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Curvas de solubilidad...

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Acosta Rojas Karen Viviana 27/04/2017

ID:0000163901

N o de lista:02

Grupo:06

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Curvas de solubilidad ¿Qué es una solución? Una solución es una mezcla homogénea de dos o más sustancias. La sustancia disuelta se denomina soluto y la sustancia donde se disuelve se denomina disolvente. 1 En estos sistemas homogéneos el soluto se encuentra en menor proporción. La masa total de la solución es la suma de la masa de soluto más la masa de solvente.2 Las soluciones químicas pueden tener cualquier estado físico. Las más comunes son las líquidas, en donde el soluto es un sólido agregado al solvente líquido. Generalmente agua en la mayoría de los ejemplos. También hay soluciones gaseosas, o de gases en líquidos, como el oxígeno en agua. Las aleaciones son un ejemplo de soluciones de sólidos en sólidos.2 La capacidad que tiene un soluto de disolverse en un solvente depende mucho de la temperatura y de las propiedades químicas de ambos. Por ejemplo, los solventes polares como el agua y el alcohol, están preparados para disolver a solutos iónicos como la mayoría de los compuestos inorgánicos, sales, óxidos, hidróxidos. Pero no disolverán a sustancias como el aceite. Pero este si podrá disolverse en otros solventes como los solventes orgánicos no polares.2 Tienen influencia en la solución la temperatura y las propiedades químicas, que son propias de cada componente. Por ejemplo, para continuar con el café y el azúcar, si el café está caliente, será más fácil que se disuelva el azúcar que si éste estuviera frío.4 Es de importancia diferenciar entre solución y mezcla, ya que en el primer caso los componentes se convierten, al combinarse, en moléculas, átomos, iones, en lugar de seguir en su tamaño original. En el segundo caso, los componentes no se combinan químicamente.4

Clasificación de las soluciones Podemos dividir a las soluciones dependiendo del estado de agregación de las sustancias que la conforman:5  Solución líquida: se puede dar en tres casos.  Cuando el soluto es un líquido y el disolvente también es un líquido. Ejemplo: Alcohol disuelto en agua.  Cuando el soluto es un sólido y el disolvente es un líquido. Ejemplo: Azúcar disuelto en agua.  Cuando el soluto es un gas y el disolvente es un líquido. Ejemplo: Dióxido de Carbono (CO2) disuelto en agua.5  Solución sólida:  Cuando el soluto es un sólido y el disolvente también es un sólido. Ejemplo: Zinc disuelto en cobre.  Cuando el soluto es un líquido y el disolvente es un sólido. Ejemplo: Amalgama de mercurio disuelto en plata.  Cuando el soluto es un gas y el disolvente es un sólido.5  Solución gaseosa:  Cuando el soluto es un sólido y el disolvente es un gas. Ejemplo: Vapor de yodo en disuelto en aire.  Cuando el soluto es un líquido y el disolvente es un gas. Ejemplo: Agua disuelta en aire.  Cuando el soluto es un gas y el disolvente también es un gas.

Ejemplo: La solución de oxígeno y otros gasas en nitrógeno (aire).5 A su vez estas se subdividen en otras categorías en las que podemos identificar otras propiedades que identifican y tipifican las soluciones: Según su nivel de mezcla La primera clasificación nos indica si los componentes de la solución se pueden diferenciar por separado, o no: 

Solución homogénea: En la que sus componentes se mezclan de tal forma que no se pueden diferenciar.6



Solución heterogénea: Lo cual implica que sí podemos diferenciar un componente de otro.6

Según su carga eléctrica Como casi todo en este mundo, las soluciones también pueden tener una carga eléctrica, dependiendo de sus componentes. Según esta característica, las podemos clasificar en: 

Soluciones no electrolíticas: Tienen una escaza posibilidad de transmitir electricidad y se caracterizan, principalmente, porque el soluto se disgrega casi hasta su estado molecular.6



