SOLUCIONES

1.1 Introducción

Las soluciones están  en todo nuestro entorno. La mayoría de los gases, líquidos y sólidos que vemos son mezclas de al menos una sustancia disuelta en otra. El aire que respiramos es una solución de gases de oxígeno y nitrógeno. Puesto que los componentes indivuales en cualquier mezcla no están unidos unos con otros, la composición de dichos componentes puede variar. Además, algunas de las propiedades físicas de los componentes individuales todavía son perceptibles.

• Hay diferentes tipos de solución.

En una solución homogénea, los componentes no se pueden distinguir unos de otros.
En una solución heterogénea, los componentes son observables.

1.2 Definiciones:
Una solución es una mezcla en la que una sustancia llamada soluto se dispersa uniformemente en otra sustancia llamada solvente. Puesto que el soluto y el solvente no reaccionan uno con otro, se pueden mezclar en proporciones variables. En una solución, las partículas del soluto se dispersan de modo uniforme entre las moléculas del solvente.

TIPOS DE SOLUTO Y SOLVENTES
Los solutos y solventes varían por que pueden ser sólidos, líquidos o gases. La solución que forman tiene le mismo estado físico que el solvente. Cuando el azúcar se disuelve en un vaso con agua, se forman una solución azucarada líquida. El azúcar es el soluto y el agua es solvente. El agua carbonatada y los refresco se preparan al disolver gas CO2 en agua. El gas CO2 es el soluto y el agua el solvente. la tabla siguiente muestran 27 ejemplos de algunos solventes y sus soluciones.

soluto	disolvente	Ejemplo de soluciones
Liquido	Liquido	Agua + sal Agua + azúcar Leche Mayonesa Agua + alcohol Aromatizantes pinturas
Liquido	Solido	Gelatina Licuados Paletas de hielo Sopas
Liquido	Gas	Desodorante Aerosoles Niebla Espuma
Solido	Liquido	Quesos Mantequilla Agua+arena
Solido	Solido	Perlas Esmalte Mármol Piedras Oro blanco
Solido	Gas	Pómez
Gas	Liquido	Nubes Spray Niebla Espuma
Gas	Solido	Smog Hielo seco humo
Gas	Gas	Solución El aire Oxigeno, nitrógeno etc.

CONCENTRACIÓN DE LAS DISOLUCIONES 
Recuerda que una disolución está formada generalmente por dos partes: el soluto, que corresponde a la sustancia que ésta en menor cantidad en la disolución y que se va a disolver; y el solvente, que es la sustancia que va a disolver y que por general se presenta en mayor cantidad. Así que la relación de cantidades entre soluto y solvente en una disolución es lo que va a dar su concentración.

• La concentración de las disoluciones se pueden expresar de modo cualitativo mediante los siguientes términos:

Diluido para las bajas concentraciones
Concentrado para las altas concentraciones

Así mismo, en el aspecto cuantitativo, dependiendo de la temperatura del solvente y el nivel de solubilidad del soluto, la concentración se puede expresar como:

• Saturada, que es cuando a una temperatura ambiente el soluto se disuelve al máximo en un volumen de disolución determinado.
• Subsaturada, si un soluto se disuelve fácilmente cuando se agrega al solvente, la solución no contiene la máxima cantidad de soluto.  
• Sobresaturada, que es cuando aumenta su solubilidad al elevar la temperatura, lo cual aumenta el movimiento molecular o browniano del soluto. Así se logra una mayor solubilidad característica de dicho soluto. En caso de que la disolución regrese a la temperatura ambiente, el exceso de soluto que se hubiera disuelto a una mayor temperatura, se separá de la disolución, precipitándose o sedimentándose.

También existen tres formas de expresar la relación soluto-solvente o concentración:

• Concentración Molar
• Concentración Porcentual
• Partes de millón (ppm)                 

CONCENTRACIÓN MOLAR
Se refiere a la cantidad de moles de soluto que se disuelven por cada litro de disolución.
Para calcular una concentración de este tipo, se emplea la siguiente ecuación:

M=    Moles de soluto

              Litros de disolución   

Por ejemplo, si 1.0 mol de NaCl se disuelve en suficiente agua para preparar 1.0 L de solución de NaCl resultante tiene una molaridad de 1.0 M. La abreviatura M indica las unidades de moles por litro (mol/L).

