Química Fundamental: Mezclas, Disoluciones y Propiedades Físicas Clave

Mezclas y sus Propiedades Fundamentales

Definición de Mezcla

Una mezcla es una combinación de dos o más sustancias en la cual cada sustancia conserva sus propiedades características individuales.

• Mezcla Homogénea: La composición es uniforme en toda la mezcla, lo que significa que sus componentes no se distinguen a simple vista.
• Mezcla Heterogénea: La composición no es uniforme, y se pueden distinguir claramente varias fases o componentes.

Es importante destacar que la homogeneidad y heterogeneidad son conceptos que dependen de las condiciones experimentales y del nivel de observación. Por ejemplo, la sangre humana y la leche, a simple vista, parecen homogéneas, pero un microscopio revela su heterogeneidad.

Técnicas de Separación de Mezclas

Las técnicas de separación son métodos que permiten separar los componentes de sistemas formados por dos o más sustancias, tanto en mezclas heterogéneas como homogéneas. Para lograr la separación, se recurre a las diferencias en las propiedades físicas y/o químicas de los componentes o sustancias que las forman, tales como:

• Magnetismo
• Solubilidad
• Combustión
• Descomposición

Disoluciones: Composición y Procesos

Definición de Disolución

Una disolución es una mezcla homogénea de dos o más sustancias.

Componentes de una Disolución Líquida

En las disoluciones líquidas, distinguimos:

• El soluto: Son las sustancias presentes en menor cantidad.
• El disolvente: Es la sustancia presente en mayor cantidad.

El Proceso de Disolución

El proceso de disolución es un cambio físico que transcurre con:

• Un cambio en la ordenación a nivel molecular (microscópico).
• Un cambio en la energía del sistema, que puede aumentar o disminuir.

Los procesos de disolución conllevan un aumento de desorden (entropía), ya que las unidades estructurales del soluto y del disolvente pasan a estar distribuidas en un volumen mayor que el que ocupaban por separado, y además, se encuentran mezcladas.

Tipos de Interacciones en la Disolución

Durante la disolución, se establecen tres tipos de interacciones:

• Interacción disolvente-disolvente
• Interacción soluto-soluto
• Interacción disolvente-soluto

Cuando las fuerzas de interacción soluto-disolvente son mayores que las de soluto-soluto y disolvente-disolvente, el proceso de disolución es espontáneo.

Disolución de Compuestos Iónicos y Covalentes

• En el caso de un compuesto iónico: Los cationes y aniones se separan y se rodean de moléculas de agua (hidratación).
• En el caso de un compuesto covalente molecular: Las moléculas se separan y se rodean de moléculas de agua.

Cristalización: Proceso Opuesto a la Disolución

El proceso opuesto a la disolución se denomina cristalización. Es un proceso que se emplea comúnmente para purificar una sustancia sólida, y se han desarrollado diversas técnicas al respecto.

Concentración de una Disolución

La concentración de una disolución es la cantidad de soluto presente en una determinada cantidad de disolución.

Solubilidad y Factores que la Afectan

Definición de Solubilidad

La solubilidad es la cantidad máxima de soluto que se puede disolver en una cantidad determinada de disolvente a una temperatura y presión específicas.

Disolución Saturada

Una disolución saturada es aquella en la que el disolvente ha disuelto la máxima cantidad de soluto posible a una temperatura dada, y cualquier soluto adicional añadido permanecerá sin disolver.

Factores que Afectan la Solubilidad

Naturaleza del Soluto y Disolvente (Fuerzas Intermoleculares)

Dos sustancias con fuerzas intermoleculares similares son generalmente solubles o miscibles la una en la otra. Este principio se resume a menudo como "lo semejante disuelve a lo semejante".

Efecto de la Temperatura en la Solubilidad de Gases

La solubilidad de los gases en líquidos suele disminuir al aumentar la temperatura.

Efecto de la Presión en la Solubilidad de Gases

La solubilidad de un gas en un líquido es directamente proporcional a la presión parcial del gas sobre la disolución (Ley de Henry).

Propiedades Coligativas de las Disoluciones

Las propiedades coligativas son aquellas propiedades de las disoluciones que dependen únicamente del número de partículas de soluto disueltas en una cantidad dada de disolvente, y no de la naturaleza química de esas partículas.

1. Disminución de la Presión de Vapor

Las moléculas de un líquido están en constante movimiento, produciéndose choques entre ellas con intercambio de energía. Algunas moléculas pueden alcanzar suficiente velocidad para escapar de la fase líquida y pasar al espacio cerrado superior como gas (vapor).

A medida que más moléculas pasan al estado de vapor, la presión dentro del espacio sobre el líquido aumenta. Se alcanza un valor de presión en el cual, por cada molécula que logra escapar del líquido, una molécula de la fase gaseosa regresa a él. En este punto, se establece un equilibrio dinámico, y la presión de vapor no sigue aumentando.

2. Elevación del Punto de Ebullición

Cuando un líquido se encuentra en un recipiente abierto, la presión atmosférica del aire actúa sobre su superficie. A cualquier temperatura, el líquido está en equilibrio con su fase de vapor. Si la presión atmosférica (P. Atm.) es mayor que la presión de vapor (P. vapor), la evaporación es lenta.

Al aumentar la temperatura, la evaporación se intensifica y la presión de vapor del líquido aumenta. El punto de ebullición se alcanza cuando la presión de vapor del líquido iguala la presión atmosférica.