Soluciones y mezclas.Animate a trabajarlas en la cocina

Introducción: En el mundo natural, la materia usualmente se encuentra en forma de mezclas; casi todos los gases, líquidos y sólidos de los cuales esta formado el mundo son mezclas de dos o más sustancias juntas, mezcladas de forma física y no químicamente combinadas. Existen dos tipos de mezclas, las sintéticas como el vidrio o el jabón , que contienen pocos componentes y las naturales como el agua de mar o el suelo que son complejas ya que contienen más de 50 sustancias diferentes. Las mezclas vivientes son más complejas aún, la mezcla más maravillosa es la célula, una bacteria sencilla contiene más de 5000 compuestos diferentes, todos en armonía formando un sistema altamente organizado que sostiene a la vida.Las mezclas pueden presentarse de forma tal que cada uno de sus fases sea observable ya sea a nivel macro o micro, o bien que los componentes se intercalen entre sí a nivel molecular y por lo tanto no son observables con ningún instrumento, a esta mezcla se le conoce como solución; aunque usualmente se considera que las soluciones son líquidos, pueden existir en los tres estados físicos, un ejemplo es el aire, otro la saliva y otro más la cera. Las soluciones en agua, llamadas soluciones acuosas, son particularmente importantes en química y comprenden en biología la mayor parte del ambiente de todos los organismos vivos.
Objetivo: Conocer como se pueden formar las mezclas y las soluciones.
Hipótesis: La materia que nos rodea, y la que compone los organismos pueden ser sustancias puras o mezclas.
Material: Cinta para etiquetar, Lupa , Arena, Agua , Cucharas desechables , Plato desechable, Color vegetal , Aceite de cocina , Harina , Alcohol , 11 Frascos pequeños de vidrio y 5 Goteros .
Metodología
1.- MEZCLA MECÁNICA- En un plato desechable colocar dos cucharadas de harina- Agregar dos cucharadas de arena- Mezclar con la cuchara- Observar con la lupa2.- SOLUBILIDAD- Numerar y etiquetar 5 frascos de vidrio con los letreros: color vegetal, aceite, azúcar, harina y alcohol- Agregar a todos agua hasta la mitad del frasco- Al vaso número 1 agregar con cuidado dos gotas de color vegetal y observar su desplazamiento en el agua- Al vaso número 2 gotear un poco de aceite y observar su paso- Al vaso 3 agregar poco a poco unos granitos de azúcar y observar su caída - Al vaso 4 agregar un poco de polvo de harina y observar- Al vaso 5 agregar unas gotas de alcohol y observar - Dejar reposar unos 5 minutos - Agitar con cuidado el contenido de cada uno de los vasos- Volver a observar con detenimiento y ver cual sí se disolvió 3.- CAMBIO DE DISOLVENTE- Numerar y etiquetar 5 frascos con los letreros: Color vegetal, aceite, azúcar, harina y agua- Agregar a todos alcohol hasta la mitad del vaso- Al vaso número 1 agregar 2 gotas de color vegetal y observar- Al vaso 2 agregar 2 gotas de aceite - Al vaso 3 agregar unos granitos de azúcar y observar- Al vaso 4 poner un poco de polvo de harina y observar- Al vaso 5 colocarle 2 gotas de agua y observar- Dejar reposar unos 5 minutos- Agitar con cuidado el contenido de todos los vasos y observar
4.- DISOLVENTES QUE NO SE MEZCLAN- Poner en un frasco de vidrio una medida determinada de agua- Con mucho cuidado y con ayuda de un gotero poner encima del agua la misma medida de aceite- Dejar unos 5 minutos que se estabilice el aceite- Dejar caer con suavidad 2 gotas del colorante y observar su camino en el aceite, en la interfase y en el agua- Agitar y ver que acontece- Repetir todo lo anterior solo que en lugar de aceite poner alcohol- Antes de agitar hacer una marca con un plumón en donde está la superficie del alcohol- Agitar, observar y poner una marca en la superficie- Verificar si las 2 marcas concuerdan- Explicar en cada caso que pasó
Conceptos por revisar Soluciones, suspensiones, mezclas, solubilidad, fase, interfase, miscibilidad, solvente, soluto, disolvente y estratificar.
VariantesUsar vinagre en lugar de agua, sal en vez de azúcar, solución de yodo en lugar del colorante vegetal, aceite para bebé en lugar de aceite para cocina, polvo de chocolate en lugar de arena y acetona en lugar de alcohol.
Discusión y conclusiones


