Solubilidad y concentración

Unidad 3. Lectura 3.6.

Solubilidad

La cantidad de una sustancia que puede disolverse en cierta cantidad de líquido siempre es limitada. ¿Qué ocurre cuando se añaden diez cucharadas de azúcar en un vaso con agua? En algún momento, el azúcar dejará de disolverse y parte de los cristales permanecerá en el fondo, sin importar por cuánto tiempo o con qué fuerza se agite la disolución. La capacidad de una sustancia para disolverse en otra se llama solubilidad. La solubilidad de un soluto es la cantidad de éste, en gramos, que puede disolverse en 100 gramos de agua hasta formar una disolución saturada. Se considera que una disolución está saturada cuando no admite más soluto, por lo cual el sobrante se deposita en el fondo del recipiente. Cuando se calienta una disolución saturada, ésta disuelve más soluto que a temperatura ambiente; por lo mismo, se obtiene una disolución sobresaturada. Esto ocurre porque el aumento de temperatura hace que el espacio entre las partículas del líquido sea mayor y disuelva una cantidad más grande de sólido. Ejemplos de disoluciones sobresaturadas son la miel de abeja y los almíbares. La solubilidad de las sustancias varía; de hecho, algunas son muy poco solubles o insolubles. La sal de cocina, el azúcar y el vinagre son muy solubles en agua, mientras que el bicarbonato se disuelve con dificultad, como se muestra en la siguiente tabla:

Sustancia g /100 g de H20    Bicarbonato de sodio 9.6             Cloruro de sodio 36.0             Sulfato de calcio 0.2             Azúcar de mesa (sacarosa) 204.0

Efecto de la temperatura y la presión en la solubilidad de sólidos y gases

¿Por qué un refresco pierde más rápido el gas cuando está caliente que cuando está frío? ¿Por qué el chocolate en polvo se disuelve más fácilmente en leche caliente? Hechos como los anteriores se manifiestan en el entorno cotidiano. Son varios los factores que intervienen en el proceso de disolución, entre éstos se encuentran la temperatura y la presión. Por lo general, la solubilidad varía con la temperatura. En la mayoría de las sustancias, un incremento de la temperatura causa un aumento de la solubilidad. Es por ello que el azúcar se disuelve mejor en el café caliente y la leche debe estar en ebullición para preparar chocolate. De acuerdo con lo anterior, cuando se prepara agua de limón es mejor disolver primero el azúcar y luego agregar los hielos; de lo contrario, el azúcar no se disolverá totalmente y la bebida no tendrá la dulzura deseada. Los cambios de presión no modifican la solubilidad de un sólido en un líquido. Si un sólido es insoluble en agua, no se disolverá aunque se aumente bruscamente la presión ejercida sobre él. En relación con la temperatura, los gases disueltos en líquidos se comportan de forma inversa a como lo hacen los sólidos. La solubilidad de un gas en agua decrece a medida que aumenta la temperatura; esto significa que la solubilidad y la temperatura son inversamente proporcionales; por ejemplo, a 20 °C se disolverá en agua el doble de oxígeno que a 40 °C.

Concentración

Porcentaje en masa

Esta primera forma de expresar la concentración es el cociente de la masa del soluto entre la masa total de la disolución, multiplicado por cien:

Ejemplo 1: Si se disuelven 50 g de sal común en un cuarto de litro (250 g) de agua, ¿cuál es el porcentaje en masa de la sal? Primero se calcula la masa de la disolución: 50 g de sal más 250 g de agua es igual que 300 g de disolución. Los valores se sustituyen en la fórmula y se realiza la operación.

El resultado es 16.6%, lo cual significa que la composición porcentual en masa de la disolución es 16.6% de sal y 83.4% de agua. Ejemplo 2: ¿Cuál es el porcentaje en masa de 5 g de azúcar disueltos en 20 g de agua destilada? Se calcula la masa de la disolución: 5 g de azúcar más 20 g de agua es igual que 25 g de disolución. Se sustituyen los valores y se efectúa la operación.

Por tanto, 20% de la masa de la disolución es azúcar.

Porcentaje en volumen

Otra forma de expresar la concentración es el porcentaje en volumen. Se utiliza cuando el soluto es un líquido. Para calcular este porcentaje se divide el volumen del soluto entre el de la disolución y el resultado se multiplica por cien:

Ejemplo 1: ¿Cuál es el porcentaje en volumen del ácido acético en una disolución de un limpiador de vidrios que contiene 40 ml de ácido acético en 650 ml de disolución? El porcentaje en volumen se calcula de esta manera:

El resultado indica que el 6.1% del volumen de la disolución del limpiador de vidrios es ácido acético.

Responda las siguientes preguntas:

¿Qué es la solubilidad de una sustancia?

R: Capacidad de una sustancia para disolverse en otra

En los hospitales, los pacientes suelen recibir suero, que consiste en una disolución de sal (cloruro de sodio) en agua con una concentración igual a 0.9% ¿Cómo se prepara un litro de esta disolución? ¿Cuántos gramos de sal se necesitan?