Resumen de Soluciones Químicas: Conceptos y Concentración

## Introducción Las soluciones químicas son mezclas homogéneas formadas por una o más sustancias disueltas en un solvente. Entender su naturaleza, cómo se forman y cómo expresar su concentración es esencial en química, biología, farmacia e industria. > Definición: Una solución es una mezcla homogénea donde las propiedades intensivas son constantes en todo el sistema y están formadas por al menos dos componentes: soluto y solvente. ## Componentes y clasificación ### Componentes - **Solvente**: componente en mayor cantidad (ej.: agua). - **Soluto**: componente en menor cantidad (sólidos, líquidos o gases). ### Clasificación según número de componentes - Binarias: 2 componentes. - Ternarias: 3 componentes, etc. ### Clasificación según el estado de agregación | Tipo de solución | Ejemplo | Observación | |---|---:|---| | Líquidas | Agua con sal | Común en laboratorio y vida diaria | | Sólidas | Aleaciones metálicas | Propiedades mecánicas distintas | | Gaseosas | Aire | Mezclas de gases homogéneas | > Definición: Solución acuosa es aquella cuyo solvente es agua. ## Proceso de disolución (visión microscópica) La formación de una solución implica pasos energéticos: 1. Separación de moléculas del solvente (endotérmico): $$\Delta H_1^\circ > 0$$ 2. Separación de moléculas (o iones) del soluto (endotérmico): $$\Delta H_2^\circ > 0$$ 3. Interacción soluto–solvente (exotérmico): $$\Delta H_3^\circ < 0$$ La energía total de disolución es: $$\Delta H_{\mathrm{dsn}}^\circ = \Delta H_1^\circ + \Delta H_2^\circ + \Delta H_3^\circ$$ - Si $$\Delta H_{\mathrm{dsn}}^\circ = 0$$ la disolución no absorbe ni libera calor notable. - Si $$\Delta H_{\mathrm{dsn}}^\circ > 0$$ la disolución es endotérmica. - Si $$\Delta H_{\mathrm{dsn}}^\circ < 0$$ la disolución es exotérmica. ### Dispersión iónica en agua - Agua es una molécula polar que produce interacciones ion-dipolo con iones de sales. - Las fuerzas interiónicas del cristal se vencen y los iones quedan rodeados por moléculas de agua (hidratación). ## Formación de una solución y solubilidad (visión macroscópica) - Durante la disolución hay velocidades: velocidad de disolución y velocidad de cristalización. - Cuando velocidad de disolución > velocidad de cristalización la concentración de soluto aumenta en solución. - Cuando ambas velocidades son iguales se alcanza un equilibrio dinámico: la cantidad disuelta permanece constante. Tipos de soluciones según solubilidad: - **No saturada**: queda capacidad para disolver más soluto. - **Saturada**: en equilibrio dinámico con la fase sólida (a temperatura dada). - **Sobresaturada**: contiene más soluto del que correspondería en equilibrio; es inestable. ### Factores que afectan la solubilidad en agua - Sólidos: la solubilidad **aumenta** con la temperatura (en la mayoría de los casos). - Gases: la solubilidad **disminuye** al aumentar la temperatura. - Gases: la solubilidad **aumenta** al aumentar la presión parcial del gas (a temperatura constante), Ley de Henry. > Definición: Ley de Henry — la concentración de un gas disuelto es proporcional a su presión parcial sobre la solución: $$c = k_H p$$ donde $$k_H$$ es la constante de Henry. ## Unidades de concentración y cómo calcularlas > Definición: Concentración es la relación entre la masa (o cantidad de materia) del soluto presente en una masa o volumen del disolvente o disolución. Unidades comunes: - **% m/m**: gramos de soluto por 100 g de disolución. - **% m/v**: gramos de soluto por 100 mL de disolución. - **g·L^{-1}**: gramos de soluto por litro de disolución. - **ppm**: mg de soluto por litro de disolución. - **Molaridad (M)**: moles de soluto por litro de disolución. - **Molalidad (m)**: moles de soluto por kilogramo de disolvente. ### Ejemplo detallado (resuelto paso a paso) Se disuelve 1 g de NaOH en 24 g de agua. La densidad de la disolución es $1{,}043\ \mathrm{g\cdot mL^{-1}}$. Expresar la concentración en distintas unidades. 1) Calcular la masa de la disoluc