Discusión y conclusiones
Existen dos clases de mezclas; mezcla heterogénea la cual tiene una o más fases observables entre los componentes y por lo tanto su composición no es uniforme y la mezcla homogénea que no tiene fases observables, porque sus componentes se mezclan como átomos individuales, iones y moléculas, así su composición es uniforme. Una mezcla homogénea también se denomina solución.
Las mezclas difieren fundamentalmente de los compuestos en tres aspectos: 1) las proporciones de los componentes pueden variar;
2) las propiedades individuales de los componentes son observables y
3) es posible separa los componentes por métodos físicos.Con frecuencia se describe a una solución en términos de una sustancia disuelta en otra; el soluto se disuelve en el disolvente. Normalmente, el disolvente es el componente más abundante en una solución dada; sin embargo, en ocasiones las sustancias son miscibles, esto es, solubles entre sí en cualquier proporción, así que no es muy significativo llamar a uno soluto y a la otra disolvente, lo que hace que se prefiera el término miscibilidad en lugar de solubilidad.De la experiencia diaria se sabe que algunos disolventes pueden disolver un soluto determinado, mientras que otros no pueden, un factor importante que determina si la solución se forma o no es la intensidad relativa de las fuerzas intermoleculares dentro y entre el soluto y el disolvente, si se conocen estas fuerzas, se puede predecir cuáles solutos se disolverán en cuáles disolventes. La solubilidad de un soluto es la cantidad máxima que se disuelve en una cantidad fija de un disolvente en particular a una temperatura específica, con frecuencia para hablar de la cantidad de soluto disuelto se emplean las palabras diluida y concentrada refiriéndose al tipo de solución.
En resumen podemos llegar a las siguientes conclusiones:1.- Existen dos tipos de mezclas: heterogénea y homogénea.2.- Las mezclas homogéneas se denominan soluciones.3.- Los componentes de una solución son el que se encuentra en menor proporción que se llama soluto y el de mayor proporción disolvente.4.- La solubilidad se refiere a la cantidad de soluto que puede ser disuelto en un disolvente y es predecible 5.- Existen sustancias que son solubles entre sí en cualquier proporción y se llaman miscibles


Mezclas y soluciones

Objetivo Específico.
Establecer diferencias entre mezclas heterogéneas y soluciones.
Inicio
¿Cómo se prepara el cemento?
El cemento que utilizamos en la construcción se prepara al hacer una mezcla que incluye entre otros materiales agua y arena.
Desarrollo
¿Conoces otras mezclas?
La mezcla de materiales es un proceso que utilizamos a diario, desde en la cocina al mezclar los ingredientes de una torta, hasta en industrias altamente tecnológicas como la farmacéutica.
En la naturaleza también encontramos mezclas como la sangre, la orina y el aire.
Ahora bien, existen dos tipos de mezcla:
Las mezclas donde se pueden distinguir sus componentes. Por ejemplo:Agua +arena; la sangre; limaduras de hierro + azúcar. Estas mezclas se denominan mezclas heterogéneas o simplemente mezclas.
Las mezclas donde los componentes se unen hasta el nivel molecular de manera que no se distinguen sus componentes. Por ejemplo: Oxígeno en agua, orina, sal en agua. Estas son mezclas homogéneas o soluciones.
En las soluciones hay dos sustancias involucradas una que disuelve: el solvente y otra que es disuelta el soluto.
Cuando mezclamos agua (solvente) con azúcar (soluto), tenemos que, a nivel molecular, cada molécula de azúcar queda rodeada por moléculas de agua, lo mismo sucede en otras soluciones. Por esta razón no podemos diferenciar a simple vista el soluto del solvente, una vez que han sido mezclados.

