Índice

   1.  Introducción general

   2. Solubilidad

   3. Propiedades físicas de las soluciones

   4. Concentración de una solución

   5. Concentración en miliosmoles por litro

   6. Clasificación de las soluciones

   7. Efecto de la temperatura y la presión en la solubilidad de sólidos y gases

   8. Soluciones acuosas

   9. Funciones bioquímicas y fisiológicas del agua.

  10. Conclusión

  11. Bibliografía

Introducción general

Las soluciones en química, son mezclas homogéneas desustancias en iguales o distintos estados de agregación. La concentración de una solución constituye una de sus principales características. Bastantes propiedades de las soluciones dependen exclusivamente de la concentración. Su estudio resulta de interés tanto para la física como para la química. Algunos ejemplos de soluciones son: agua salada, oxígeno y nitrógeno del aire, el gas carbónico en los refrescos y todas las propiedades: color, sabor, densidad, punto de fusión y ebullición dependen de las cantidades que pongamos de las diferentes sustancias.

La sustancia presente en mayor cantidad suele recibir el nombre de solvente, y a la de menor cantidad se le llama soluto y es la sustancia disuelta.

El soluto puede ser un gas, un líquido o un sólido, y elsolvente puede ser también un gas, un líquido o un sólido. El agua con gas esun ejemplo de un gas (dióxido de carbono) disuelto en un líquido (agua).

Las mezclas de gases, son soluciones. Las solucionesverdaderas se diferencian de las soluciones coloidales y de las suspensiones enque las partículas del soluto son de tamaño molecular, y se encuentrandispersas entre las moléculas del solvente.

Algunos metales son solubles en otros cuando están en elestado líquido y solidifican manteniendo la mezcla de átomos. Si en esa mezclalos dos metales se pueden solidificar, entonces serán una solución sólida.

El estudio de los diferentes estados de agregación de lamateria se suele referir, para simplificar, a una situación de laboratorio,admitiéndose que las sustancias consideradas son puras, es decir, estánformadas por un mismo tipo de componentes elementales, ya sean átomos, moléculas,o pares de iones. Los cambios de estado, cuando se producen, sólo afectan a suordenación o agregación.

Sin embargo, en la naturaleza, la materia se presenta, conmayor frecuencia, en forma de mezcla de sustancias puras. Las disolucionesconstituyen un tipo particular de mezclas. El aire de la atmósfera o el aguadel mar son ejemplos de disoluciones. El hecho de que la mayor parte de losprocesos químicos tengan lugar en disolución hace del estudio de lasdisoluciones un apartado importante de la química-física.

Este trabajo cuenta con una introducción general del temaque habla un poco acerca de lo básico que se debe saber para poder adentrarseen el tema de las soluciones, este habla acerca de lo que son las soluciones, delo que es un disolvente y un soluto, también explica acerca de lo que hacediferente a una solución coloide o de las suspensiones.

Este trabajo cuenta con varios temas los cuales sonsolubilidad, propiedades físicas de las soluciones, concentración de unasolución, soluciones sólidas, líquidas y gaseosas, efecto de la temperatura ypresión en la solubilidad de sólidos y gases.

Solubilidad

La solubilidad es la capacidad que tiene una sustancia paradisolverse en otra, la solubilidad de un soluto es la cantidad de este.

Algunos líquidos, como el agua y el alcohol, puedendisolverse entre ellos en cualquier proporción. En una solución de azúcar enagua, puede suceder que, si se le sigue añadiendo más azúcar, se llegue a unpunto en el que ya no se disolverá más, pues la solución está saturada.

La solubilidad de un compuesto en un solvente concreto y auna temperatura y presión dadas se define como la cantidad máxima de esecompuesto que puede ser disuelta en la solución. En la mayoría de lassustancias, la solubilidad aumenta al aumentar la temperatura del solvente. Enel caso de sustancias como los gases o sales orgánicas de calcio, lasolubilidad en un líquido aumenta a medida que disminuye la temperatura.

En general, la mayor solubilidad se da en soluciones que moléculastienen una estructura similar a las del solvente.

La solubilidad de las sustancias varia, algunas de ellas sonmuy poco solubles o insolubles. La sal de cocina, el azúcar y el vinagre sonmuy solubles en agua, pero el bicarbonato de sodio casi no se disuelve.

