Sistemas Homogéneos y Heterogéneos: Fundamentos de Disoluciones y Emulsiones

Sistemas Homogéneos: Disoluciones

Las disoluciones son mezclas de sustancias donde uno o varios componentes (solutos) se han disuelto en otro (disolvente), dando lugar a un sistema homogéneo o monofásico (una sola fase), generalmente transparente o semitransparente.

Pueden formarse entre diferentes estados de la materia, como un sólido en un líquido (por ejemplo, sal en agua) o dos líquidos miscibles (por ejemplo, alcohol en agua).

En una disolución, distinguimos:

• Disolvente: Es el componente que se encuentra en mayor proporción y es el medio en el que se disuelve el soluto.
• Soluto: Es el componente o los componentes que se encuentran en menor proporción y se disuelven en el disolvente.

Cuando en un disolvente ya no es posible disolver más cantidad de soluto a una determinada temperatura, se dice que la disolución está saturada. Por ejemplo, si se añade sal común (soluto) continuamente en agua (disolvente), llegará un punto en el que la sal ya no se disolverá y precipitará; en ese momento, la disolución está saturada.

Concentración de las Disoluciones

La concentración es una expresión cuantitativa que indica la cantidad de soluto presente en una cantidad determinada de disolvente o de disolución. Existen varias formas de expresarla:

• Gramos por litro (g/L): Indica los gramos de soluto disueltos por cada litro de disolución. Ejemplo: Una concentración de 100 g/L significa que hay 100 g de soluto en 1 litro de disolución.
• Tanto por ciento en masa (% p/p): Expresa los gramos de soluto por cada 100 gramos de disolución. Ejemplo: Una disolución al 10% p/p contiene 10 g de soluto en 100 g de disolución. (Existen también % volumen/volumen y % peso/volumen).
• Volúmenes (V): Utilizada específicamente para el agua oxigenada (peróxido de hidrógeno, H₂O₂), indica el volumen de oxígeno gaseoso (en litros), medido en condiciones normales, que se desprende por cada litro de disolución al descomponerse. Ejemplo: Un agua oxigenada de 10 V libera 10 litros de oxígeno por cada litro de disolución.
• Graduación alcohólica (°): Expresa el porcentaje en volumen de alcohol etílico (etanol) en una disolución acuosa, generalmente a una temperatura específica (ej. 20°C). Ejemplo: Un alcohol de 96° contiene aproximadamente 96 mL de etanol puro por cada 100 mL de disolución.

Sistemas Heterogéneos: Emulsiones

Una emulsión es una mezcla de dos o más líquidos que normalmente son inmiscibles (no se mezclan espontáneamente de forma homogénea), como el aceite y el agua. Esto da lugar a un sistema heterogéneo e inestable, formado por dos o más fases líquidas (generalmente una fase acuosa/hidrófila y otra oleosa/lipófila).

Para que se forme una mezcla estable (emulsión), es necesaria la presencia de una tercera sustancia que actúe como agente emulsionante o emulgente. Estas sustancias son llamadas tensioactivos o surfactantes.

Según cuál sea la fase dispersa (gotitas) y la fase continua (el medio que rodea las gotitas), las emulsiones pueden ser:

• Emulsión de aceite en agua (O/A): Pequeñas gotas de aceite (fase lipófila) se dispersan en agua (fase hidrófila). La fase continua es el agua. Suelen tener una textura menos grasa.
• Emulsión de agua en aceite (A/O): Pequeñas gotas de agua (fase hidrófila) se dispersan en aceite (fase lipófila). La fase continua es el aceite. Suelen tener una textura más grasa o untuosa.

Tensioactivos (Surfactantes)

Los tensioactivos o surfactantes son moléculas anfifílicas, es decir, poseen una parte hidrófila (afinidad por el agua) y otra parte lipófila o hidrófoba (afinidad por las grasas/aceites). Esta estructura dual les permite situarse en la interfase entre dos líquidos inmiscibles (como agua y aceite), disminuyendo la tensión interfacial y facilitando la formación y estabilización de emulsiones.

HLB (Balance Hidrófilo-Lipófilo)

El HLB (Hydrophile-Lipophile Balance) es un sistema numérico que cuantifica el grado de hidrofilia o lipofilia de un tensioactivo no iónico. Indica la afinidad preferente de la molécula por el agua o por la grasa/aceite. Es un valor que generalmente varía en una escala de 0 a 20:

• HLB de 0 a 8: Predomina el carácter lipófilo (mayor afinidad por la grasa/aceite). Son adecuados como emulsionantes para formar emulsiones A/O (agua en aceite).
• HLB de 8 a 12: Afinidad equilibrada entre agua y grasa. Pueden actuar como agentes humectantes.
• HLB de 12 a 20: Predomina el carácter hidrófilo (mayor afinidad por el agua). Son adecuados como emulsionantes para formar emulsiones O/A (aceite en agua) y como solubilizantes.