Cambios en los materiales
Objetivo Específico.
Reconocer la diferencia entre cambio físico y cambio químico.
Inicio
En la naturaleza ocurren infinitos cambios a cada instante. Si nos concentramos en los materiales estos también cambian constantemente. Tomemos como ejemplo una roca a la intemperie en la playa.
Es importante utilizar ejemplos de la cotidianidad del estudiante por lo tanto, en este caso, podemos referirnos a una piedra del patio.
Desarrollo
La piedra durante el día se calienta y durante la noche se enfría. Al calentarse, se dilata (aumenta su volumen) de manera imperceptible. Al enfriase se contrae. Aunque la piedra sufre estos cambios, sigue siendo la misma piedra. En el ciclo del agua veíamos que el agua pasa de estado líquido a gaseoso o viceversa y continúa siendo agua. Continúa teniendo la misma composición química.
Los cambios de un material en los que su composición química permanece invariable se denominan cambios físicos.
¿Qué tipo de cambio se produce cuando añadimos azúcar al agua y lo agitamos bien?
Antes de responder, analicemos la situación:
Agua + Azúcar = Agua azucarada.
Si aplicamos calor al agua hasta que se evapore veremos que queda el azúcar.
Es decir, obtuvimos los materiales originales: Agua(g) + Azúcar.
Cuando mezclamos dos materiales y los podemos separar por procedimientos físicos, entonces el cambio ocurrido es un cambio físico.
Otro ejemplo si mezclamos grava y arena podemos separarlas utilizando un tamiz que impida el paso de la grava.
Propón a tus alumnos que mezclen distintos materiales y que luego intenten separarlos. Agua y aceite; arena y limaduras de hierro; sal y arena. Sugiere que planifiquen el procedimiento a seguir en cada caso y que predigan si su procedimiento será efectivo y que luego traten de explicar por qué lo fue o no.


Pregunta¿Cuándo se produce un cambio químico?
Respuesta
El cambio químico se produce cuando cambia la composición química del material.
Si toman una fruta, por ejemplo un mango verde y otro maduro y los prueban, podrán apreciar que tienen distinto sabor. Esto se debe a que las sustancias han cambiado químicamente, son otras sustancias
Al observar una cabilla de hierro oxidada, la herrumbre tiene distinto color y consistencia que el hierro, pues ha cambiado, es otra sustancia: óxido de hierro
Cierre
Insiste en la diferencia entre cambio físico y cambio químico.

CAMBIOS DE ESTADO FÏSICO EN LA MATERIA
Objetivo Específico.
Analizar los cambios de estado físico de la materia, utilizando como ejemplo el Ciclo del Agua en la naturaleza.
Inicio.
ntra el agua en la naturaleza?

Nubes, mares, ríos rocío, neblina, hielo, nieve, granizo,escarcha.
¿Cómo sería la clasificación* de estas formas de acuerdo con el estado físico en que se encuentran?
Estado Sólido
Hielo
Nieve
Granizo
Escarcha
Estado Líquido
Ríos
Mares
Rocío
Estado Gaseoso
Vapor
Nubes
Neblina
*La clasificación (agrupar objetos, procesos, seres vivos, etc., de acuerdo con características comunes) es un proceso muy importante dentro de la actividad científica.
En la naturaleza el agua se transforma (cambia) de un estado físico a otro, esta transformación va asociada a un cambio energético. Las moléculas del agua en estado líquido, por la acción de la energía calórica, se van separando hasta vencer la fuerza que las atrae y pasan al estado gaseoso. Puedes hacer una demostración hirviendo agua. De esta manera se forman las nubes.
En las nubes, bajo ciertas condiciones de temperatura y presión, el agua se condensa, pasa de estado gaseosos a líquido. Si la temperatura es muy fría (bajo 0º C.) entonces el agua pasa a estado sólido.
Para pasar de estado sólido a líquido es necesario aplicar calor. Para el proceso contrario (cambio de estado de líquido a sólido) es necesario extraer calor. Los cambios de estado físico son comunes para todos los materiales. Lo que cambia es la cantidad de energía calórica que se debe aplicar o extraer en cada caso.
¿Qué es necesario hacer para convertir Oxígeno(g) en Oxígeno (l)*
*Las letras (g) y (l) indican el estado físico en que se encuentra el material y es una notación científica frecuente.
En el aula de clases puedes hacer demostraciones de cambio de estado físico de sustancias como: el alcohol (de estado líquido a gaseoso) el plomo (de estado sólido a líquido).
Cierre
PREGUNTA
¿Cuál es el procedimiento para que un material pase de estado ................... a estado ...... ...........?