Propiedades físicas de las soluciones

Cuando se añade un soluto a un solvente, se alteran algunaspropiedades físicas del solvente. Al aumentar la cantidad del soluto, sube elpunto de ebullición y desciende el punto de solidificación. Así, para evitarla congelación del agua utilizada en la refrigeración de los motores de losautomóviles, se le añade un anticongelante (soluto). Pero cuando se añade unsoluto se rebaja la presión de vapor del solvente.

Otra propiedad destacable de una solución es su capacidad para ejercer una presión osmótica. Si separamos dos soluciones de concentraciones diferentes por una membrana semipermeable (una membrana que permite el paso de las moléculas del solvente, pero impide el paso de las del soluto), las moléculas del solvente pasarán de la solución menos concentrada a la solución de mayor concentración, haciendo a esta última más diluida. Estas son algunas de las características de las soluciones:

• Las partículas de soluto tienen menor tamaño que en las otras clases de mezclas.

• Presentan una sola fase, es decir, son homogéneas.

• Si se dejan en reposo durante un tiempo, las fases no se separan ni se observa sedimentación, es decir las partículas no se depositan en el fondo del recipiente.

• Son totalmente transparentes, es decir, permiten el paso de la luz.

• Sus componentes o fases no pueden separarse por filtración

Concentración de una solución

La concentración de una solución lo da el número de moléculas que tenga que tenga el soluto de una sustancia y el número de moléculas que tiene el resto de la sustancia.

Existen distintas formas de decir la concentración de una solución, pero las dos más utilizadas son: gramos por litro (g/l) y molaridad(M).

Los gramos por litro indican la masa de soluto, expresada engramos, contenida en un determinado volumen de disolución, expresado en litros.Así, una solución de cloruro de sodio con una concentración de 40 g/lcontiene 40 g de cloruro de sodio en un litro de solución.

La molaridad se define como la cantidad de sustancia desoluto, expresada en moles, contenida en un cierto volumen de solución,expresado en litros, es decir: M = n/V.

El número de moles de soluto equivale al cociente entre lamasa de soluto y la masa de un mol (masa molar) de soluto.

Por ejemplo, para conocer la molaridad de una solución quese ha preparado disolviendo 70 g de cloruro de sodio (NaCl) hasta obtener 2litros de solución, hay que calcular el número de moles de NaCl; como la masamolar del cloruro de sodio es la suma de las masas atómicas de sus elementos,es decir, 23 35,5 = 58,5 g/mol, el número de moles será 70/58,5 = 1,2 y, portanto, M = 1,2/2= 0,6 M (0,6 molar).

Concentración en miliosmoles por litro

El fenómeno de ósmosis se presenta cuando una soluciónesta separada de su solvente por una membrana semipermeable. La ósmosis es ladifusión de solvente a través de la membrana desde la parte de menor a la demayor concentración. La presión osmótica es la presión que se debe aplicarsobre la solución de mayor concentración para impedir el paso del solvente (ósmosis)a través de la membrana.

Las membranas biológicas tienen permeabilidades distintas yse dice que son semipermeables, es decir que son permeables para las moléculasdel solvente o pequeñas moléculas, pero no permiten el paso libre todas lasmoléculas disueltas.

El osmol es una unidad biológica que se usa para solucionesque tienen actividad osmótica. El osmol resulta ser una unidad muy grande paralos fenómenos biológicos, se usa con mayor frecuencia la subunidad miliosmol(mosmol) que es más representativa; Para calcular un mosmol es necesarioconocer si el soluto ioniza o no lo hace, la ionización aumenta el numero departículas en solución, cuando se disuelven 180 mg de glucosa hasta un litrotenemos 1 mmol de glucosa, como esta sustancia no ioniza también tenemos 1mosmol de glucosa; cuando se disuelven 58.5 mg de cloruro de sodio, sal queioniza dando dos iones (Na y Cl-), entonces los 58.5mg son iguales a 1 mmol desal pero equivalen a 2 mosmol. La presión osmótica depende del número de partículasy no de su carga ni de su masa, la misma fuerza osmótica es ejercida por unamolécula grande como una proteína, con peso molecular de muchos miles y muchascargas, como la molécula de hemoglobina o un ion de sodio o de cloro.

