Creación de soluciones mediante la combinación de elementos y compuestos

Las mezclas son combinaciones

Cuando me levanto por la mañana, una de las primeras cosas que hago es preparar café. Mi día simplemente no es bueno sin él, ¡y cuanto antes lo ingrese en mi sistema, mejor! Luego, por lo general, hago unos huevos revueltos con un montón de verduras y queso, y una vez que los he comido, estoy listo para comenzar el día.

¡No sé qué haría sin mezclas porque estas son las que comienzan bien mi día! Una mezcla es una combinación de dos o más sustancias, cada una de las cuales conserva sus propias propiedades. Mi café negro es una mezcla de agua, cafeína y sabor, y mi desayuno es una mezcla de huevos, queso y verduras picadas.

Las mezclas no solo se limitan a su rutina matutina, son comunes en todas partes. La atmósfera es una mezcla de diferentes gases y el agua que sale de su grifo es una mezcla de agua y otros componentes disueltos, como calcio y cloro.

Las mezclas provienen de la combinación física de elementos y compuestos. Un elemento es un material que está hecho de un solo átomo, y los elementos se combinan químicamente para formar un compuesto , que es un grupo de dos o más átomos diferentes unidos químicamente.

Pero como puede ver, aunque el café y los huevos revueltos son mezclas, no son lo mismo. Cada uno es un tipo diferente de mezcla. Los huevos son una mezcla heterogénea porque las diferentes partes de la mezcla pueden identificarse como sustancias individuales. Puedo ver e identificar fácilmente los diferentes componentes de la mezcla (‘hetero’ significa ‘diferente’), como las cebollas, los pimientos y el queso.

Por el contrario, mi café es una mezcla homogénea porque tiene la misma composición en todas partes (y ‘homo’ significa ‘igual’). No se pueden ver las moléculas de cafeína y sabor mezcladas en el agua, ¡pero te garantizo que están ahí!

Las soluciones son monofásicas

Cuando todos los componentes de una mezcla homogénea están en la misma fase, tenemos una solución . El aire que respiramos es una solución porque todos los diferentes componentes están en fase gaseosa. Lo mismo con un vaso de agua salada. El sodio y el cloro se disuelven en el agua y todos los componentes están en fase líquida.

Las soluciones también pueden ser sólidas. Las piedras preciosas son soluciones de diferentes elementos y compuestos, pero los diferentes componentes son indistinguibles dentro de esa mezcla sólida homogénea.

Una cosa importante a tener en cuenta sobre las soluciones es que el hecho de que todos los componentes estén en la misma fase no significa que todos estén presentes en las mismas cantidades. Si hay un componente que está presente más que cualquiera de los demás, lo llamamos solvente . Muy a menudo, en una solución líquida, el disolvente es agua, lo que la convierte en una solución acuosa . Tanto el agua del grifo como el vaso de agua salada son soluciones acuosas porque el agua es el componente presente en mayor cantidad.

Cualquier otro componente de la solución que no sea el solvente son solutos . El cloro, el fluoruro y el calcio en el agua del grifo son solutos, al igual que la sal en ese vaso de agua salada. Llamamos al proceso de mezclar solutos con solventes para formar soluciones que se disuelven . Una vez que esos solutos se disuelven completamente en un solvente, se forma una mezcla homogénea y ¡obtenemos nuestra solución!

Solubilidad y saturación

La sal y el azúcar se disuelven fácilmente en agua. Solo se necesitan unos minutos de agitación antes de que la solución esté completamente mezclada. Pero no todos los solutos se mezclan tan rápido. La capacidad de un soluto para disolverse en un solvente se llama solubilidad .

La solubilidad de un soluto depende de las atracciones entre las partículas del solvente y el soluto, así como de las atracciones entre las propias moléculas de soluto. Si un soluto se disuelve rápida y fácilmente en un solvente, entonces el soluto es soluble en ese solvente (observe cuánto suena la palabra ‘soluble’ como ‘soluto’). Si el soluto no se disuelve bien, entonces decimos que es insoluble en ese solvente.

