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Formación: Ingeniero Químico (IUTIRLA-MEC), Máster en Ciencias (Queen's University), Estudios de PhD (MTU), Suficiencia Investigadora en química (ULPGC), Experto Universitario en Informática Educativa (UNED), Máster en Informática Educativa (UNED). Actualmente realiza el Doctorado en Educación (UNED). Publicaciones: Posee alrededor de 20 publicaciones en revistas científicas-técnicas. Ha sido ponente y asistente en más de 10 eventos científicos nacionales e internacionales. Autor de varios libro...Read More


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Solubilidad y soluciones sobresaturadas, saturadas e insaturadas

Solubilidad y soluciones sobresaturadas, saturadas e insaturadas
La solubilidad es la cantidad máxima de soluto que a una temperatura y presión especificada, se puede disolver en una cantidad dada de solvente o disolvente para formar una solución saturada.
PrecipitadoPor ejemplo, si indicamos que la solubilidad del nitrato de sodio a 283, 15 K es 81 g/100 g de agua queremos indicar que a 283,15 K se disuelven 81 g de sal en 100 g de a agua para formar una solución saturada. 
La cantidad de soluto de una solución no puede aumentarse indefinidamente, debido a que el soluto precipita, es decir, si añadimos demasiado soluto a una cantidad insuficiente de solvente, el soluto no se disuelve completamente y la parte que no se disolvió precipita. La solución que está en equilibrio con el precipitado se denomina solución saturada. Para preparar una solución saturada añadimos a cierta cantidad de solvente, a una temperatura y presión especificada, suficiente cantidad de soluto para que éste precipite. La solución que queda sobre el precipitado después de agitar vigorosamente la solución y dejarla en reposo es la solución saturada.
Se dice que una solución es insaturada cuando contiene menos concentración que una solución saturada. Una solución es sobresaturada o supersaturada si es más concentrada que una solución saturada. Una solución sobresaturada es usualmente preparada haciendo una solución saturada a una temperatura elevada y posteriormente enfriada con cuidado para que no ocurra precipitación del soluto. Una solución sobresaturada es un sistema inestable que se puede convertir en una solución saturada por adición de un pequeño cristal de soluto o una sustancia ajena al sistema. Una solución es diluida cuando la cantidad de soluto es muy pequeña en comparación con la cantidad de solvente.
Como podemos apreciar en la gráfica de la dependencia de la solubilidad de la temperatura, un aumento de la temperatura favorece normalmente un aumento de solubilidad. Para algunas sales como, por ejemplo, sulfato de disodio y trisulfato de dicerio un aumento de la temperatura disminuye la solubilidad. Los gases tienden a disminuir su solubilidad a medida que aumentamos la temperatura y reducimos la presión.
La dependencia de la solubilidad de las sales de la temperatura está explicada por el principio de Le Chatelier. Si el proceso de disolver la sal es exotérmico o desprende calor un aumento de la temperatura no favorece la solubilidad de la sal. Si el proceso de disolver la sal es endotérmico o absorbe calor un aumento de la temperatura favorece la solubilidad de la sal. 
La ley de Henry explica el efecto de la presión en la solubilidad de un gas. De acuerdo con la ley de Henry  la solubilidad de un gas, a temperatura constante, es directamente proporcional a la presión del gas sobre la superficie del líquido. Es decir, al aumentar la presión del gas sobre el líquido, a temperatura constante, aumentamos su solubilidad en el líquido. Un ejemplo de la dependencia de la solubilidad de gases de la presión lo podemos observar al destapar una botella de champagne. La champagne contiene dióxido de carbono disuelto a elevada presión, por tanto, al  abrir la botella se produce una disminución de la presión y el gas escapa violentamente de la solución.
Podemos imaginar la disolución del cloruro de sodio en agua (sal común)de la siguiente manera:
El agua es un solvente de alta permitividad relativa que separa a los iones sodio y cloruro mediante el debilitamiento de las fuerzas electrostáticas que mantienen unidos a estos iones en la red cristalina del cloruro de sodio y formando hidratos cargados eléctricamente. El proceso de hidratación de los iones sodio e iones cloruro, consiste en los enlaces que forman estos iones con las moléculas del agua. La solvatación se denomina hidratación cuando el disolvente es agua y consiste en la formación de enlaces entre iones del soluto o moléculas del soluto y  las moléculas del agua. En la siguiente figura podemos apreciar la hidratación de iones sodio e iones cloruro en la disolución acuosa del cloruro de sodio. En la hidratación de iones sodio, el átomo de oxígeno de la molécula de agua, que es negativo, se orienta hacía el ion sodio positivo. En la hidratación de iones cloruro, los átomos de hidrógeno, que son positivos, se orientan hacía el ion cloruro, que es negativo. Como la solución debe ser eléctricamente neutra, el número de iones positivos es igual al número de iones negativos. Soluciones acuosas del tipo cloruro de sodio que poseen suficientes cantidades de iones en solución, son buenas conductoras de electricidad y se denominan soluciones electrolíticas.

En la disolución del azúcar en agua, el proceso de hidratación se realiza a través de puente de hidrógeno. En estos tipos de soluciones los hidratos son neutros y, por tanto, no se producen suficientes cantidades de iones en solución para permitir la conducción eléctrica. Soluciones de estos tipos se denominan soluciones no electrolíticas.
Solutos que en el agua se disocian completamente en sus iones constituyentes, se denominan electrólitos fuertes y, por tanto, sus soluciones acuosas son muy buenas conductoras de electricidad. Ejemplos de estos soluto son: NaCl, NaOH, HCl... Solutos que en el agua se encuentran muy poco disociados en sus iones constituyentes o no se disocian, se denominan electrólitos débiles y, por tanto, sus soluciones acuosas son malas conductoras de electricidad. Ejemplos de estos tipos de solutos son: ácido acético, ácido fosfórico, ácido carbónico, azúcar...
Solutos que no se disuelven en el agua se denominan insolubles. Ejemplos: PbS, AgCl, carbonato de bario, dicloruro de dimercurio...
Líquidos que no se mezclan se denominan inmiscibles. Las emulsiones son mezclas agitadas de líquidos inmiscibles.  Ejemplos, aceite y agua, gasolina y agua, oriemulsión...
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