Equilibrio en disoluciones
Síntesis del tema
Una disolución está formada por varios componentes: disolvente y solutos. El disolvente es el componente mayoritario de la disolución. No obstante, si uno de los componentes es el agua se la suele considerar como disolvente aunque no sea el componente que se encuentre en mayor proporción.
También puede tomarse como disolvente, en ocasiones, aquel componente que se encuentra en el mismo estado físico que la disolución. Por tanto, en una disolución solamente hay un disolvente1.
Tipos
_Mezclas homogéneas (disoluciones). En una disolución, el soluto (el sólido líquido o gas que se disuelve) se dispersa en pequeñas partículas en el disolvente (generalmente un líquido), dando lugar a una mezcla homogénea (si se toman muestras cada vez más pequeñas, su composición permanece constante hasta escalas moleculares)
_ Mezclas heterogéneas o groseras (suspensiones). Las partículas son grandes y a veces pueden observarse incluso a simple vista • Mezclas coloidales. El tamaño de partícula es intermedio entre una disolución y una suspensión. Las partículas son lo suficientemente grandes para que aunque no visibles dispersen la luz. Pero son suficientemente pequeñas para que no se depositen con facilidad. Algunas sustancias tienen moléculas tan grandes que forman necesariamente coloides (coloides moleculares)
Definición
• Disolución: mezcla homogénea de dos o más sustancias en una única fase
• Uno de los componentes es el disolvente y los otros el soluto
• Disolvente: componente que está presente en mayor cantidad o que determina el estado de la materia en que existe la disolución
• Solutos: los restantes componentes
Los Tipos de disoluciones que hay son liquidas, solidas y gaseosas
La descripción de una disolución implica conocer sus componentes y sus cantidades relativas (concentración)
Proceso de disolución
• El soluto y disolvente se alejan hasta la distancia media que tendrán en la disolución. Para ello deben vencer las atracciones soluto-soluto y disolvente
• Soluto y disolvente se mezclan con lo que se establecen interacciones soluto disolvente que estabilizan la disolución- disolución
• En el diagrama el proceso es exotérmico aunque, en muchos casos, la disolución es un proceso endotérmico
MODELO DE LA DISOLUCIÓN IDEAL
Descripción molecular
Disolución en la cual las moléculas de las distintas especies son tan semejantes unas a otras que las moléculas de uno de los componentes pueden sustituir a las del otro sin que se produzca una variación de la estructura espacial de la disolución ni de la energía de las interacciones intermoleculares presentes en la misma.
MAGNITUDES TERMODINÁMICAS DE MEZCLA.
Magnitud de mezcla: Diferencia entre el valor de la magnitud en la disolución y la de los componentes puros2.
Términos para buscar sinónimos y acrónimos
Coloide, disolvente, emulsión, infusión, disipación, solución, precipitado
Búsqueda con término y sinónimo o acrónimo
Con el sinónimo equilibrio solución se encuentran resultados relacionados con la asignatura con el siguiente link:
• http://en.scientificcommons.org/8830239
Con el término equilibrio disoluciones se encuentra el siguiente link:
• http://www.ua.es/centros/facu.ciencies/programas/00-01/ingquimica99/2/3025_7389.pdf
Ionización del agua
En el agua líquida hay una leve tendencia a que un átomo de hidrógeno salte del átomo de oxígeno al que está unido covalentemente, al otro átomo de oxígeno al que se encuentra unido por un puente de hidrógeno. En esta reacción se producen dos iones: el ion hidronio (H3O+) y el ion hidróxido (OH-). En cualquier volumen dado de agua pura se encuentra ionizado de esta forma un número pequeño, pero constante, de moléculas de agua. El número es constante porque la tendencia del agua a ionizarse se contrapesa con la tendencia de los iones a reunirse. Así, aunque algunas moléculas están ionizándose, un número igual de otras moléculas está formándose; este estado se conoce como equilibrio dinámico.
Cuando el agua se ioniza, un núcleo de hidrógeno (o sea, un protón) se desplaza del átomo de oxígeno al cual se encuentra unido covalentemente, al átomo de oxígeno con el que establece un puente de hidrógeno. Los iones resultantes son el ion hidróxido cargado negativamente y el ion hidronio cargado positivamente. En este diagrama, las esferas grandes representan al oxígeno y las pequeñas al hidrógeno.
