Sistemes Dispersos, Dissolucions i Solubilitat: Guia

1. Què és un sistema dispers? Components

Un sistema dispers és una combinació de dos o més components on un d’ells es troba distribuït en un altre. Els components són:

• Substància dispersada: És el component en menor proporció dins del sistema.
• Substància dispersant: És el component en major proporció i actua com a medi en què es dispersa l’altra substància.

Exemple: En una solució d’aigua oxigenada (H₂O₂ al 3%), l’aigua és la substància dispersant i el peròxid d’hidrogen és la substància dispersada.

2. Classificació sistemes dispersos per mida

Els sistemes dispersos es classifiquen en:

1. Sistemes dispersos homogenis (dissolucions):
   • Partícules <1 nm (dispersió molecular).
   • Exemples: aigua amb sal, alcohol en aigua.
2. Sistemes col·loidals:
   • Partícules entre 1 nm i 1000 nm.
   • Exemples: maionesa, llet, fum.
3. Sistemes dispersos heterogenis:
   • Partícules >0,5 µm, visibles al microscopi.
   • Es poden separar per decantació o filtració.
   • Exemples: suspensions (xarop antibiòtic), emulsions (maionesa, crema hidratant).

3. Què és una dissolució vertadera? Exemples

Una dissolució vertadera és un sistema dispers homogeni on el solut està totalment dissolt en el dissolvent i no es poden distingir les seves parts.

• Característiques:
  • Partícules menys de 1 nm.
  • No es poden separar per filtració ni sedimentació.
  • Són termodinàmicament estables.
• Exemples:
  • Sal dissolta en aigua.
  • Sucre dissolt en cafè.
  • Alcohol dissolt en aigua (vi, cervesa).

4. Diferència entre suspensions i emulsions

• Suspensions:

  • Són sistemes heterogenis amb partícules sòlides no dissoltes en un líquid.
  • Tenen tendència a sedimentar amb el temps.
  • Exemples: pintura, suc de taronja amb polpa, antibiòtic en xarop.

• Emulsions:

  • Són sistemes heterogenis formats per gotes líquides dispersades en un altre líquid immiscible.
  • Necessiten un emulsionant per estabilitzar-les.
  • Exemples: maionesa, crema hidratant, llet.

5. Efecte temperatura en la solubilitat

• Solubilitat de sòlids en líquids:
  • Augmenta amb la temperatura (ex: més sucre dissolt en aigua calenta).
• Solubilitat de gasos en líquids:
  • Disminueix amb la temperatura (ex: un refresc calent perd gas).

6. Factors que influeixen en la solubilitat

1. Temperatura → Augmenta la solubilitat dels sòlids, però redueix la dels gasos.
2. pH → Les substàncies àcides es dissolen millor en medi bàsic i viceversa.
3. Pressió → Important per la solubilitat dels gasos (més pressió = més gas dissolt).
4. Naturalesa química → "El semblant dissol el semblant" (solvents polars dissolen soluts polars).

7. Efecte Tyndall i identificació de col·loides

L'efecte Tyndall és el fenomen de dispersió de la llum quan travessa un sistema col·loidal.

• No es veu en dissolucions vertaderes.
• Es veu en col·loides i permet distingir-los de les dissolucions.
• Exemples:
  • La llum dels fars en la boira.
  • Pols en suspensió en un raig de llum.

8. Paper dels tensioactius

Els tensioactius són substàncies que redueixen la tensió superficial d’un líquid, facilitant la seva dispersió en un altre.

• Exemples:
  • Sabó: dissol brutícia en aigua.
  • Emulsionants: estabilitzen cremes i maionesa.

9. Equació de Stokes-Einstein

Determina la velocitat de sedimentació en suspensions:

• dFI = densitat de les partícules dispersades.
• dFE = densitat del dissolvent.
• R = radi de les partícules.
• η = viscositat.

Com reduir la sedimentació?

• Fer partícules més petites.
• Augmentar la viscositat del dissolvent.

10. Llei de Raoult: concepte i aplicació

Relació entre la pressió de vapor d’un component i la seva fracció molar en dissolució:

• Es compleix en dissolucions ideals, on no hi ha interaccions solut-solvent anòmales.
• Exemple: dissolució d’etanol i aigua.

11. Tipus de dissolvents i classificació

1. Polars (ex: aigua, alcohols) → dissolen soluts polars.
2. Semipolars (ex: cetones, èsters) → poden barrejar-se amb polars i apolars.
3. Apolars (ex: benzè, hexà) → dissolen greixos i olis.

12. Preparació d'una dissolució (solut sòlid)

1. Es calcula la quantitat de solut necessària.
2. Es pesa el solut amb una balança.
3. Es dissol en una mica de dissolvent en un got de precipitats.
4. Es transfereix a un matràs aforat i s’ajusta el volum final.
5. Es barreja bé.

13. Per què les emulsions necessiten emulsionants?

Els emulsionants estabilitzen les gotes dispersades evitant que es fusionin. Sense ells, l’emulsió es separaria en dues fases.