Propiedades características de las sustancias puras y tipos de mezclas: soluciones, solubilidad y concentración

Propiedades características para identificar una sustancia pura

Las propiedades cualitativas son: olor, color, estado (sólido, líquido, gas), forma cristalina y dureza.

Las propiedades cuantitativas son: densidad, temperatura de fusión, temperatura de ebullición, solubilidad y conductividad eléctrica.

Temperatura de fusión

El hielo se funde a 0 °C.

Temperatura de ebullición

Una sustancia pura hierve a una temperatura determinada y, mientras dura la ebullición, la temperatura se mantiene constante. Si se calienta el líquido, la ebullición será más rápida pero la temperatura no variará. Al aumentar la presión, aumenta la temperatura de ebullición.

¿Cómo saber si una sustancia es pura?

La temperatura de fusión de una sustancia sólida disminuye cuando contiene impurezas, que se disuelven en la sustancia en la cual se funde. La temperatura de ebullición de una sustancia líquida aumenta cuando contiene otras sustancias disueltas. La temperatura no se mantiene constante si no es pura, sino que aumenta mientras cambia de estado.

Actualmente, la química puede fabricar un gran número de sustancias sintéticas; por ejemplo, la vainillina sintética reproduce el aroma natural de la vainilla.

Mezclas

Una mezcla consta de dos o más sustancias mezcladas. Las sustancias que forman una mezcla se denominan componentes. Las mezclas se clasifican en heterogéneas y homogéneas.

Mezclas heterogéneas

En una mezcla heterogénea no podemos distinguir los componentes a simple vista ni con ayuda de una lupa o de un microscopio. Ejemplos: el granito (roca en la que se distinguen 3 minerales diferentes), la arena y el agua, o el agua y el aceite.

Mezclas homogéneas o disoluciones

En una mezcla homogénea no se pueden distinguir los componentes ni con ayuda de un microscopio. Ejemplos: el vinagre (solución de ácido en agua) o el café.

Dispersiones: como la leche o la mayonesa, son mezclas en las cuales, muchas veces, se necesita un microscopio para apreciar su heterogeneidad. Ejemplos: leche, salsa vinagreta, crema de afeitar.

Soluciones

Una solución es una mezcla homogénea de dos o más sustancias. Cuando una sustancia se disuelve en otra, como la sal en agua, decimos que la sal es soluble en agua.

• Soluto: sustancia que se disuelve en la otra; es la que existe en menor proporción.
• Disolvente: sustancia que disuelve al soluto; es la que existe en mayor proporción.

Son miscibles cuando dos sustancias son solubles entre sí (la tintura de yodo; las bebidas carbónicas, que contienen dióxido de carbono disuelto en agua; la gasolina, solución de muchos hidrocarburos).

Solubilidad

La solubilidad es la cantidad máxima de una sustancia que se puede disolver en 100 g de disolvente. La solubilidad de una sustancia sólida en un disolvente líquido aumenta con la temperatura.

Los puntos de la curva de solubilidad corresponden a soluciones saturadas; los puntos por debajo de la curva corresponden a soluciones no saturadas, y los puntos por encima de la curva corresponden a soluciones sobresaturadas, que se producen cuando una solución saturada se enfría bruscamente.

La solubilidad de la mayor parte de los gases en líquidos disminuye al aumentar la temperatura. La solubilidad de los gases en líquidos se incrementa al aumentar la presión del gas que se encuentra en contacto con el líquido; de hecho, la solubilidad es directamente proporcional a la presión del gas.

Soluciones diluidas y concentradas

Las soluciones pueden ser diluidas o concentradas, según su concentración. Una solución diluida contiene una pequeña cantidad de soluto en relación con la cantidad de disolvente; una solución concentrada contiene una gran cantidad de soluto con respecto a la cantidad de disolvente.

Expresión de la concentración de una disolución

La concentración o composición de una solución se puede expresar en:

• Porcentaje en masa: indica los gramos de soluto en 100 g de solución. Se utiliza en soluciones en las que el soluto es sólido.
  % en masa = (masa de soluto / masa de solución) × 100
• Porcentaje en volumen: expresa el volumen de soluto disuelto en 100 volúmenes de solución. Se utiliza en soluciones en las que el soluto y el disolvente son líquidos o gaseosos.
  % en volumen = (volumen de soluto / volumen de solución) × 100
• Concentración en masa (ρ): expresa la masa de soluto disuelta en una unidad de volumen de solución.
  ρ = masa de soluto / volumen de solución
• ppm (partes por millón): expresa los miligramos de soluto por kilogramo de solución. Se utiliza en soluciones muy diluidas.