Conceptos Fundamentales de Química: Soluciones, Sustancias y Materia

Soluciones

Una solución es una mezcla homogénea formada por dos o más sustancias. Los componentes principales de una solución son:

• Soluto: Componente que se encuentra en menor cantidad y es el que se disuelve.
• Solvente: Componente que se encuentra en mayor cantidad y es el medio que disuelve al soluto.

Propiedades de las Soluciones

Las propiedades de las soluciones dependen de la cantidad y la naturaleza del soluto y el solvente. La concentración de una solución es la relación cuantitativa entre los componentes de la solución. La unidad comúnmente utilizada para expresar la concentración es g/L (gramos por litro).

Representación de una Solución

En una solución, la cantidad de partículas de soluto es menor a la cantidad de partículas de solvente. Podemos clasificar las soluciones según su concentración:

• Solución diluida: Menos soluto que solvente.
• Solución concentrada: Cantidad similar de partículas de soluto y solvente.
• Solución saturada: Contiene la máxima cantidad de soluto que se puede disolver a una temperatura determinada.

Clasificación de las Soluciones

• Saturadas: Son aquellas que tienen la máxima cantidad de soluto que se puede disolver a esa temperatura.
• Concentradas: Son aquellas cuya concentración es próxima a la saturación.
• Diluidas: Son aquellas cuya concentración es menor a la de saturación.

Diluir es agregar solvente a una solución para preparar otra solución de menor concentración. Disolver es mezclar los componentes para preparar una solución. Fundir es el proceso por el cual una sustancia pasa del estado sólido al líquido.

Sustancias

Una sustancia es aquello que tiene una composición definida y constante, así como propiedades características también definidas y constantes, en determinadas condiciones de temperatura y presión. Se pueden clasificar en:

• Naturales: Ejemplos: Agua, Oxígeno, Glucosa, Hierro, Aluminio.
• Artificiales: Ejemplos: Aspirina, Nylon.

También se pueden clasificar en:

• Simples: Formadas por un solo elemento. No se pueden descomponer en otras sustancias diferentes. Ejemplos: Oro, Mercurio, Diamante.
• Compuestas: Formadas por más de un elemento. Se pueden descomponer en otras sustancias. Ejemplos: Cloruro de sodio (Agua y Sal).

Proceso de Disolución

El proceso de disolución se puede describir en los siguientes pasos:

1. Las partículas de soluto (por ejemplo, sal) se separan al ingresar al solvente (por ejemplo, agua), venciendo las atracciones que las mantienen unidas en el sólido.
2. Las partículas de soluto se atraen con las partículas de solvente.
3. Las fuerzas de atracción entre las partículas de soluto y solvente hacen que se mantengan unidas ambas sustancias, formando una mezcla homogénea.

Materia

Materia es todo aquello que tiene masa y volumen. Las propiedades físicas de la materia se clasifican en:

• Intensivas: Su valor no depende de la cantidad de materia. Pueden ser:
  • Generales: No permiten identificar sistemas materiales. Ejemplo: Temperatura.
  • Características: Permiten identificar sistemas materiales. Ejemplos: Punto de Ebullición, Punto de Fusión, Densidad.
• Extensivas: Su valor depende de la cantidad de materia. Ejemplos: Masa, Volumen.

Clasificación de Sistemas

Los sistemas se pueden clasificar según su interacción con el ambiente:

• Abierto
• Cerrado
• Aislado

Según el número de fases, los sistemas se clasifican en:

• Homogéneos
• Heterogéneos

Métodos de Separación de Fases

A continuación, se describen algunos métodos comunes para la separación de fases:

• Decantación: Se utiliza para separar líquidos no miscibles.
• Centrifugación: Se utiliza para separar dos fases de diferente densidad, sólido-líquido o líquido-líquido.
• Tamización: Se utiliza para separar sólidos de diferente tamaño.
• Filtración: Se utiliza para separar un sólido suspendido en un gas o en un líquido.
• Disolución selectiva: Se utiliza para separar dos fases sólidas, una de las cuales es soluble en un determinado líquido.
• Imantación: Se utiliza para separar sólidos que son atraídos por un imán de otros que no lo son.

Métodos de Fraccionamiento de Soluciones

Las soluciones se pueden fraccionar en sus componentes por métodos como:

• Destilación: Permite separar los componentes de una solución de un sólido disuelto en un líquido o de dos líquidos disueltos, con diferentes puntos de ebullición.
• Cristalización: Permite separar los componentes de una solución de un sólido disuelto en un líquido, por evaporación, obteniéndose el sólido en forma cristalina.
• Cromatografía: Fracciona los componentes por su diferente afinidad a un soporte fijo y otro móvil.