RESPUESTA
Es necesario señalar que los cambios de estado pueden ocurrir tanto por variación de la energía calórica como por cambios en la presión a la que se somete al material.

Movimiento
Objetivo Específico.
Explicar el significado de los términos: distancia, tiempo, velocidad y aceleración.
Inicio.
Invita a tus alumnos a que organizados en equipos construyan carritos, barcos y aviones de papel, paracaídas, etc. Oriéntalos para que planifiquen su trabajo, decidan qué materiales van a utilizar y cómo van a proceder. Una vez tengan listos sus juguetes, inicien en conjunto el estudio del movimiento.
¿ Que es necesario para que se inicie el movimiento?
El movimiento es un CAMBIO en la posición de un objeto.
Para iniciar el movimiento se debe imprimir energía cinética al móvil.
Desarrollo.
¿Cuáles términos están asociados al movimiento?
Básicamente: Espacio, tiempo, velocidad, aceleración, trayectoria.
Cuando un objeto se mueve va cambiando su posición a medida que transcurre el tiempo. Cuando un objeto recorre mayor distancia en un tiempo menor, entonces este cuerpo tiene mayor velocidad que otro que recorre la misma distancia en un tiempo mayor. Como vemos la velocidad es la relación que existe entre la distancia recorrida y el tiempo que el móvil tarda en recorrerla. Esta relación se expresa:
V= d/ t
Solicita a tus estudiantes que hagan pruebas imprimiendo mayor o menor fuerza a sus juguetes y que midan* en cada caso la distancia que recorren. *Medición proceso de la ciencia
Si a un móvil en movimiento se le aplica una fuerza en el mismo sentido del movimiento, entonces el móvil adquiere mayor velocidad (se acelera). La aceleración es una relación entre el cambio de velocidad y el tiempo en que ocurre este cambio:
a= v/t
Como en todo cambio, para que cambie la velocidad, es necesario que se modifique la energía del móvil, bien aumentándola (movimiento acelerado) o disminuyéndola.
¿Cuál es la causa de que los juguetes que se les aplica una fuerza y se mueven, pasado un tiempo se detienen? Te invito a responder esta pregunta en términos del cambio que está ocurriendo, (relaciona este contenido con la unidad de Interacción y Fuerza).
En el aula de clase puedes estudiar distintos tipos de movimiento: Rectilíneo, con velocidad constante, acelerado, desacelerado, Movimiento circular, etc.
Cierre.
Para el cierre insiste en la idea del movimiento como cambio.
Pregunta: ¿Cuál es la energía que permite el vuelo a las aves?
Esta pregunta tiene por objeto establecer conexiones entre los tópicos de movimiento y transformaciones de energía
Nivel2 / Cs.Naturales / Química con Experiencias


Una solución está formada por dos o mas sustancias, de las cuales alguna o varias son líquidas, y otras pueden ser sólidas o gaseosas. Así, existen soluciones de líquido en líquido, de sólido en líquido y de gas en líquido. También son posibles soluciones de gas en gas, de gas en sólidos, y de sólidos en sólidos, como el caso de las aleaciones.
En una solución, a diferencia de una mezcla, la sustancia se disuelve en el medio líquido en partículas pequeñísimas, que no se pueden ver. Por eso al desaparecer una sustancia en otra, se dice que se disuelve.
Si se trata de un sólido iónico.Al entrar en solución, se separan los iones y viajan por el líquido.