Soluciones electrolíticas: Por otro lado, las soluciones electrolíticas sí pueden cargar electricidad. A este tipo de soluciones se las puede llamar también iónicas.6

Según la concentración La solubilidad es un término que indica la capacidad del solvente para disolver el soluto. Si la solubilidad es alta, el segundo se disuelve bien; si no, la solubilidad es baja. La concentración del soluto en el solvente nos habla de la concentración. A partir de esto, obtenemos tres tipos de soluciones.6 

Soluciones saturadas: son aquellas en donde hay mayor cantidad de soluto disuelto, o sea está al límite en cuanto a cantidad de soluto en solvente. Si se agregara más soluto, se superaría la capacidad de disolución; por ejemplo, si tenemos un vaso con agua y le vamos agregando de a poco sal, llegará un momento en donde no se disolverá más, allí estará saturada la solución.6



Soluciones insaturadas: también conocidas como diluidas. Aquí tenemos una pequeña cantidad de soluto en el solvente; por lo tanto, el primero es casi imperceptible. Un ejemplo de esto puede ser la preparación de un jugo en polvo en una jarra con agua. Si no agregamos todo el sobre, el resultado será una preparación sin sabor, o sea diluida.6



Soluciones concentradas o no saturadas: Estas últimas nos hablan de una solución en donde el porcentaje de soluto se acerca al establecido por la solubilidad, o sea está cercana esta solución a saturarse. Ambos componentes están en desequilibrio.6

Hay quienes agregan un nivel intermedio entre las soluciones saturadas y las concentradas, etiquetándolas como sobresaturadas. En este tipo de solución el soluto en exceso se comienza a acumular en el fondo, porque ya no se disuelve. Por ejemplo, cuando agregamos tierra en un recipiente con agua, al principio se hará marrón el solvente, pero llegará un momento en el que no se disolverá más.6

¿Qué es la solubilidad? Otra propiedad física que permite conocer el tipo de enlace es la solubilidad. Los compuestos con enlace iónico son solubles en agua y los que tienen enlace covalente se disuelven en otros compuestos covalentes. Esta propiedad tiene varias excepciones, la fundamental es que las sustancias que tienen moléculas con

muchos átomos de oxígeno y que no son macromoléculas son solubles en agua porque los átomos de oxígeno se unen con los átomos de hidrógeno del agua. Prácticamente todos los compuestos formados con elementos situados a la derecha de la tabla periódica tienen enlaces covalentes. En la vida corriente serían todas las pinturas, disolventes, grasas, hidrocarburos, azúcar, alcohol, etc.6 Además de lo anterior podemos decir que la solubilidad de un soluto en un disolvente es la cantidad máxima de ese soluto que se puede disolver en una cantidad dada de disolvente de disolución a una temperatura dada. Esta solubilidad se puede expresar en diferentes unidades, como: gramos soluto/litro disolución o moles soluto/litro de disolución. Esta última es la más utilizada y se llama solubilidad molar (s).7 Factores que afectan la solubilidad La solubilidad es la cantidad de soluto que puede disolverse en una cantidad dada de solvente, depende de los siguientes factores:  Naturaleza del soluto y del solvente Una regla citada en química es: lo semejante disuelve lo semejante. En otras palabras, la solubilidad es mayor entre sustancias cuyas moléculas sean análogas, eléctrica y estructuralmente. Cuando existe semejanza en las propiedades eléctricas de soluto y solvente, las fuerzas intermoleculares son intensas, propiciando la disolución de una en otra. De acuerdo con esto, en el agua, que es una molécula polar, se pueden disolver solubles polares, como el alcohol, acetona y sale inorgánicas. Así mismo la gasolina, debido al carácter apolar de sus moléculas disuelve solutos apolares como aceite, resinas y algunos polímetros.7  Temperatura En general, puede decirse que a mayor temperatura mayor solubilidad. Así, es frecuente usar el efecto de la temperatura para obtener soluciones sobresaturadas. Sin embargo, esta regla no se cumple en todas las situaciones. Por ejemplo, la solubilidad de los gases suele disminuir al aumentar la temperatura de la solución, pues, al poseer mayor energía cinética, las moléculas del gas tienden a volatilizarse. De la mima manera, algunas sustancias como el carbonato de litio (Li2CO3) son menos solubles al aumentar la temperatura.7  Presión La presión no afecta demasiado las solubilidades de sólidos y líquidos, mientras que tiene un efecto determinante en las de los gases. Un aumento en la presión produce aumento en la solubilidad de gases en líquidos. Esta relación es desproporcionalidad directa. Por ejemplo, cuando se destapa una gaseosa, la presión disminuye, por lo general el gas carbónico disuelto en ella escapa en forma de pequeñas burbujas.7  Estado de subdivisión Este factor tiene especial importancia en la disolución de sustancias sólidas en solvente líquidos, ya que, cuando más finamente dividido se encuentre el sólido, mayor superficie de contacto existirá entre las moléculas del soluto y el solvente. Con ello, se aumenta la eficiencia de la solvatación. Es por eso que en algunas situaciones la trituración de los solutos facilita bastante la disolución.7

