9.1: Mezclas y Soluciones

Una solución es otro nombre para una mezcla homogénea. Mezcla como material compuesto de dos o más sustancias. En una solución, la combinación es tan íntima que las diferentes sustancias no se pueden diferenciar a simple vista, ni siquiera con un microscopio. Compare, por ejemplo, una mezcla de sal y pimienta y otra mezcla de sal y agua. En la primera mezcla, podemos ver fácilmente granos individuales de sal y las motas de pimienta. Una mezcla de sal y pimienta no es una solución. Sin embargo, en la segunda mezcla, no importa cuán cuidadosamente miremos, no podemos ver dos sustancias diferentes. La sal disuelta en agua es una solución.

El componente principal de una solución, llamado disolvente, es típicamente la misma fase que la solución en sí. Cada componente menor de una solución (y puede haber más de uno) se llama soluto. En la mayoría de las soluciones que describiremos en este libro de texto, no habrá ambigüedad sobre si un componente es el solvente o el soluto. Por ejemplo, en una solución de sal en agua, el soluto es sal y el disolvente es agua.

Las soluciones vienen en todas las fases, y el disolvente y el soluto no tienen que estar en la misma fase para formar una solución (como la sal y el agua). Por ejemplo, el aire es una solución gaseosa de aproximadamente 80% de nitrógeno y aproximadamente 20% de oxígeno, con algunos otros gases presentes en cantidades mucho más pequeñas. Una aleación es una solución sólida que consiste en un metal (como el hierro) con algunos otros metales o no metálicos disueltos en él. El acero, una aleación de hierro y carbono y pequeñas cantidades de otros metales, es un ejemplo de solución sólida. La tabla \(\pageIndex{1}\) enumera algunos tipos comunes de soluciones, con ejemplos de cada una.

¿Qué hace que la solución se forma? La respuesta simple es que el solvente y el soluto deben tener interacciones intermoleculares similares. Cuando este es el caso, las partículas individuales de solvente y soluto pueden mezclarse tan íntimamente que cada partícula de soluto está rodeada de partículas de soluto, formando una solución. Sin embargo, si dos sustancias tienen interacciones intermoleculares muy diferentes, se requieren grandes cantidades de energía para forzar a sus partículas individuales a mezclarse íntimamente, por lo que no se forma una solución. Por lo tanto, dos alcanos como el n-heptano, C7H16, y el n-hexano, C6H14, son completamente miscibles en todas las proporciones. Las moléculas C7H16 y C6H14 son tan similares (recordemos la sección 4.6) que solo hay diferencias insignificantes en las fuerzas intermoleculares.

Por una razón similar, el metanol, CH3OH, es completamente miscible con agua. En este caso, ambas moléculas son polares y pueden formar enlaces de hidrógeno entre sí, por lo que hay fuertes atracciones intermoleculares dentro de cada líquido. Sin embargo, los dipolos de CH3OH pueden alinearse con dipolos de H2O, y las moléculas de CH3OH pueden unirse a moléculas de H2O, por lo que las atracciones entre moléculas diferentes en la solución son similares a las de las moléculas similares en cada líquido puro.

Este proceso conduce a una simple regla general: como se disuelve como. Los disolventes que son muy polares disolverán solutos que son muy polares o incluso iónicos. Los disolventes que no son polares disolverán solutos no polares. Por lo tanto, el agua, al ser polar, es un buen disolvente para compuestos iónicos y solutos polares como el etanol (C2H5OH). Sin embargo, el agua no disuelve solutos no polares, como muchos aceites y grasas (Figura \(\pageIndex{1}\)).

Utilizamos la palabra soluble para describir un soluto que se disuelve en un disolvente en particular, y la palabra insoluble para un soluto que no se disuelve en un disolvente. Por lo tanto, decimos que el cloruro de sodio es soluble en agua pero insoluble en hexano (C6H14). Si el soluto y el solvente son líquidos y solubles en cualquier proporción, usamos la palabra miscible, y la palabra inmiscibles si no lo son.

Ejercicio \ (\pageIndex{2}\)

¿Sería I2 más soluble en CCl4 o H2O?

La respuesta

I2 es no polar. De los dos disolventes, el CCl4 es no polar y el H2O es polar, por lo que se esperaría que el I2 fuera más soluble en CCl4.