Conceptos Fundamentales de Soluciones Químicas: Concentración, Solubilidad y pH

La Concentración de las Soluciones

La relación entre la cantidad de soluto y la cantidad de solvente determina la concentración de una solución.

Tipos de Soluciones según Concentración

Según cómo sea esa relación, las soluciones pueden clasificarse como:

• Diluidas: Aquellas que contienen una pequeña cantidad de soluto en relación con la cantidad de solvente.
• Concentradas: Aquellas que contienen una gran cantidad de soluto en relación con la cantidad de solvente, pero aún es posible disolver más soluto.
• Saturadas: Aquellas que han alcanzado el punto en el cual el solvente ya no puede disolver más soluto a una temperatura y presión dadas. Por eso, al agregar más soluto, este se deposita en el fondo del recipiente. Se dice que la solución está saturada.

Formas Habituales de Expresar la Concentración

Las formas más habituales de expresar la concentración son:

• El porcentaje masa en masa (% m/m)
• El porcentaje masa en volumen (% m/v)
• El porcentaje volumen en volumen (% v/v)

La Solubilidad

Se llama solubilidad a la cantidad máxima de soluto que puede disolver una determinada cantidad de solvente a una temperatura específica, antes de llegar a la saturación.

Influencia de la Temperatura

La temperatura influye en la solubilidad. Si intentan disolver una cucharada de azúcar en una taza con agua muy fría y en otra con agua muy caliente, observarán que en el primer caso, la disolución es más lenta que en el segundo. Generalmente, la solubilidad de sólidos aumenta con la temperatura.

Factores Moleculares de la Solubilidad

La solubilidad de una sustancia en otra depende de los enlaces que existen en las moléculas de ambas sustancias (principio de "lo semejante disuelve a lo semejante"). Por esta razón, un mismo solvente no puede disolver a todas las sustancias. Por ejemplo, el agua (polar) puede disolver la sal común (iónica) para formar una solución de agua salada. En cambio, si se agrega barniz (no polar) en un recipiente con agua, se observa que estas sustancias quedan separadas; como el barniz no se disuelve en agua, queda formado un sistema heterogéneo con dos fases bien definidas.

El pH de las Soluciones

Para reconocer si una solución es ácida o básica, se necesita utilizar un indicador de pH o un medidor específico.

La Escala de pH

Cuando se quiere determinar a partir de valores numéricos si una solución es más ácida que otra, o más básica que otra, se utiliza una escala que abarca los números del cero al catorce. Es la denominada escala de pH (potencial de hidrógeno).

• pH < 7: Solución ácida
• pH = 7: Solución neutra
• pH > 7: Solución básica (o alcalina)

Soluciones Ácidas, Básicas y Neutras

Una característica importante de las soluciones acuosas es su carácter ácido o básico.

• Al disolverse en agua, las moléculas de las sustancias ácidas (por ejemplo, ácido sulfúrico H₂SO₄, el ácido nítrico HNO₃ o el ácido clorhídrico HCl) se separan (disocian o ionizan) en dos partes. Una de esas partes tiene carga positiva (protón H⁺, que en agua forma el ion hidronio H₃O⁺) y la otra parte tiene carga negativa (anión).
• Por su parte, las moléculas de las sustancias básicas (como el hidróxido de sodio NaOH), también se separan en dos grupos con carga bien definida cuando se las disuelve en agua: un ion hidroxilo (OH⁻) con carga negativa y un catión metálico con carga positiva.