¿Cómo calcular la concentración en una solución? Para medir la proporción de soluto en solvente usamos unidades de medidas físicas y químicas. Hay distintos métodos: 

Partes por millón (miligramos en litros o en kilogramos)



Porcentaje (x soluto por cada 100 partes de solución)



Molar (moles de soluto por litro de solución)



Molal (moles de soluto por kilogramo de solvente)



La proporción normal (gramo de soluto por litro de solvente).4

Por otro lado, tenemos dos métodos que nos sirven para hacer esta medición, el método empírico o visual, en donde se hace una observación detenida de la solución. Este es un método cualitativo y no preciso. El método físico es cuantitativo, implica la realización de cálculos y da resultados precisos.4 La solubilidad se define como la máxima cantidad de soluto que se disuelve en una cantidad dada de solvente, a temperatura constante, formando un sistema estable y en equilibrio. Su valor numérico corresponde a la concentración de la solución saturada y se calcula como:7

S = ( msto / mste ) x 100 La solubilidad también puede calcularse como:

S = (msto / msln ) x 100 ¿Qué son curvas de solubilidad? El coeficiente de solubilidad es un coeficiente que se asocia a cada elemento o compuesto en relación con otro y que nos muestra un valor que está en unos varemos entre los que podemos observar la solubilidad. El coeficiente de solubilidad depende de la temperatura, de la naturaleza del soluto, de la naturaleza del disolvente y de la presión. Para el caso de un sólido disuelto, la influencia de la presión en muy pequeña. Al elevar la temperatura, el coeficiente de solubilidad aumenta si el fenómeno de disolución a temperatura constante es endotérmico (es el caso más frecuenta), y disminuye en caso contrario. Los resultados se traducen en las llamadas curvas de solubilidad.8 , que son representaciones gráficas de la solubilidad de un soluto en función de la temperatura. En resumen el coeficiente de solubilidad depende principalmente de: - En la solubilidad influyen la naturaleza del soluto, la del disolvente y la temperatura.- Se llaman curvas de solubilidad a las representaciones gráficas de la solubilidad de un soluto en función de la temperatura.8 Coeficiente de solubilidad Los resultados se traducen en las llamadas curvas de solubilidad, que son representaciones gráficas de la solubilidad de un soluto en función de la temperatura. En resumen el coeficiente de solubilidad depende principalmente de:9 

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En la solubilidad influyen la naturaleza del soluto, la del disolvente y la temperatura.9 Se llaman curvas de solubilidad a las representaciones gráficas de la solubilidad de un soluto en función de la temperatura.9

Ejemplos de solubilidad 

Las gaseosas enlatadas o embotelladas tienen una cantidad de dióxido carbónico (CO2) disuelto en su interior, que les confiere su característico burbujeo. Esto se produce sobresaturando la mezcla a condiciones de presión muy altas. Al incrementar la temperatura de esta mezcla la desestabiliza y libera en mayor cantidad los gases, por lo que disminuye la tasa de solubilidad. 10