Solubilidad
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Nivel2 / Cs.Naturales / Química con Experiencias


La mayoría de las sustancias sólidas que conoces se pueden disolver en agua u otro líquido. Así el azúcar se disuelve y "desaparece" en el agua caliente de una infusión como el té o el café. Pero si la cantidad de azúcar es excesiva, o el agua está fría, mucha del azúcar vertida se deposita en el fondo sin disolverse.
La sal de cocina, que es un compuesto de cloro y sodio llamado cloruro de sodio, de fórmula Cl Na, entra en disolución mejor aún que el azúcar, ya que en el agua, que es una molécula de alta polaridad LINK CON EL AGUA FÍSICA NIVEL 2, se separan los iones Cl- y Na+ que viajan libremente por el agua. La sal realmente desaparece.
La solubilidad de una sustancia en cierto solvente, por lo general agua, es una propiedad característica, que depende fuertemente de la temperatura. Si preparas una solución de sal en agua, podrás verificar que se disuelve más sal al calentar el agua.
Las sustancias sólidas como la sal, el azúcar o el bicarbonato de sodio aumentan su solubilidad con la temperatura, mientras que los gases, como el dióxido de carbono o el oxígeno, se disuelven más en agua a baja temperatura.

Experiencia con Soluciones



Materiales:
- Varios vasos - Agua fría y agua caliente- Sal de cocina- Azúcar- Aceite- Alcohol- Talco- Hojas verdes de árbol
Procedimiento:
Estas experiencias se pueden hacer durante una clase de ciencias químicas, y son muy instructivas para la discusión.- Prepara una solución de sal en agua caliente, agregando dos cucharaditas de sal al agua calentada previamente. Manipula con cuidado todo lo que esté caliente, con trapos y guantes. De todas maneras el agua no debe hervir, sino ser calentada hasta unos 60 ºC. - Revuelve y observa que la sal desaparece.- Ahora sigue echando sal, y revolviendo, hasta que no se disuelva mas sal, y se deposite en el fondo. Anota el número de cucharitas de sal a partir de las cuales se satura la solución.
- Repite la operación con el agua fría. Podrás verificar que mucho antes se alcanza la saturación, es decir una cantidad de sal a partir de la cual no se disuelve mas sal en el agua.
- Podrás extraer la conclusión de que la solubilidad, depende muy fuertemente de la temperatura del líquido.
Cs.Naturales / Química con Experiencias

Mezclas
Una mezcla es la reunión de varias sustancias que no alteran su composición ni su estructura, y que pueden separarse por algún mecanismo físico o químico. Existen mezclas con propiedades especiales como las suspensiones y los coloides. Las suspensiones se producen cuando una de la sustancias "flota" en la otra, como el caso de tinta en agua, o arena en el aire cuando sopla viento.
En los coloides, las partículas de una de las partes son muy pequeñas y se diseminan o dispersan en la otra parte, por eso a veces se habla de "dispersiones". Entre las dispersiones figuran los aerosoles, los geles y las espumas. La mayonesa es un caso típico de coloide.
Los métodos que se emplean para separar mezclas dependen de las sustancias involucradas, pero van desde la filtración, hasta la separación por electricidad, o por selección del punto de fusión o ebullición. LINK CON ESTOS TEMAS CAP 4Para separar dos líquidos que están mezclados o una suspensión, se usa corrientemente la destilación, que consiste en calentar la mezcla en un tubo de ensayo y hacer pasar los vapores por un tubo enfriado, para luego recoger los vapores condensados a líquido en otro recipiente. Ver figura. Una suspensión típica que se puede separar por este medio es la solución de tinta en agua, ya que la tinta está formada por pequeñas partículas que quedan en suspensión, y al destilarla se obtiene agua pura, y los sedimentos de la tinta quedan en el tubo de ensayo.
Experiencias con Mezclas
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Nivel2 / Cs.Naturales / Química con Experiencias


