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Importancia de las soluciones




Enviado por ornellap_16



    Importancia de las
    soluciones

    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. Bibliografía

    Introducción
    general

    Las soluciones en
    química,
    son mezclas
    homogéneas de sustancias 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 el solvente puede ser
    también un gas, un líquido o un sólido.
    El agua con
    gas es un ejemplo de un gas (dióxido de carbono)
    disuelto en un líquido (agua).

    Las mezclas de
    gases, son
    soluciones. Las soluciones verdaderas se diferencian de las
    soluciones coloidales y de las suspensiones en que las
    partículas del soluto son de tamaño molecular, y se
    encuentran dispersas entre las moléculas del
    solvente.

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

    El estudio de los diferentes estados de
    agregación de la materia se
    suele referir, para simplificar, a una situación de
    laboratorio,
    admitiéndose que las sustancias consideradas son puras, es
    decir, están formadas 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 su ordenación o
    agregación.

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

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

    Este trabajo cuenta con varios temas los cuales son
    solubilidad, propiedades físicas de las soluciones,
    concentración de una solución, soluciones
    sólidas, líquidas y gaseosas, efecto de la temperatura y
    presión
    en la solubilidad de sólidos y gases.

    Solubilidad

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

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

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

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

    La solubilidad de las sustancias varia, algunas de ellas
    son muy poco solubles o insolubles. La sal de cocina, el
    azúcar y el vinagre son muy 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 algunas propiedades físicas del solvente. Al
    aumentar la cantidad del soluto, sube el punto de
    ebullición y desciende el punto de solidificación.
    Así, para evitar la congelación del agua utilizada
    en la refrigeración de los motores de los
    automóviles, se le añade un anticongelante
    (soluto). Pero cuando se añade un soluto 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 en gramos, contenida en un determinado volumen de
    disolución, expresado en litros. Así, una
    solución de cloruro de sodio con una concentración
    de 40 g/l contiene 40 g de cloruro de sodio en un litro de
    solución.

    La molaridad se define como la cantidad de sustancia de
    soluto, 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 la masa de soluto y la masa de un mol (masa molar) de
    soluto.

    Por ejemplo, para conocer la molaridad de una
    solución que se ha preparado disolviendo 70 g de cloruro
    de sodio (NaCl) hasta obtener 2 litros de solución, hay
    que calcular el número de moles de NaCl; como la masa
    molar 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, por
    tanto, M = 1,2/2= 0,6 M (0,6 molar).

    Concentración
    en miliosmoles por litro

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

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

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

    La mayoría de los líquidos corporales
    tiene una presión osmótica que concuerda con la de
    una solución de cloruro de sodio a 0.9 % y se dice que una
    solución es isosmótica con los líquidos
    fisiológicos.

    Los soluciones isotónicas con respecto unas de
    otras ejercen la misma presión osmótica, o sea
    contienen la misma concentración de partículas
    osmóticamente activas. Cuando se habla de soluciones
    isotónicas en el laboratorio
    suele tratarse de las soluciones que tienen la misma
    presión osmótica del plasma sanguíneo, que
    es aproximado de 300 miliosmoles / litro. Las soluciones
    fisiológicas de concentración menor de 300
    hipotónicas y si su concentración es mayor se
    denominan hipertónicas. Una solución es
    isotónica con respecto a una célula
    viva cuando no ocurre ganancia ni pérdida neta de agua en
    la
    célula, tampoco se produce ningún cambio de
    la
    célula cuando entra en contacto con la
    solución.

    Si tenemos en cuenta que la concentración osmolar
    de una solución que contiene una mezcla de electrolitos y
    moléculas neutras es igual a la suma de las
    concentraciones osmolares individuales de todos sus componentes,
    convertir la concentración de los solutos que se
    encuentran en el suero en osmolaridad. Una formula sencilla y que
    ofrece una buena utilidad
    clínica es:

    Osmolaridad = 2 ( Na+ mmol/l) + Glucosa mmol/l + NUS
    mmol/l o también

    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 iones
    asociados al Na+ ( Cl- y HCO3-) ; 1 mosmol de glucosa equivale a
    180 mg / l = 18 mg/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 la urea.

    Clasificación
    de las soluciones

    PÒR SU ESTADO
    DE

    POR SU
    CONCENTRACION

    SÓLIDAS

    SOLUCION NO-SATURADA; es
    aquella en donde la fase dispersa y la dispersante no
    están en equilibrio a una temperatura dada; es
    decir, ellas pueden admitir más soluto hasta
    alcanzar su grado de saturación.