La mayoría de los líquidos corporales tiene una presiónosmótica que concuerda con la de una solución de cloruro de sodio a 0.9 % y sedice que una solución es isosmótica con los líquidos fisiológicos.

Los soluciones isotónicas con respecto unas de otras ejercenla misma presión osmótica, o sea contienen la misma concentración de partículasosmóticamente activas. Cuando se habla de soluciones isotónicas en ellaboratorio suele tratarse de las soluciones que tienen la misma presión osmóticadel plasma sanguíneo, que es aproximado de 300 miliosmoles / litro. Lassoluciones fisiológicas de concentración menor de 300 hipotónicas y si suconcentración es mayor se denominan hipertónicas. Una solución es isotónicacon respecto a una célula viva cuando no ocurre ganancia ni pérdida neta deagua en la célula, tampoco se produce ningún cambio de la célula cuando entraen contacto con la solución.

Si tenemos en cuenta que la concentración osmolar de unasolución que contiene una mezcla de electrolitos y moléculas neutras es iguala la suma de las concentraciones osmolares individuales de todos suscomponentes, convertir la concentración de los solutos que se encuentran en elsuero en osmolaridad. Una formula sencilla y que ofrece una buena utilidad clínicaes:

Osmolaridad = 2 ( Na mmol/l) Glucosa mmol/l NUS mmol/l otambién

Osmolaridad = 2(Na meq /l) Glucosa mg/dl /18 NUS mgl/dll/2.8

Donde el factor 2 se debe a que se consideran los ionesasociados al Na ( Cl- y HCO3-) ; 1 mosmol de glucosa equivale a 180 mg / l = 18mg/dl, 1 mosmol de nitrógeno ureico (NUS) equivale a 28 mg/l = 2.8 mg /dl,corresponde a la masa molecular de dos átomos de nitrógeno en la urea.

Los electrolitos Na , Cl- y HCO3- contribuyen en mas del 92 %a la osmolaridad del suero, el otro 8% corresponde a la glucosa, proteínas y laurea.

Clasificación de las soluciones

Efecto de la temperatura y la presión enla solubilidad de sólidos y gases

Porque un refresco pierde más rápido el gas cuando estacaliente que cuando esta frió, o por que el chocolate en polvo se disuelve másfácilmente en leche caliente, son varios factores los que influyen a estos fenómenos,entre ellos está la temperatura y la presión.

Por lo general la solubilidad varía con la temperatura. Enla mayoría de las sustancias, un incremento de la temperatura causa un aumentode la solubilidad. Por eso el azúcar se disuelve mejor en café caliente, y laleche debe de estar en el punto de ebullición.

Los cambios de presión no modifican la solubilidad de un sólidoen un líquido. Si un sólido es insoluble agua, no se disolverá aunque seaumente bruscamente la presión ejercida sobre él.

La solubilidad de los gases disueltos en líquidos esdiferente de la que poseen los sólidos. La solubilidad de un gas en aguaaumenta con la presión del gas sobre el disolvente, si la presión disminuye,la solubilidad disminuye también. Se dice que la solubilidad de los gases esdirectamente proporcional a la presión.

Cuando se destapa una botella de refresco, la presión sobrela superficie del líquido se reduce y cierta cantidad de burbujas de dióxidode carbono suben a la superficie. La disminución de la presión permite que elCO2 salga de la disolución.

En relación con la temperatura, los gases disueltos en líquidosse comportan de forma inversa a como lo hacen los sólidos. La solubilidad de ungas en agua decrece a medida que aumenta la temperatura; esto significa que lasolubilidad y la temperatura son inversamente proporcionales.

Los gases disueltos en agua potable (oxigeno, cloro y nitrógeno)son las pequeñas burbujas que aparecen cuando él liquido se calienta y aún nollega al punto de ebullición. Cuando el agua hierve queda totalmentedesgasificada, por lo cual su sabor es distinto del que posee el agua sinhervir, por ello se recomienda airear esta agua antes de beberla.

