Soluciones acuosas

Definición
El soluto
El solvente
Concentración
Solución saturada
Soluciones acuosas moleculares
Soluciones acuosas iónicas
Prepare una solución acuosa

Definición

Una solución es una mezcla homogénea que se obtiene disolviendo una especie química (el soluto) en un líquido (el solvente).

El soluto

El soluto es una especie química destinada a disolverse en un disolvente.

Puede estar en estado sólido, líquido o gaseoso.

Cuando el soluto disuelve sus partículas (moléculas o iones) dispersas entre las moléculas del solvente, pierde así su apariencia inicial (granos, polvo, burbuja, líquido) y forma con el solvente una única fase líquida donde no lo hace. ya no se puede distinguir (aunque sus efectos en la solución pueden ser)

Nota
En el caso de un soluto líquido, este último se distingue del solvente solo por la proporción utilizada (el que en el día minoritario tiene el papel de soluto mientras que el que es la mayoría juega el papel de solvente)

El solvente

Este es el líquido en el que se disuelve el soluto.

Un líquido es un solvente "bueno" para un soluto dado si la solubilidad es importante.

Las cualidades solventes de un líquido dependen de:

soluto (por ejemplo, el agua es un buen disolvente para la sal pero no para el aceite)
temperatura (generalmente la solubilidad aumenta con el aumento de temperatura)
presión (especialmente para solutos gaseosos que se disuelven en mayor cantidad a mayor presión)
pH (por ejemplo, los solutos ácidos como el dióxido de carbono se disuelven mejor en una solución acuosa básica de pH alto)

Es común que el solvente usado sea agua, en este caso se dice que la solución es acuosa pero se pueden elegir otros solventes como por ejemplo:

etanol
acetona
dióxido de carbono supercrítico
Etc.

Concentración

La concentración (masa o molar) permite expresar la proporción de soluto disuelto en comparación con el volumen total de la solución (corresponde a la relación de la masa o la cantidad de materia por el volumen de la solución). De este último entonces dependen las características de la solución:

su color (para solutos coloreados, el color es más oscuro cuanto mayor es la concentración)
su densidad y densidad (aumentan con la concentración)
su sabor (para las especies aromáticas, el sabor es tanto más pronunciado cuanto más alta es la concentración)
su pH (para las especies químicas ácidas, el pH disminuye con la concentración, mientras que para las especies químicas básicas aumenta)
su conductividad (para compuestos iónicos cuando la concentración aumenta, la conductividad también aumenta)
su índice de refracción (aumenta con la concentración)

Solución saturada

Un soluto es soluble solo en una cantidad limitada, tiene una solubilidad que corresponde a la concentración de masa máxima que se puede alcanzar en un solvente dado. Cuando se alcanza esta concentración máxima, se dice que la solución está saturada. Cualquier soluto adicional agregado ya no puede disolverse y forma una mezcla heterogénea con la solución saturada.

Nota
En el caso de que el soluto sea líquido, ocurre que este último es miscible con agua, es decir que puede formar con él una mezcla homogénea cualesquiera que sean las proporciones elegidas. En esta situación, la saturación no es posible.

Soluciones acuosas moleculares

Definición: se dice que una solución acuosa es molecular si todas las especies químicas presentes en el agua permanecen en forma de moléculas.

Se obtienen disolviendo en agua un soluto compuesto únicamente por especies químicas moleculares (constituidas por moléculas), que no tiene carácter ácido ni básico y no reacciona con el agua para formar especies químicas iónicas.

Una solución molecular acuosa se puede obtener, por ejemplo, eligiendo como azúcar soluto (compuesto por moléculas de sacarosa), cafeína, paracetamol, dioxígeno, etanol, etc.

Durante el proceso de disolución, las moléculas que constituyen el soluto simplemente se dispersarán entre las del disolvente.

Una solución molecular acuosa es siempre eléctricamente neutra, ya que las moléculas de agua y las moléculas de soluto son neutrales.

Una solución molecular acuosa tiene una conductividad eléctrica muy baja porque esta última está ligada a la presencia de iones o los presentes en solución solo provienen de:

impurezas presentes en el soluto
gases disueltos (dióxido de carbono por ejemplo)
minerales presentes en el agua (si no está usando agua destilada)
el fenómeno de la autoprotólisis del agua (que forma iones de hidrógeno e hidróxido en cantidades muy pequeñas)

Soluciones acuosas iónicas

Definición: se dice que una solución acuosa es iónica si determinadas especies químicas disueltas en el agua son iones.

Es el resultado de la disolución en agua de un compuesto iónico o una especie química que reacciona con el agua para formar iones (como una especie ácida que forma iones hidrógeno o una especie básica que forma iones hidróxido). .

Durante el proceso de disolución de un compuesto iónico, primero tiene lugar una fase de disociación durante la cual las moléculas de agua "separarán" los cationes y aniones del compuesto iónico, luego este último se dispersará.

Una solución iónica es siempre eléctricamente neutra, siempre contiene aniones (negativos) cuya carga es compensada por las de los cationes (positivos). Esta neutralidad se puede aprovechar para establecer las proporciones de cationes y aniones en solución.

Por ejemplo:

si el catión tiene una carga elemental positiva y el anión una carga elemental negativa, entonces su cantidad y su concentración son las mismas
si el catión tiene una carga positiva y el anión tiene dos cargas negativas, entonces la solución contiene el doble de catión
Si el anión tiene una carga negativa y el catión tiene tres positivas, entonces la solución contiene tres veces más aniones que cationes.
etc

Preparar una solución acuosa

La preparación de una solución acuosa se puede realizar siguiendo el siguiente procedimiento:

Elija la concentración másica C_m y el Volumen V_solution de la solución
Elija un matraz aforado (el recipiente más preciso) cuya capacidad sea un matraz de volumen V mayor que la solución V
Si el soluto es sólido, calcule la masa msoluta a utilizar: m_soluto = C_m x V_matraz .
Luego mida esta masa usando una balanza electrónica de suficiente precisión
Si el soluto es líquido, calcule el volumen de soluto V soluto a utilizar: V_soluto = m_soluto / ρ_soluto
Luego mida este volumen con una pipeta volumétrica (si coincide con un valor disponible), con una pipeta graduada o con una probeta graduada.
Inicie la disolución (especialmente para sólidos) agregando el soluto a un recipiente de transición (preferiblemente un matraz Erlenmeyer), agregando agua destilada hasta que el volumen total esté muy por debajo del matraz . Luego poner bajo agitación magnética hasta su completa disolución.
Transferir la solución obtenida al matraz provisto y limitar la pérdida de soluto enjuagando el matraz Erlenmeyer con agua destilada y luego recuperando el agua de enjuague en el matraz.
Completar añadiendo en el frasco agua destilada hasta la marca y recordar homogeneizar la solución regularmente agitando el frasco (utilizar un tapón limpio).