    Ej: a 0 ºC 100 g de agua disuelven 37,5
    NaCl, es decir, a la temperatura dada, una
    disolución que contengan 20g NaCl en 100g de agua,
    es no saturada.

    LIQUIDAS

    SOLUCION SATURADA: en estas
    disoluciones hay un equilibrio entre la fase dispersa y el
    medio dispersante, ya que a la temperatura que se tome en
    consideración, el solvente no es capaz de disolver
    más soluto. Ej una disolución acuosa
    saturada de NaCl es aquella que contiene 37,5 disueltos
    en 100 g de agua 0 ºC.

    GASEOSAS

    SOLUCION SOBRE SATURADA:
    representan un tipo de disolución inestable,
    ya que presenta disuelto más soluto que el
    permitido para la temperatura dada.

    Para preparar este tipo de disoluciones se
    agrega soluto en exceso, a elevada temperatura y luego se
    enfría el sistema lentamente. Estas soluciones son
    inestables, ya que al añadir un cristal muy
    pequeño del soluto, el exceso existente precipita;
    de igual manera sucede con un cambio
    brusco de temperatura.

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

    Porque un refresco pierde más rápido el
    gas cuando esta caliente que cuando esta frió, o por que
    el chocolate en polvo se disuelve más fácilmente 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. En la mayoría de las sustancias, un
    incremento de la temperatura causa un aumento de la solubilidad.
    Por eso el azúcar se disuelve mejor en café
    caliente, y la leche debe de
    estar en el punto de ebullición.

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

    La solubilidad de los gases disueltos en líquidos
    es diferente de la que poseen los sólidos. La solubilidad
    de un gas en agua aumenta con la presión del gas sobre el
    disolvente, si la presión disminuye, la solubilidad
    disminuye también. Se dice que la solubilidad de los gases
    es directamente proporcional a la presión.

    Cuando se destapa una botella de refresco, la
    presión sobre la superficie del líquido se reduce y
    cierta cantidad de burbujas de dióxido de carbono suben
    a la superficie. La disminución de la presión
    permite que el CO2 salga de la disolución.

    En relación con la temperatura, los gases
    disueltos en líquidos se comportan de forma inversa a como
    lo hacen los sólidos. La solubilidad de un gas en agua
    decrece a medida que aumenta la temperatura; esto significa que
    la solubilidad 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 no llega al
    punto de ebullición. Cuando el agua hierve queda
    totalmente desgasificada, por lo cual su sabor es distinto del
    que posee el agua sin hervir, 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 debe mantenerse muy próxima a estos
    valores para
    mantener la homeóstasis hídrica, por lo contrario
    el organismo se ve frente a situaciones patológicas
    debidas a la deshidratación o la retención de
    líquidos. La importancia del estudio de la
    biomolécula agua radica en el hecho de que la totalidad de
    las reacciones bioquímicas se realizan en el seno del
    agua, todos los nutrientes se transportan 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
    vértices de dicho tetraedro quedando los otros dos
    vértices ocupados por los electrones no compartidos del
    oxígeno

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

    Propiedades físicas y químicas del
    agua.
    Las propiedades del agua son la base de una serie de
    funciones
    esenciales para la integridad 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 de la formación de puentes de
    hidrogeno.

    El hecho de que sea considerada como disolvente
    universal de sustancia 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
    las soluciones, el cual es un tema muy extenso y muy importante
    para la vida de todos los seres humanos en este planeta. Este
    tema es muy importante porque sin los conocimientos que se tienen
    acerca de las soluciones, no se podría hacer más
    cosas con la materia prima,
    o con otros materiales, no
    se podría hacer materiales
    indispensables para nuestras vidas como el plástico,
    que existen muchos tipos de este material que se usa
    prácticamente para todo, bueno y así como este
    material existen muchos otros.

    Además en este trabajo se ha tratado de poner
    información resumida, útil y
    concreta, lo cual es en factor muy importante porque si
    algún lector que no tenga muchos conocimientos del tema no
    se confunda tanto con definiciones y palabras que le puedan
    resultar extrañas. Además resulta mucho más
    cómodo leer un trabajo con información bien resumida y concreta, que
    cualquier otro trabajo que tenga mucha información que no
    sea necesaria, esto muchas 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

    Ornella Papini

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