En el agua pura, el número de iones H+ iguala exactamente al número de iones OH- ya que ningún ion puede formarse sin el otro cuando solamente hay moléculas de H2O presentes. Sin embargo, cuando una sustancia iónica o una sustancia con moléculas polares se disuelve en el agua, pueden cambiar los números relativos de los iones H+ y OH-.
Por ejemplo, cuando el ácido clorhídrico (HCl) se disuelve en agua, se ioniza casi completamente en iones H+ y Cl-; como resultado de esto, una solución de HCl (ácido clorhídrico) contiene más iones H+ que OH-. De modo inverso, cuando el hidróxido de sodio (NaOH) se disuelve en agua, forma iones Na+ y OH-; así, en una solución de hidróxido de sodio en agua hay más iones OH- que H+.
Una solución es ácida cuando el número de iones H+ supera al número de iones OH-, de modo contrario, una solución es básica -o alcalina- cuando el número de iones OH- supera al número de iones H+. Así, un ácido es una sustancia que provoca un incremento en el número relativo de iones H+ en una solución, y una base es una sustancia que provoca un incremento en el número relativo de iones OH-.
Los ácidos y bases fuertes son sustancias, tales como el HCl y el NaOH, que se ionizan casi completamente en agua, dando como resultado incrementos relativamente grandes en las concentraciones de iones H+ y OH-, respectivamente. Los ácidos y bases débiles, por contraste, son aquellos que se ionizan sólo ligeramente, dando como resultado incrementos relativamente pequeños en la concentración de iones H+ u OH-.
Dada la fuerte tendencia de los iones H+ y OH- a combinarse y la débil tendencia del agua a ionizarse, la concentración de los iones OH- disminuirá siempre a medida que la concentración de los iones H+ se incremente (como, por ejemplo, cuando se añade HCl al agua), y viceversa. En otras palabras, si un ácido y una base de fuerzas comparables se añaden en cantidades equivalentes, la solución no tendrá un exceso ni de iones H+ ni de OH-.
Muchos de los ácidos importantes en los sistemas vivos deben sus propiedades ácidas a un grupo de átomos llamado grupo carboxilo, que incluye un átomo de carbono, dos átomos de oxígeno y un átomo de hidrógeno (simbolizado como -COOH). Cuando se disuelve en agua una sustancia que contiene un grupo carboxilo, algunos de los grupos -COOH se disocian y producen iones hidrógeno. Así, los compuestos que contienen grupos carboxilo son dadores de iones hidrógeno, o ácidos. Son ácidos débiles, sin embargo, porque el grupo -COOH se ioniza sólo levemente.
Entre las bases más importantes de los sistemas vivos se encuentran los compuestos que contienen al grupo amino (-NH2). Este grupo tiene una tendencia débil a aceptar iones hidrógeno, formando por lo tanto el grupo -NH3+. En tanto los iones hidrógeno son eliminados de la solución por el grupo amino, la concentración relativa de los iones H+ disminuye y la concentración relativa de los iones OH- aumenta. Grupos, tales como el -NH2, que son aceptores débiles de iones hidrógeno son, así, bases débiles.
Los químicos expresan el grado de acidez por medio de la escala de pH. El símbolo "pH" indica el logaritmo negativo de la concentración de iones hidrógeno en unidades de moles por litro. Los números cuyos logaritmos son de interés para nosotros son las concentraciones de iones hidrógeno en las soluciones, que se expresan en moles por litro.
La ionización que ocurre en un litro de agua pura da como resultado la formación, en el equilibrio, de 1/10.000.000 de mol de iones hidrógeno (y, como hemos notado previamente, exactamente la misma cantidad de iones hidróxido). En forma decimal, esta concentración de iones hidrógeno se escribe como 0,0000001 mol por litro o, en forma exponencial, como 10-7 mol por litro. El logaritmo es el exponente -7 y el logaritmo negativo es 7; con referencia a la escala de pH, se lo menciona simplemente como pH 7. A pH 7 las concentraciones de H+ y OH- libres son exactamente iguales dado que están en agua pura. Este es un estado neutro. Cualquier pH por debajo de 7 es ácido y cualquier pH por encima de 7 es básico. Cuanto menor sea el valor del pH, mayor será la concentración de iones hidrógeno. Dado que la escala de pH es logarítmica, una diferencia en una unidad de pH implica una diferencia de 10 veces en la concentración de iones hidrógeno. Por ejemplo, una solución de pH 3 tiene 1.000 veces más iones H+ que una solución de pH 6.