Materiales: - Arena- Sal- Limaduras de hierro- Agua- Aserrín- Embudo y filtro- Frascos- Imán
Procedimiento:
1. Prepara una mezcla de sal y arena, con pequeñas cantidades iguales de cada una. El objetivo es tratar de separar las dos sustancias, un vez mezcladas.
2. Para lograrlo, coloca la mezcla en un recipiente, y vierte agua. La sal entra en solución, y la arena no.
3. Una vez que la arena se depositó en el fondo, procede a verter todo el líquido en otro recipiente, sin que pase la arena. Alternativamente, podrías usar un papel de filtro colocado en un embudo pequeño.
4. La arena se deja secar, y el líquido se deja expuesto al aire hasta que evapore. Quedará un residuo de sal pura, sin arena.
5. Una mezcla de arena y aserrín, se puede separar empleando la diferencia de densidad de ambas sustancias. Si le agregas agua, la arena decanta en el fondo, y el aserrín flota. Luego los puedes separar fácilmente.
6. Una mezcla de arena y limaduras de hierro, se separa con ayuda de un imán lo suficientemente potente como para atraer todo el hierro.
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:
o Las partículas de soluto tienen menor tamaño que en las otras clases de mezclas.
o Presentan una sola fase, es decir, son homogéneas.
o 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.
o Son totalmente transparentes, es decir, permiten el paso de la luz.
o 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 laboratoriosuele 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.
ConclusiónDe 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
QUÍMICA - SOLUCIONES
conceptos fundamentales

SOLUCIONES: Mezclas homogéneas (una sola fase) con composiciones variables. Resultan de la mezcla de dos o más sustancias puras diferentes cuya unión no produce una reacción química sino solamente un cambio físico. Una sustancia (soluto) se disuelve en otra (solvente) formando una sola fase. Los componentes pueden separarse utilizando procedimientos físicos.

MEZCLAS: Mezclas heterogéneas (más de una fase). Resultan de la mezcla de dos o más sustancias puras diferentes cuya unión no produce una reacción química sino solamente un cambio físico.

FASE: Porción de materia con propiedades uniformes. Porción de un sistema separado de los otros por límites físicos.

SOLUTO: Componente de una solución que se encuentra en cantidad menor. Es la fase de menor proporción.

SOLVENTE: Componente de una solución que se encuentra en cantidad mayor. Es la fase de mayor proporción.

SOLUCIÓN ACUOSA: El solvente es el agua. El soluto puede ser un sólido, un líquido o un gas.

TIPOS DE SOLUCIONES:
- Gas en líquido.
- Líquido en líquido.
- Sólido en líquido.
- Gas en gas.
- Líquido en gas.
- Sólido en gas.
- Gas en sólido.
- Líquido en sólido.
- Sólido en sólido.

SOLUBILIDAD: Cantidad máxima de soluto que puede ser disuelta por un determinado solvente. Varía con la presión y con la temperatura. Es un dato cuantitativo.

MISCIBILIDAD: Capacidad de una sustancia para disolverse en otra. Es un dato cualitativo. Separa los pares de sustancias en "miscibles" y "no miscibles".

CURVA DE SOLUBILIDAD: Representación gráfica de la solubilidad de un soluto en determinado solvente (eje y) en función de la temperatura (eje x).

SOLUCIÓN SATURADA: Solución que contiene la máxima cantidad de soluto que el solvente puede disolver a esa presión y esa temperatura. Si se le agrega más soluto no lo disuelve: si es un sólido en un solvente líquido, el exceso precipita; si es un líquido en solvente líquido, el exceso queda separado del solvente por encima o por debajo según su densidad relativa; si es un gas en un solvente líquido, el exceso de soluto escapa en forma de burbujas. En una solución saturada de un sólido en un líquido, el proceso de disolución tiene la misma velocidad que el proceso de precipitación.

SOLUCIÓN NO SATURADA: Solución que contiene una cantidad de soluto menor que la que el solvente puede disolver a esa presión y esa temperatura.

CARACTERÍSTICA GENERAL DE LA SOLUBILIDAD: Como ya fuera descubierto hace varios siglos, "lo similar disuelve a lo similar". Las sustancias iónicas son solubles en solventes iónicos. Las sustancias covalentes son solubles en solventes covalentes.

