▷ Clasificación de soluciones: Diluida, Concentrada, Saturada y Sobresaturada

Disoluciones acuosas y su concentración

Las soluciones o disoluciones son sistemas ópticamente homogéneos de dos o mas sustancias de proporciones variables. Los términos de disoluciones y solución se usan indistintamente; pero disoluciones se refiere al hecho de que una sustancia se disuelve y solución a lo que resulta de dicho cambio.

Ópticamente homogénea, significa que ni aun con el ultramicroscopio puede observarse heterogeneidad.

Proporción significa que la concentración varia dentro de ciertos límites mas o menos extensos.

Solubilidad

Es la propiedad que tiene una sustancia para disolverse en otra. La sustancia que se disuelve es el "soluto", la sustancia en la que se disuelve es el "disolvente" o "solvente".

También puede definirse; Solubilidad es la cantidad en gramos que se necesita para saturar 100 gramos de disolvente o solvente determinado a una temperatura dada.

Saturar es impregnar de soluto al disolvente, hasta el punto que ya no pueda admitir mayor cantidad de soluto.

La solubilidad en el agua, se expresa como la cantidad de gramos de soluto que se disuelve en 100 gramos de agua, a una temperatura dada.

Las soluciones se clasifican tomando como base la concentración 

Concentración

Es la relación entre el peso del soluto y el peso del disolvente.

frecuentemente se expresa la concentración de soluto como la proporción que existe entre el número de gramos del soluto por cada 100 gramos de disolvente, o bien, la proporción entre el número de gramos del soluto por cada litro de disolución. 

Entonces, la concentración de una solución dependerá de la cantidad de soluto que pueda disolverse en el disolvente, tanto por su peso como por su volumen.

Tomando en cuenta la concentración , las soluciones se clasifican en;

1. Solución diluida
2. Solución concentrada
3. Solución saturada
4. Solución sobresaturada

1. Solución diluida

Las soluciones diluidas son aquella que contiene una pequeña proporción del soluto, disuelto en una gran cantidad de disolvente.

Ejemplo; Una cucharadita de azúcar en un vaso de agua, un gramo de sal en un litro de agua.

Cercanamente puedes ver el agua diluida un poco turbia, pero aun podrías observar su transparencia un poco.

10 Ejemplos de soluciones diluidas

1. Agua de Mar: Aunque contiene sal y otros minerales, la concentración es baja en comparación con una solución saturada.
2. Solución Salina ó Fisiológica (Contiene 0.9% NaCl): La concentración de sal es muy pequeña, compatible con los fluidos corporales.
3. Té o Café muy ligero: Una pequeña cantidad de extracto o azúcar disuelta en una gran cantidad de agua.
4. Bebida Deportiva como el Powerade: Baja concentración de electrolitos y azúcares en agua para facilitar la hidratación.
5. Vinagre para cocinar: Típicamente, ácido acético diluido al 3-5% en agua.
6. Jugo de Fruta (muy diluido): Una pequeña cantidad de concentrado o pulpa de fruta en mucha agua.
7. Cloro para lavar ropa (Blanqueador): Agentes desinfectantes (como el hipoclorito de sodio) muy diluidos en agua.
8. Agua con Detergente: Una pequeña dosis de jabón o detergente disuelta en un cubo de agua para limpieza.
9. Aromatizantes: Aceites aromáticos y compuestos dispersos en una gran cantidad de disolvente (generalmente agua o alcohol).
10. Agua Mineral: Baja concentración de dióxido de carbono disuelta en agua.

2. Solución concentrada

Es la que tiene gran cantidad de soluto, disueltas una pequeña cantidad de disolvente.

Ejemplo; tres cucharadas de azúcar disueltas en medio vaso de agua; 25 gramos de sal en 100 mililitros de agua. (ambos casos el disolvente, que es el agua, está a la temperatura ambiente)

Podrías observar turbidez en una solución concentrada, podrías observar a través del agua pero no seria tan transparente

10 ejemplos de soluciones saturadas

1. Miel de Abeja Pura: Una solución de azúcares (fructosa y glucosa) altamente concentrada, a menudo super-saturada.
2. Salsa de Soya (Salsa de Soja): Contiene una gran concentración de NaCl (sal) y aminoácidos, lo que le da su sabor fuerte y color oscuro.
3. Extractos de Sabor (Vainilla, Almendra): Esencias con una alta concentración de compuestos aromáticos disueltos en alcohol o propilenglicol.
4. Limpiador de Desagües (Líquido): Productos que contienen químicos muy concentrados (como NaOH) para disolver obstrucciones.
5. Leche Condensada: Leche con un alto contenido de azúcar añadido y con gran parte del agua evaporada.
6. Jugo de frutas: El jugo de fruta procesado al que se le ha quitado la mayor parte del agua, lo que resulta en un producto muy denso.
7. Suavizante: Se utiliza una pequeña cantidad por carga de ropa debido a la alta concentración de suavizantes.
8. Perfume: La forma más concentrada de una fragancia, con un gran porcentaje de aceites aromáticos disueltos en alcohol.
9. Salmueras para conservar: Una solución de agua y sal con una concentración muy alta, utilizada para preservar vegetales.
10. Líquido lava traste: Posee una alta concentración de tensoactivos (agentes de limpieza), por eso solo se necesita una pequeña cantidad para generar espuma.

