lunes, 30 de mayo de 2016
SOLUCIONES, COLOIDES Y SUSPENSIONES
Las mezclas se clasifican por el tamaño de la partícula en soluciones o disoluciones, coloides y suspensiones.
Las soluciones o disoluciones son mezclas homogéneas con un tamaño de partícula igual a un átomo (de 1 a 10 nanómetros), son traslúcidas, no sedimentan en reposo y no se pueden separar por filtración. Están formadas por un soluto y un solvente, el soluto es la sustancia que se encuentra en menor proporción, solvente es la sustancia que está en mayor proporción, una disolución preparada con 500 mililitros de alcohol en 2 litros de agua, el alcohol es el soluto y el agua es el solvente. Son disoluciones; el vino, un perfume.
Los coloides son mezclas que están entre las homogéneas y las heterogéneas, sus partículas son de 10 a 100 nanómetros de diámetro, no se ven a simple vista, no sedimentan en reposo y no se pueden separar por filtración, los coloides están formados por una fase dispersa y una fase dispersora, a diferencia de las disoluciones presentan el Efecto Tyndall, es decir al pasar un haz de luz la dispersan. Existen diferentes coloides, éstos se clasifican de acuerdo con la fase dispersa y la fase dispersora:
aerosol : nubes espuma: crema batida emulsión: mayonesa sol: jaleas espuma sólida: piedra pómez emulsión sólida: mantequilla
sol sólido: perla
Son ejemplos de coloides las gomitas, las nubes, la piedra pómez, los quesos.
Las suspensiones son mezclas heterogéneas, cuando están en reposo sedimentan, se pueden separar por filtración, son turbias, sus partículas se ven a simple vista. Son ejemplos de suspensiones, los antiácidos, el agua de horchata, los antibióticos en suspensión.
Soluciones (o disoluciones) químicas
Una solución (o disolución) es una mezcla de dos o más componentes, perfectamente homogénea ya que cada componente se mezcla íntimamente con el otro, de modo tal que pierden sus características individuales. Esto último significa que los constituyentes son indistinguibles y el conjunto se presenta en una sola fase (sólida, líquida o gas) bien definida.
Una solución que contiene agua como solvente se llama solución acuosa.
Si se analiza una muestra de alguna solución puede apreciarse que en cualquier parte de ella su composición es constante. Entonces, reiterando, llamaremos solución o disolución a las mezclas homogéneas que se encuentran en fase líquida. Es decir, las mezclas homogéneas que se presentan en fase sólida, como las aleaciones (acero, bronce, latón) o las que se hallan en fase gaseosa (aire, humo, etc.) no se les conoce como disoluciones.
Las mezclas de gases, tales como la atmósfera, a veces también se consideran como soluciones. Las soluciones son distintas de los coloides y de las suspensiones en que las partículas del soluto son de tamaño molecular y están dispersas uniformemente entre las moléculas del solvente.
Las sales, los ácidos, y las bases se ionizan cuando se disuelven en el agua
Características de las soluciones (o disoluciones):
1. Sus componentes no pueden separarse por métodos físicos simples como decantación, filtración, centrifugación, etc.
2. Sus componentes sólo pueden separase por destilación, cristalización, cromatografía.
3. Los componentes de una solución son soluto y solvente.
Soluto es aquel componente que se encuentra en menor cantidad y es el que se disuelve. El soluto puede ser sólido, líquido o gas, como ocurre en las bebidas gaseosas, donde el dióxido de carbono se utiliza como gasificante de las bebidas. El azúcar se puede utilizar como un soluto disuelto en líquidos (agua).
Solvente es aquel componente que se encuentra en mayor cantidad y es el medio que disuelve al soluto. El solvente es aquella fase en que se encuentra la solución. Aunque un solvente puede ser un gas, líquido o sólido, el solvente más común es el agua.
4. En una disolución, tanto el soluto como el solvente interactúan a nivel de sus componentes más pequeños (moléculas, iones). Esto explica el carácter homogéneo de las soluciones y la imposibilidad de separar sus componentes por métodos mecánicos.
Las soluciones o disoluciones son mezclas homogéneas con un tamaño de partícula igual a un átomo (de 1 a 10 nanómetros), son traslúcidas, no sedimentan en reposo y no se pueden separar por filtración. Están formadas por un soluto y un solvente, el soluto es la sustancia que se encuentra en menor proporción, solvente es la sustancia que está en mayor proporción, una disolución preparada con 500 mililitros de alcohol en 2 litros de agua, el alcohol es el soluto y el agua es el solvente. Son disoluciones; el vino, un perfume.
Los coloides son mezclas que están entre las homogéneas y las heterogéneas, sus partículas son de 10 a 100 nanómetros de diámetro, no se ven a simple vista, no sedimentan en reposo y no se pueden separar por filtración, los coloides están formados por una fase dispersa y una fase dispersora, a diferencia de las disoluciones presentan el Efecto Tyndall, es decir al pasar un haz de luz la dispersan. Existen diferentes coloides, éstos se clasifican de acuerdo con la fase dispersa y la fase dispersora:
aerosol : nubes espuma: crema batida emulsión: mayonesa sol: jaleas espuma sólida: piedra pómez emulsión sólida: mantequilla
sol sólido: perla
Son ejemplos de coloides las gomitas, las nubes, la piedra pómez, los quesos.
Las suspensiones son mezclas heterogéneas, cuando están en reposo sedimentan, se pueden separar por filtración, son turbias, sus partículas se ven a simple vista. Son ejemplos de suspensiones, los antiácidos, el agua de horchata, los antibióticos en suspensión.