Decimos ‘en ese solvente’ porque la solubilidad de un soluto depende de en qué está tratando de disolverlo. Y no todos los solventes disuelven diferentes solutos de la misma manera, se trata de esas interacciones.

Por ejemplo, el agua es muy buena para disolver moléculas de azúcar, pero no tanto para disolver moléculas de oxígeno. Las moléculas de azúcar se separan entre sí mucho más fácilmente que las moléculas de oxígeno, lo que hace que el azúcar sea bastante soluble en agua y el oxígeno bastante insoluble en el mismo disolvente.

Si bien algunos solutos pueden disolverse fácilmente en un solvente, existe un límite en la cantidad de soluto que puede entrar en una solución determinada. Si intenta disolver el azúcar en un vaso de agua, sólo podrá hacerlo hasta cierto punto, después de lo cual el azúcar se acumulará en el fondo del vaso.

Una vez que haya llegado al punto en que no se pueda disolver más soluto en el solvente, tendrá una solución saturada . Literalmente ha saturado la solución con soluto. Sin embargo, hasta este punto, puede decir que tiene una solución insaturada porque el solvente aún puede disolver más soluto.

Las aleaciones son soluciones metálicas

Mencioné soluciones sólidas antes, pero hay un tipo especial que merece un poco más de atención. Este tipo de mezcla homogénea, denominada aleación , es una solución sólida de diferentes elementos metálicos.

El latón es una aleación porque es una mezcla homogénea de cobre y zinc. El acero inoxidable es una solución sólida de hierro, cromo, níquel y carbono, por lo que también es una aleación. Otra aleación más es el oro blanco porque es una combinación de oro amarillo y un metal blanco, como el níquel o el platino.

Una amalgama es un tipo de aleación con la que puede estar familiarizado si alguna vez le han colocado un empaste en el diente. Esta es una solución de mercurio y otro elemento metálico, como la plata. El mercurio es líquido a temperatura ambiente y, cuando se mezcla inicialmente con plata, crea una solución muy suave pero sólida. La amalgama se coloca en la cavidad del diente y, después de un tiempo, el mercurio sale de la solución, dejando la plata como un relleno sólido. Sin embargo, el mercurio es bastante peligroso, por lo que muchos dentistas han dejado de usar empastes de amalgama para evitar el riesgo de que el mercurio se filtre desde el empaste hasta la boca.

Resumen de la lección

Antes de esta lección, es posible que haya pensado que las mezclas eran simples combinaciones de materiales. A estas alturas, debería ver cuántos tipos diferentes de mezclas hay y qué hace que cada tipo sea único. Cuando las diferentes partes de una mezcla pueden identificarse como sustancias individuales, la mezcla es heterogénea porque “hetero” significa “diferente”. Sin embargo, si la mezcla tiene la misma composición en todas partes, entonces es homogénea porque ‘homo’ significa ‘igual’.

Si, como el aire y el agua, todos los componentes de una mezcla homogénea están en la misma fase, esa mezcla se llama solución . Las soluciones pueden ser sólidas como aleaciones , líquidas como una solución acuosa o gaseosas como nuestra atmósfera. No importa el tipo de solución, el componente que está presente más que cualquiera de los otros es el solvente , mientras que cualquier otro componente de la solución son solutos .

Los solutos se mezclan con disolventes al disolverse , y la capacidad de un soluto para disolverse en un disolvente es su solubilidad . Se dice que los solutos que se disuelven significativamente en un solvente son solubles , pero si el soluto no se disuelve bien, entonces decimos que es insoluble en ese solvente.

Incluso si un soluto es soluble en una solución, existe un umbral para la cantidad de soluto que puede disolver. Si llega al punto en el que no se puede disolver más soluto, entonces ha saturado la solución. Sin embargo, hasta ese momento, la solución no está saturada porque el solvente de la mezcla aún puede disolver más soluto.

Los resultados del aprendizaje

Una vez que haya terminado con esta lección, debería tener la capacidad de:

• Diferenciar entre una mezcla heterogénea y una mezcla homogénea
• Definir soluciones, solutos y solventes.
• Identificar los diferentes tipos de soluciones.
• Explica qué es la solubilidad.