CASO PARTICULAR. SOLUCIONES DE GASES EN LÍQUIDOS: La solubilidad de un soluto gaseoso en un solvente líquido depende de cuatro factores: a) temperatura; b) presión; c) energía; y d) entropía. Se aplica la llamada "Ley de Henry" que permite conocer la presión parcial del soluto gaseoso en función de su fracción molar y de una constante que depende del gas y de su temperatura.

FACTORES QUE INFLUYEN EN LA VELOCIDAD DE DISOLUCIÓN: a) tamaño de las partículas del soluto; b) naturaleza física del soluto; c) naturaleza física del solvente; d) temperatura; y e) grado de agitación del soluto y del solvente.

MÉTODOS DE SEPARACIÓN DE MEZCLAS HOMOGÉNEAS Y HETEROGÉNEAS: Existen numerosos métodos, la mayoría adaptados a casos especiales de solutos y solventes determinados, bajo condiciones determinadas. Según el profesor Carlos Mosquera Suárez, de la U. D. Fco. José de Caldas (Colombia), doce son los métodos generales más utilizados:

- Disolución (sólido de sólido - uno soluble y el otro no).
- Maceración (sólido de sólido - trituración + disolución).
- Extracción (sólido de sólido - en frío con Soxhlet o en caliente por decocción).
- Lixiviación (sólido de sólido - disolución con arrastre).
- Tamizado (sólido de sólido - a través de mallas de alambre de distintos diámetros).
- Destilación (líquido de líquido - homogénea - por diferencia en el punto de ebullición entre ambos).
- Decantación (líquido de líquido - heterogénea - por diferencia entre la densidad de ambos).
- Evaporación (sólido de líquido - homogénea - se calienta para evaporar el solvente y queda el soluto).
- Cristalización (sólido de líquido - homogénea - se baja la temperatura para que cristalice el sólido - luego se filtra o decanta).
- Filtración (sólido de líquido - heterogénea - se hace pasar a través de un filtro que retenga el sólido pero no el líquido).
- Centrifugación (sólido de líquido - homogénea - se aumenta la aceleración de la gravedad por aumentar la fuerza centrífuga, facilitando la precipitación del sólido).
- Cromatografía (todos los casos - homogénea - se usa una fase móvil y una fija, la móvil viaja sobre la fija y sus componentes se van separando según su facilidad de migración, la que depende de diversos factores, por ejemplo su peso molecular).

EXPRESIÓN DE LAS CONCENTRACIONES DE LAS SOLUCIONES:

Concentración: cantidad de soluto disuelto en una determinada cantidad de solvente, o cantidad de soluto disuelto en una determinada cantidad de solución. Siempre indica una proporción entre soluto y solvente.

Porcentaje en masa (m/m): Cantidad de gramos de soluto disuelto en 100 gramos de solución.

Porcentaje en volumen (V/V): Volumen en mililitros de soluto disuelto en 100 mililitros de solución.

Porcentaje masa a volumen (m/V): Cantidad de gramos de soluto disuelto en 100 mililitros de solución.

Partes por millón (ppm): Cantidad de miligramos de soluto disuelto en 1 litro (ó 1 Kg) de solución.

Formalidad (F): Cantidad de "moles fórmula" de soluto disuelto en 1 litro de solución. Un mol fórmula toma en cuenta la molécula de soluto sin disociar.

Molaridad (M): Cantidad de moles de soluto disuelto en 1 litro de solución. Este concepto de mol se aplica a la molécula de soluto disociada en iones.

Molalidad (m): Cantidad de moles de soluto disuelto en 1 Kg de solvente.

Normalidad (N): Cantidad de equivalentes-gramo de soluto disuelto en 1 litro de solución. Equivalente-gramo es la cantidad de sustancia que reaccionaría con 1,008 gramos de hidrógeno, es decir, con un átomo-gramo de este elemento.

Fracción molar (X): Cantidad de moles de soluto o de solvente con respecto al número total de moles de la solución.

Porcentaje molar (X%); Fracción molar multiplicada por 100.