a una temperatura fija y en dicho caso se establece que la
solución esta saturada. Su concentración puede expresarse
en moles por litro, en gramos por litro, o también en porcentaje de
soluto (m(g)/100 mL) . El método preferidopara hacer que el soluto se
disuelva en esta clase de soluciones es calentar la muestra y enfriar hasta
temperatura ambiente (normalmente 25 C). En algunas condiciones la solubilidad
se puede sobrepasar de ese maximo y pasan a denominarse como soluciones
sobresaturadas
Factores que afectan la solubilidad
La solubilidad se define para fases específicas. Por ejemplo, la
solubilidad de aragonito y calcita en el agua se espera que difieran, si bien
ambos son polimorfos de carbonato de calcio y tienen la misma fórmula
química.
La solubilidad de una sustancia en otra esta determinada por el
equilibrio de fuerzas intermoleculares entre el disolvente y el soluto, y la
variación de entropía que acompaña a la
solvatación. Factores como la temperatura y la presión influyen
en este equilibrio, cambiando así la solubilidad.
La solubilidad también depende en gran medida de la presencia de otras
sustancias disueltas en el disolvente como por ejemplo la existencia de
complejos metalicos en los líquidos. La solubilidad
dependera también del exceso o defecto de algún ion
común, con el soluto, en la solución; tal fenómeno es
conocido como el efecto del ion común. En menor medida, la solubilidad
dependera de la fuerza iónica de las soluciones. Los dos
últimos efectos mencionados pueden cuantificarse utilizando la
ecuación de equilibrio de solubilidad.
Para un sólido que se disuelve en una reacción redox, la
solubilidad se espera que dependa de lasposibilidades (dentro del alcance de
los potenciales en las que el sólido se mantiene la fase
termodinamicamente estable). Por ejemplo, la solubilidad del oro en el
agua a alta temperatura se observa que es casi de un orden de magnitud
mas alta cuando el potencial redox se controla mediante un tampón
altamente oxidante redox Fe3O4-Fe2O3 que con un tampón moderadamente
oxidante Ni-NiO.1
La solubilidad (metaestable) también depende del tamaño
físico del grano de cristal o mas estrictamente hablando, de la
superficie específica (o molar) del soluto. Para evaluar la
cuantificación, se debe ver la ecuación en el artículo
sobre el equilibrio de solubilidad. Para cristales altamente defectuosos en su
estructura, la solubilidad puede aumentar con el aumento del grado de desorden.
Ambos efectos se producen debido a la dependencia de la solubilidad constante
frente a la denominada energía libre de Gibbs asociada con el cristal.
Los dos últimos efectos, aunque a menudo difíciles de medir, son
de relevante importancia en la practica [cita requerida] pues
proporcionan la fuerza motriz para determinar su grado de precipitación,
ya que el tamaño de cristal crece de forma espontanea con el
tiempo.
concentraciones de una solucion
La concentración se refiere a la cantidad de soluto que hay en una masa
o volumen determinado de solución o solvente. Puesto que términos
como concentrado, diluido, saturado o insaturado son inespecíficos,
existen maneras deexpresar exactamente la cantidad de soluto en una
solución.
La concentración de las soluciones es la cantidad de soluto contenido en
una cantidad determinada de solvente o solución. Los términos
diluidos o concentrados expresan concentraciones relativas. Para expresar con
exactitud la concentración de las soluciones se usan sistemas como los
siguientes:
a) Porcentaje peso a peso (% M/M): indica el peso de soluto por cada 100
unidades de peso de la solución.
b) Porcentaje volumen a volumen (% V/V): se refiere al volumen de soluto por
cada 100 unidades de volumen de la solución.
c) Porcentaje peso a volumen (% P/V): indica el número de gramos de
soluto que hay en cada 100 ml de solución.
Los tipos de soluciones son:
Solución Diluida: Es cuando la cantidad de soluto es muy pequeña.
Solución Saturada: Es cuando se aumenta mas soluto en un solvente a
mayor temperatura de la normal.
Solución Sobresaturada: Es cuando la mezcla tiene mas soluto que
solvente.
concentraciones fisicas
Una concentración expresada en unidades físicas es aquella que
recurre a unidades de masa (Kg, g ,mg, etc.) y/o de volumen (L, cm3, ml, etc.)
para expresar las cantiaddes de St y Sc. Son los denominados porcentajes (m/m,
m/v y v/v).
analisis volumetrico
La valoración o titulación es un método corriente de
analisis químico cuantitativo en el laboratorio, que se utiliza
para determinar la concentración desconocida de un reactivo conocido.
Debido aque las medidas de volumen juegan un papel fundamental en las
titulaciones, se le conoce también como analisis volumétrico.
Un reactivo llamado “valorante” o “titulador”,1 de
volumen y concentración conocida (una solución estandar o
solución patrón) se utiliza para que reaccione con una
solución del analito,2 de concentración desconocida. Utilizando
una bureta calibrada para añadir el valorante es posible determinar la
cantidad exacta que se ha consumido cuando se alcanza el punto final. El punto
final es el punto en el que finaliza la valoración, y se determina
mediante el uso de un indicador (ver mas adelante). Idealmente es el
mismo volumen que en el punto de equivalencia—el número de moles
de valorante añadido es igual al número de moles de analito,
algún múltiplo del mismo (como en los acidos
polipróticos. En la valoración clasica acido
fuerte-base fuerte, el punto final de la valoración es el punto en el
que el pH del reactante es exactamente 7, y a menudo la solución cambia
en este momento de color de forma permanente debido a un indicador. Sin
embargo, existen muchos tipos diferentes de valoraciones (ver mas
adelante). Pueden usarse muchos métodos para indicar el punto final de
una reacción: a menudo se usan indicadores visuales (cambian de color).
Reacciones de neutralización
Una reacción de neutralización es aquélla en la cual
reacciona un acido (o un óxido acido) con una base (u
óxido basico). En la reacción se forma una saly en la
mayoría de casos se forma agua. El único caso en el cual no se
forma agua es en la combinación de un óxido de un no metal con un
óxido de un metal.
ejemplos de varios tipos de reacciones de neutralización:
Acido + base sal + agua
Esta reacción también se puede considerar como una
reacción de doble desplazamiento en la que el ion hidrógeno del
acido se combina con el ion hidroxilo de la base para formar agua. Esto
deja al ion sodio y al ion cloruro en la solución, la cual es una
solución acuosa de cloruro de sodio. Para que se pueda visualizar que la
reacción se llevó a cabo (ya que las dos soluciones son
incoloras), se utiliza un indicador de fenolftaleína que cambia a color
rosado cuando se agrega inicialmente al acido y a éste se le va
agregando la base hasta terminar la reacción.
Oxido de metal (anhídrido basico) + acido agua + sal
Oxido de metal + óxido de no metal sal
Como se indicó anteriormente en la unidad de reacciones de
combinación, estas reacciones se pueden considerar como reacciones de
neutralización. Puesto que el óxido del metal es un
anhídrido basico y el óxido de un no metal es un
anhídrido acido, la combinación de éstos para formar
la sal es realmente un tipo de reacción acido-base. Una forma de
predecir el producto formado en reacciones de este tipo es considerar
cual base o hidróxido el óxido de metal formaría es
estuviera en agua y cual acido el óxido del no metal
formaría si estuviera en agua.