Disoluciones, Suspensiones y Coloides: Propiedades y Características

Disoluciones Verdaderas

Definición

Una disolución verdadera es una mezcla homogénea de dos o más sustancias donde las partículas disueltas (soluto) son de tamaño molecular o iónico. Estas partículas no se sedimentan con el tiempo ni dispersan (reflejan o refractan) la luz visible.

Componentes de una Disolución

• Soluto: Sustancia que se disuelve, presente en menor proporción.
• Disolvente: Sustancia que disuelve al soluto, presente en mayor proporción.

Tipos de Disoluciones

Según el estado de agregación del disolvente y soluto, pueden ser:

• Gaseosas: Ej. Aire (nitrógeno, oxígeno, etc.).
• Líquidas: Ej. Agua salada (sal en agua), refrescos (CO₂ en agua).
• Sólidas: Ej. Aleaciones como el bronce (cobre y estaño).

Concentración

Expresa la cantidad de soluto presente en una cantidad dada de disolvente o disolución. Formas comunes de expresarla:

• Porcentaje en masa (% m/m): (Masa de soluto / Masa de disolución) × 100
• Porcentaje en volumen (% V/V): (Volumen de soluto / Volumen de disolución) × 100
• Masa de soluto por volumen de disolución (g/L): Masa de soluto (g) / Volumen de disolución (L)
• Molaridad (M): M = Moles de soluto / Volumen de disolución (L)
• Molalidad (m): m = Moles de soluto / Masa de disolvente (kg)
• Fracción molar (Xᵢ): Xᵢ = Moles de componente i / Moles totales en la disolución

Proceso de Disolución

Implica la interacción entre las partículas de soluto y disolvente (solvatación). Este proceso se ve favorecido si la energía del sistema disminuye o la entropía aumenta significativamente.

Solubilidad

• Definición: Máxima cantidad de soluto que, a una temperatura dada, puede disolverse en una cantidad fija de disolvente para formar una disolución saturada.
• Varía con la temperatura: Generalmente, la solubilidad de sólidos en líquidos aumenta con la temperatura (representado en curvas de solubilidad), mientras que la de gases en líquidos disminuye.
• Varía con la presión: Afecta significativamente solo a la solubilidad de gases en líquidos (Ley de Henry: a mayor presión, mayor solubilidad del gas).
• Sobresaturación: Estado inestable en el que una disolución contiene más soluto disuelto que el correspondiente a la saturación a esa temperatura.
• Factores que favorecen la velocidad de disolución (no la solubilidad máxima):
  • Pulverizar el soluto (aumenta superficie de contacto).
  • Agitar la mezcla.
  • Calentar (aumenta la energía cinética y generalmente la solubilidad de sólidos).

Propiedades Coligativas

Son propiedades de las disoluciones que dependen únicamente de la concentración de partículas de soluto (moléculas o iones) y no de su naturaleza química. Se observan claramente con solutos no volátiles.

• Disminución de la presión de vapor: La presencia de un soluto no volátil disminuye la presión de vapor del disolvente puro.
• Descenso crioscópico (Disminución del punto de congelación): Los solutos no volátiles hacen disminuir el punto de congelación de las disoluciones respecto al disolvente puro.
• Aumento ebulloscópico (Aumento del punto de ebullición): Los solutos no volátiles consiguen aumentar el punto de ebullición de las disoluciones respecto al disolvente puro.
• Ósmosis y Presión Osmótica: La ósmosis es el paso espontáneo de partículas de disolvente, a través de una membrana semipermeable, desde la disolución más diluida hacia la más concentrada, hasta igualar concentraciones o alcanzar un equilibrio. La presión osmótica es la presión que debe aplicarse a la disolución más concentrada para detener el flujo de disolvente.

Suspensiones y Disoluciones Coloidales

Son tipos de mezclas heterogéneas.

Suspensión

Mezcla heterogénea en la cual las partículas dispersas (fase dispersa) son lo suficientemente grandes (generalmente > 1 µm) como para poder ser observadas a simple vista o con un microscopio óptico. Estas partículas tienden a sedimentar por gravedad si se dejan en reposo. Ej: Arena en agua, algunos medicamentos líquidos.

Dispersión o Disolución Coloidal (Coloide)

Mezcla heterogénea formada por partículas (o conglomerados de partículas llamadas micelas) de tamaño intermedio entre las disoluciones verdaderas y las suspensiones (típicamente entre 1 nm y 1 µm). Estas partículas no sedimentan fácilmente, pero son lo suficientemente grandes como para dispersar la luz (reflejan o refractan la luz que incide sobre ellas).

Propiedades de las Dispersiones Coloidales

• Efecto Tyndall: Dispersión de la luz por las partículas coloidales, lo que permite visualizar el haz de luz que atraviesa el coloide. Es característico de los coloides y los diferencia de las disoluciones verdaderas.
• Movimiento Browniano: Movimiento aleatorio y caótico de las partículas coloidales suspendidas en el medio dispersante, causado por las colisiones con las moléculas del medio.
• Carga Eléctrica: Las partículas coloidales (micelas) suelen adquirir carga eléctrica superficial (positiva o negativa) por adsorción de iones del medio o ionización de grupos superficiales. Esta carga contribuye a su estabilidad, ya que partículas con la misma carga se repelen.
• Adsorción: Las partículas coloidales, debido a su gran área superficial relativa, presentan un elevado poder adsorbente (capacidad de retener sustancias en su superficie).