3. Solución saturada

¿Y qué es una solución saturada?, la solución o disolución saturada es aquella que contiene la máxima cantidad posible de soluto que el disolvente puede disolver, a una temperatura determinada, es decir, si agrega más soluto, ya no se disuelve en el disolvente. 

Ejemplo; 5 cucharadas de azúcar en medio vaso de agua; 39 gramos de sal disueltos en 100 mililitros de agua (es la máxima cantidad de soluto que se puede disolver). 

Esto quiere decir que hay un equilibrio entre las moléculas de soluto y las moléculas de disolvente. Esquemáticamente se representa así;

Soluto disuelto ↔ Disolvente

El agua sucia, es una solución saturada, lo puedes observar cuando el rio cambia de color por las fuertes corrientes provocadas por la lluvia

10 ejemplos de soluciones saturadas

1. Agua con Azúcar (en frío): El agua a baja temperatura ha disuelto la máxima cantidad de azúcar posible, dejando cristales en el fondo.
2. Agua con Sal Común (NaCl): Una solución donde ya no se puede disolver más sal a la temperatura ambiente.
3. Refrescos o Sodas No Abiertos: La bebida está saturada con Dióxido de Carbono bajo alta presión.
4. Azúcar en aceite: El azúcar es prácticamente insoluble en aceite, una cantidad mínima de azúcar se satura y prácticamente el azúcar precipita al fondo.
5. Agua para Encurtidos: La solución utilizada para conservar vegetales a menudo está saturada con sal para lograr la preservación.
6. Agua con Café Instantáneo: Si se excede la cantidad de polvo, parte del café quedará como sedimento sin disolver.
7. Leche con Cacao en Polvo (en exceso): La leche ya no puede disolver más partículas de cacao, y estas se asientan en el fondo de la taza.
8. Solución de Bicarbonato de Sodio: Al agregar un exceso del compuesto a un líquido, el sólido restante no se disuelve.
9. Aceite con Sal (frío): Una vez que el aceite se satura, el exceso de sal precipita al fondo del recipiente.
10. Aleación Metálica Sólida (al límite): En metalurgia, el metal minoritario alcanza el punto de saturación y se integra en la red cristalina del metal principal.

4. Solución sobresaturada

Es la que tiene en solución una mayor cantidad de soluto que la solución saturada, en la misma cantidad de disolvente. Se prepara calentando el disolvente con un exceso de soluto, dejando enfriar posteriormente. 

Este es un sistema inestable que cualquier factor externo puede alterar; basta agregar una pequeñísima cantidad de soluto  para que este se precipite y se formen cristales.

Ejemplo; En medio vaso de agua caliente disuelven 6 cucharadas de azúcar; en 100 mililitros de agua caliente, se disuelven 40 gramos de sal.

Puedes notar claramente agua contaminada, una contaminación sobresaturada.

10 ejemplos de soluciones sobresaturadas

1. Acetato de Sodio: El ejemplo más común en demostraciones. Al enfriarse lentamente una solución muy caliente, retiene más soluto del que debería. Es famoso por la cristalización instantánea que libera calor.
2. Jarabe para Caramelo Duro: Un jarabe de azúcar muy espeso que se enfría sin que el soluto cristalice, pero que solidificará al tocarlo o manipularlo, formando dulces duros.
3. Miel Cristalizada: Cuando la glucosa en la miel (que ya es una solución concentrada) se enfría con el tiempo, forma una solución sobresaturada inestable que finalmente cristaliza en el fondo.
4. Solución de Tiosulfato de Sodio: Se utiliza en química para crear un estado sobresaturado que demuestra la nucleación y el crecimiento rápido de cristales.
5. Agua con Bórax para Cristalización: Se disuelve una gran cantidad de bórax en agua caliente. Al enfriarse, el exceso de soluto sale de la solución y forma cristales en las superficies sumergidas.
6. Preparación de "Rock Candy" (Caramelo de Roca): Esencialmente una solución de azúcar y agua que se enfría y se mantiene estable para permitir el lento crecimiento de grandes cristales de sacarosa en un hilo o superficie.
7. Cloruro de Amonio: Un compuesto químico que se disuelve fácilmente en agua caliente. La solución se vuelve sobresaturada al enfriarse, lista para precipitar.
8. Maní o Mantequilla de Cacahuete: Contiene azúcar y otros sólidos disueltos en sus aceites en exceso. Con el tiempo, el azúcar puede cristalizar.
9. Solución Concentrada de Sales de Alumbre: Preparada para el crecimiento de cristales de alumbre de potasio, donde la sobresaturación es la condición clave para que se formen los cristales.
10. Pozos Geotérmicos: El agua caliente bajo tierra disuelve una cantidad excesiva de sales minerales. Cuando esta agua emerge y se enfría, se sobresatura y deposita las sales en forma de capas (travertino).

 

¿Qué otro ejemplo en la vida cotidiana conoces de cada clasificación de las soluciones?