                                         M=   Moles de soluto  =       1.0 mol  de NaCl = 1.0 M NaCl

                        Litros de solución              1.0 L solución

CONCENTRACIÓN PORCENTUAL

La concentración porcentual se puede representar tanto en masa como en volumen.

El porcentaje en masa representa la masa de soluto por cada 100 partes de solución:

% en masa =     masa soluto           x 100

          masa de disolución

La concentración de masa porcentual (% m/m) de una solución describe la masa del soluto en cada 100 gramos de solución. La masa en gramos de la solución es la suma de la masa del soluto y la masa del solvente.

Masa porcentual (% m/m) =                Masa de soluto (g)                          X 100

                                           Masa de soluto (g)   + Masa de solvente (g)

   =         Masa de soluto (g)           X 100

 Masa de solución (g)

Supón que preparamos una solución al mezclar 8.00 g de KCL (soluto) con 42.00 g de agua (solvente). Juntas, la masa del soluto y la del solvente dan la masa de la solución (8.00 g + 42.00 g = 50.00 g).El % de masa se calcula al sustituir los valores en la expresión de porcentaje de masa.

                                                   8.00 g KCL        X  100% = 16.0 % (m/m)

50.00 g solución

El porcentaje por volumen expresa el volumen de soluto por cada 100 unidades de volumen. Generalmente se emplea para mezclas gaseosas en las que el volumen es una variable importante a atener en cuenta:

% en volumen =    volumen de soluto       x 100

               volumen de disolución

Un estudiante preparó una solución al agregar agua a 5.0 mL. de etanol (C2H5OH) para dar un volumen final de 250.0 mL. ¿cuál es el volumen porcentual (% v/v) de la solución de etanol?

volumen porcetual (% v/v) = 5.0 mL C2 H5 OH  X100

                                 250.0 mL solución 

volumen porcentual (% v/v) = 2.0 % (v/v) C2H5OH

PARTES DE MILLÓN

Para expresar concentraciones muy pequeñas o trazas de una sustancia muy diluida en otra, generalmente se miden en partes por millón (ppm).

También se puede medir la concentración de partículas en atmósfera terrestre, por ejemplo de ozono, dióxido de carbono o algún otro tipo de contaminante atmosférico 1 ppm (que significa una parte por millón) de dióxido de carbono en una disolución gaseosa de un millón de moléculas de aire. Así, cuando escuchas que el índice máximo permitido del contaminante X es 2 partes por millón, significa que representará dos partes de una sustancia diluida en un millón de partes de otra sustancia.

*KILATE

El quilate es un término que se utiliza de dos maneras distintas:

1. Quilate de joyería: Unidad de masa usada, fundamentalmente, para pesar gemas y perlas. En este sentido, un quilate equivale a un ciento cuarentavo de onza, un 2240 avo de una libra, o 202,83 miligramos en el sistema métrico decimal.

2. Quilate de orfebrería: Designa la ley (pureza) de los metales utilizados en las joyas. En este sentido, un quilate es la 1/24 parte de la masa total de la aleación que la compone (aproximadamente el 4,167%). Por ejemplo, si una joya de oro es de 18 quilates, su aleación está hecha de 18/24 (ó 3/4) partes de oro y tiene una pureza de 75%; mientras que una pieza de 24 quilates está hecha de 24/24 partes de oro y es de oro puro.

Fuentes:

• Rivera Gallegos, Salvador y Fernando García Hernadez. Química 2. 1ª ed. 2ª reimpr. México. Edit. Santillana S.A.de C.V.2009. pp. 100-105.
• Timberlake, Karen C. y William Timberlake. Química. 2ª ed. [Tr. Víctor Campos Olguín]. México. Edit. Pearson educación. 2008. XXV - 752 pp. 
• Damian. "¿que es un kilate y como se mide?" .  http://es.answers.yahoo.com/question/index?qid=20080830081402AAy94lR  (7 de Noviembre del 2010, 7:17 PM.)