Soluciones acuosas

El agua es la biomolécula más abundante del ser humano,constituye un 65-70 % del peso total del cuerpo. Esta proporción debemantenerse muy próxima a estos valores para mantener la homeóstasis hídrica,por lo contrario el organismo se ve frente a situaciones patológicas debidas ala deshidratación o la retención de líquidos. La importancia del estudio dela biomolécula agua radica en el hecho de que la totalidad de las reaccionesbioquímicas se realizan en el seno del agua, todos los nutrientes setransportan en el seno del agua.

Estructura molecular del agua. Es una molécula tetraédrica,con el átomo de oxigeno en el centro y los dos átomos de hidrógeno en los vérticesde dicho tetraedro quedando los otros dos vértices ocupados por los electronesno compartidos del oxígeno

El oxigeno es un átomo que posee mayor electronegatividadque el hidrogeno, esto hace que la molécula de agua sea un dipolo eléctrico.Esta estructura explica muchas de las propiedades físicas y químicas del aguabien sea por la formación de puentes de hidrogeno o por solvatacion de otrasmoléculas.

Propiedades físicas y químicas del agua. Laspropiedades del agua son la base de una serie de funciones esenciales para laintegridad del organismo.

Funciones bioquímicas y fisiológicas del agua.

De lo anterior se deduce que las funciones bioquímicas y fisiológicas del agua son consecuentes con las propiedades fisicoquímicas que se han estudiado. El agua puede actuar como componente de macromoléculas proteínas, ácidos nucleicos, polisacáridos, pueden estabilizar su estructura a través dela formación de puentes de hidrogeno.

El hecho de que sea considerada como disolvente universal desustancia iónicas, polares no iónicas y anfipáticas, facilita que en su seno se puedan llevar a cabo la totalidad de las reacciones bioquímicas, así como el transporte adecuado de sustancias en el organismo.

El agua puede actuar como sustrato o producto de muchas reacciones como la hidrólisis o formación de ésteres.

El carácter termorregulador del agua, permite conseguir un equilibrio de temperaturas en todo el cuerpo así como la disipación del calor metabólico lo observamos en el ejercicio extenso.

Conclusión

De este informe concluyo que la solubilidad no es solo diluir una sustancia en otra, ya que esto consiste en un proceso quimico-fisico que esta sometido a diferentes factores que predominan, como es el caso de la presión y la  temperatura. Para finalizar, es bueno indicar dos situaciones muy importantes con respecto a la solubilidad: Si dos solutos son solubles en un mismo solvente, dependiendo de las cantidades (pequeñas) pueden disolverse ambos sin ninguna dificultad, pero en general la sustancia de mayor solubilidad desplaza de la solución a la de menor solubilidad, ejemplo: al agregar azúcar o sal a una bebida, inmediatamente se produce el escape del gas disuelto en ella.Si un soluto es soluble en dos solventes inmiscibles (no se mezclan) entre sí, el soluto se disuelve en ambos solventes distribuyéndose proporcionalmente de acuerdo a sus solubilidades en ambos solventes.

En este trabajo se han visto varios aspectos del tema de lassoluciones, el cual es un tema muy extenso y muy importante para la vida detodos los seres humanos en este planeta. Este tema es muy importante porque sinlos conocimientos que se tienen acerca de las soluciones, no se podría hacer máscosas con la materia prima, o con otros materiales, no se podría hacermateriales indispensables para nuestras vidas como el plástico, que existenmuchos tipos de este material que se usa prácticamente para todo, bueno y asícomo este material existen muchos otros.

Además en este trabajo se ha tratado de poner informaciónresumida, útil y concreta, lo cual es en factor muy importante porque si algúnlector que no tenga muchos conocimientos del tema no se confunda tanto condefiniciones y palabras que le puedan resultar extrañas. Además resulta muchomás cómodo leer un trabajo con información bien resumida y concreta, quecualquier otro trabajo que tenga mucha información que no sea necesaria, estomuchas veces resulta ser incomodo.

Bibliografía

    * Química 2

    * Editorial Santillana, México 1997

    * Enciclopedia Microsoft Encarta 2002

    * www.relaq.mx

    * Enciclopedia Hispánica

    * www.chemedia.com

    * www.google.com.ar

    * www.yahoo.com.ar

    * Biblioteca Provincial

Autor:

Ornella Papini

ornellap_16@hotmail.com

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