 Nitratos (NO3) en agua. Todas las sustancias compuestos por nitratos (grupos moleculares de nitrógeno y oxígeno) son perfectamente solubles en agua. Esto es muy comprobable en los procesos de contaminación del agua por la industria química o de los agrofertilizantes, cuyos desechos ricos en nitrógeno, van a dar al mar y a los ríos, en los que se disuelve con facilidad y deteriora la calidad de la vida.10 

La solubilidad de las sustancias por lo general aumenta al elevarse la temperatura y su representación gráfica se realiza mediante las curvas de solubilidad.11

Conclusión: Si se enfría una solución saturada, la solubilidad disminuye y el exceso de soluto cristaliza. En tanto, que la solubilidad de los gases en líquido varía en forma inversa con la temperatura y de forma directa con la presión.11

Ejercicios de curvas de solubilidad 1. ¿Qué es solubilidad, curvas de solubilidad y para qué sirven? De acuerdo a la información representada en la siguiente figura responda las preguntas 2 y 3:

2. De acuerdo con la imagen que puede interpretar del comportamiento de estos compuestos respecto a la temperatura y por qué? 3. Describa el comportamiento de identifique el punto en donde sus

Na2SO4 , NaCl, K2SO4 y KNO3 e temperaturas son las mismas.

De acuerdo a la información figura responda las preguntas 4 y

representada en la siguiente 5:

4. Una disolución saturada de dicromato potásico (K2Cr2O7) a 80ºC se enfría hasta los 20ºC. ¿Qué cantidad de sal precipitará? 5. ¿Qué ocurrirá si enfriamos una disolución formada por 120 g de nitrato plumboso (Pb(NO3)2) y 200 g de agua desde los 40 hasta los 10ºC? Referencias 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 10. 11.

https://www.ecured.cu/Soluci%C3%B3n_(Qu%C3%ADmica) Fecha de consulta: 26/04/2017 https://es.scribd.com/doc/54212659/SOLUBILIDAD Fecha de consulta: 26/04/2017 https://es.slideshare.net/verosantiago/soluciones-qumicas-presentation Fecha de consulta: 26/04/2017 http://www.tiposde.org/quimica/1044-tipos-de-soluciones-quimicas/ Fecha de consulta: 26/04/2017 http://www.quimicayalgomas.com/quimica-general/estequiometria-y-soluciones-quimicas/soluciones-quimicas/ Fecha de consulta: 26/04/2017 http://pendientedemigracion.ucm.es/info/diciex/programas/quimica/html/solubilidad.htm Fecha de consulta: 26/04/2017 http://docencia.udea.edu.co/cen/tecnicaslabquimico/02practicas/practica17.htm Fecha de consulta: 26/04/2017 https://es.scribd.com/doc/51627004/CURVAS-DE-SOLUBILIDAD Fecha de consulta: 26/04/2017 https://www.ecured.cu/Curva_de_solubilidad Fecha de consulta: 26/04/2017 http://www.ejemplos.co/10-ejemplos-de-solubilidad/#ixzz4fQ2NWmI4 Fecha de consulta: 26/04/2017 http://www.fullquimica.com/2012/11/curvas-de-solubilidad.html Fecha de consulta: 26/04/2017

Imágenes http://www.colegiocovadonga.edu.ar/marcos/actividades2/actividades.html Recuperado: 26/04/2017 https://es.wikipedia.org/wiki/Solubilidad Recuperado: 26/04/2017 http://www.sabelotodo.org/quimica/solubilidad.html Recuperado: 26/04/2017 http://procesosbio.wikispaces.com/Cristalizaci%C3%B3n? responseToken=009f34304b12f0d33a5388ad7b3b5e001 Recuperado: 26/04/2017 5. https://es.slideshare.net/JennyFernandezVivanco/quimica-semana-4-unidad-iii-solucionesult Recuperado: 26/04/2017 1. 2. 3. 4....