Una diferencia de una unidad de pH refleja una diferencia de 10 veces en la concentración de iones H+. Las bebidas cola, por ejemplo, son 10 veces más ácidas que el jugo de tomate. Los jugos gástricos son 100 veces más ácidos que las bebidas cola.
Casi toda la química de los seres vivos tiene lugar a pH entre 6 y 8. Como excepciones notables podemos mencionar los procesos químicos en el estómago de los humanos y otros animales, que tienen lugar a pH de aproximadamente 2. La sangre humana, por ejemplo, mantiene un pH casi constante de 7,4, a pesar del hecho de que es el vehículo de gran número y variedad de nutrientes y otros compuestos químicos que reparte entre las células, así como de la eliminación de desechos, muchos de los cuales son ácidos y bases.
El mantenimiento de un pH constante, un ejemplo de homeostasis, es importante porque el pH influye en gran medida en la velocidad de las reacciones químicas. Los organismos resisten cambios fuertes y repentinos en el pH de la sangre y otros fluidos corporales por medio de amortiguadores o buffers, que son combinaciones de formas dadoras de H+ y aceptores de H+ de ácidos o bases débiles.
Los buffers mantienen el pH constante por su tendencia a combinarse con iones H+, eliminándolos así de la solución cuando la concentración de iones H+ comienza a elevarse y liberándolos cuando desciende. En los sistemas vivos funciona una gran variedad de buffers, siendo cada uno de ellos más efectivo al pH particular en el que las concentraciones del dador y del aceptor de H+ son iguales3.
Términos sinónimos, acrónimos
Agua ionizada: http://www.aguaionizada.com/
Sinónimo: para el término no se encuentran sinónimos que puedan relacionarse con el tema
PH
El pH es un valor variable entre 0 y 14 que indica la acidez o la alcalinidad de una solución, se conoce que el mantenimiento del pH apropiado en el flujo del riego ayuda a prevenir reacciones químicas de fertilizantes en las líneas, que un valor de pH elevado puede causar obstrucciones en los diferentes componentes de un sistema de fertirrigación debidas a la formación de precipitados, que un adecuado pH asegura una mejor asimilabilidad de los diferentes nutrientes, especialmente fósforo y micronutrientes, etc.
Simplificadamente, podemos afirmar que las sustancias capaces de liberar iones hidrógeno (H+) son ácidas y las capaces de ceder grupos hidroxilo (OH-) son básicas o alcalinas. De este modo, el ácido nítrico, al adicionarlo al agua se ioniza aportando iones hidrógeno o protones a la solución.
HNO3 <---> NO3- + H+
El agua puede comportarse como un ácido o como una base:
H2O<---> H+ + OH-
Las letras pH son una abreviación de "pondus hydrogenii", traducido como potencial de hidrógeno, y fueron propuestas por Sorensen en 1909, que las introdujo para referirse a concentraciones muy pequeñas de iones hidrógeno. Sorensen, por tanto, fue el creador del concepto de pH, que se define como el logaritmo cambiado de signo de la actividad de los iones hidrógeno en una solución4:
pH = -log |H+|
Sinónimos: Concentración de Iones de Hidrógeno
Términos sinónimos y acrónimos:
Concentración de Iones de Hidrógeno: http://es.wikipedia.org/wiki/PH
Bibliografía
1 Concepto de disolución, http://iesalminares.es/drupal614/sites/default/files/aa/ESA-n2m4b8-disoluciones.pdf, 11 de octubre de 2010, 17:05
2Disoluciones, http://www.uv.es/gomezc/BQMA/Tema6_presentacion.pdf, 11-octubre de 2010; 16:32
3 Ionización del agua: ácidos y bases, Editorial Médica Panamericana; http://www.cobach-elr.com/academias/quimicas/biologia/biologia/curtis/libro/c2d.htm, octubre 11 de 2010; 17:47
4pH, http://en.wikipedia.org/wiki/PH
No hay comentarios:
Publicar un comentario