Soluciones (o disoluciones) químicas
Una solución (o disolución) es una mezcla de dos o más componentes, perfectamente homogénea ya que cada componente se mezcla íntimamente con el otro, de modo tal que pierden sus características individuales. Esto último significa que los constituyentes son indistinguibles y el conjunto se presenta en una sola fase (sólida, líquida o gas) bien definida.
Una solución que contiene agua como solvente se llama solución acuosa.
Si se analiza una muestra de alguna solución puede apreciarse que en cualquier parte de ella su composición es constante. Entonces, reiterando, llamaremos solución o disolución a las mezclas homogéneas que se encuentran en fase líquida. Es decir, las mezclas homogéneas que se presentan en fase sólida, como las aleaciones (acero, bronce, latón) o las que se hallan en fase gaseosa (aire, humo, etc.) no se les conoce como disoluciones.
Las mezclas de gases, tales como la atmósfera, a veces también se consideran como soluciones. Las soluciones son distintas de los coloides y de las suspensiones en que las partículas del soluto son de tamaño molecular y están dispersas uniformemente entre las moléculas del solvente.
Las sales, los ácidos, y las bases se ionizan cuando se disuelven en el agua
Características de las soluciones (o disoluciones):
1. Sus componentes no pueden separarse por métodos físicos simples como decantación, filtración, centrifugación, etc.
2. Sus componentes sólo pueden separase por destilación, cristalización, cromatografía.
3. Los componentes de una solución son soluto y solvente.
Soluto es aquel componente que se encuentra en menor cantidad y es el que se disuelve. El soluto puede ser sólido, líquido o gas, como ocurre en las bebidas gaseosas, donde el dióxido de carbono se utiliza como gasificante de las bebidas. El azúcar se puede utilizar como un soluto disuelto en líquidos (agua).
Solvente es aquel componente que se encuentra en mayor cantidad y es el medio que disuelve al soluto. El solvente es aquella fase en que se encuentra la solución. Aunque un solvente puede ser un gas, líquido o sólido, el solvente más común es el agua.
4. En una disolución, tanto el soluto como el solvente interactúan a nivel de sus componentes más pequeños (moléculas, iones). Esto explica el carácter homogéneo de las soluciones y la imposibilidad de separar sus componentes por métodos mecánicos.
Suspensiones químicas
Las suspensiones son mezclas heterogéneas formadas por un sólido en polvo o pequeñas partículas no solubles (fase dispersa) que se dispersan en un medio líquido (fase dispersante o dispersora). Cuando uno de los componentes es agua y los otros son sólidos suspendidos en la mezcla, son conocidas como suspensiones mecánicas. Las suspensiones se diferencian de los coloides o sistemas coloidales, principalmente en el tamaño de las partículas de la fase dispersa. Las partículas en las suspensiones son visibles a nivel macroscópico, es decir, a simple vista, y de los coloides a nivel microscópico, es decir con una lente de aumento. Además al reposar las fases de una suspensión se separan, mientras que las de un coloide no lo hacen. La suspensión es filtrable, mientras que el coloide no es filtrable.
Coloide
En física y química un coloide es un sistema fisicoquímico formado por dos o más fases, principalmente: una continua, normalmente fluida, y otra dispersa en forma de partículas; por lo general sólidas. La fase dispersa es la que se halla en menor proporción. Normalmente la fase continua es un líquido, pero pueden encontrarse coloides cuyos componentes se encuentran en otros estados de agregación.
El nombre de coloide proviene de la raíz griega kolas que significa «que puede pegarse». Este nombre que hace referencia a una de las principales propiedades de los coloides: su tendencia espontánea a agregar o formar coágulos.
Los coloides también afectan el punto de ebullición del agua y son contaminantes. Los coloides se diferencian de las suspensiones químicas, principalmente en el tamaño de las partículas de la fase dispersa. Las partículas en los coloides no son visibles directamente, son visibles a nivel microscópico (entre 1 nm y 1 µm), y en las suspensiones sí son visibles a nivel macroscópico (mayores a 1 µm). Además al reposar las fases de una suspensión se separan, mientras que las de un coloide no lo hacen. La suspensión es filtrable, mientras que el coloide no es filtrable.
SISTEMAS HOMOGENEOS Y HETEROGENEOS
Otra forma de clasificación de los sistemas, puede ser según el valor de sus propiedades características: se clasifican en Homogéneo y Heterogéneo.
Un sistema Homogéneo, es aquel sistema cuyas propiedades características tienen el mismo valor en todo el sistema. Tienen una sola fase y pueden tener uno o más componentes.
En cambio, un sistema Heterogéneo, es el sistema cuyas propiedades características tienen distinto valor en por lo menos dos puntos del sistema. Estos sistemas tienen más de una fase y pueden tener uno o más componentes.
Un sistema Homogéneo, es aquel sistema cuyas propiedades características tienen el mismo valor en todo el sistema. Tienen una sola fase y pueden tener uno o más componentes.
En cambio, un sistema Heterogéneo, es el sistema cuyas propiedades características tienen distinto valor en por lo menos dos puntos del sistema. Estos sistemas tienen más de una fase y pueden tener uno o más componentes.
PRESIÓN DE VAPOR
La Presión de Vapor de los Líquidos es una de las propiedades más adecuadas para el conocimiento de lo que es el estado liquido, esta propiedad se encuentra defendida como la presión del vapor que produce el equilibrio entre el vapor y el liquido.
Esto ocurre cuando un liquido se evapora dentro de un espacio de proporciones limitadas, por que en el momento que se da la vaporización aumenta el numero de moléculas en estado de vapor y provoca un aumento en la presión ejercida por el vapor. Esta presión se debe a los choques de las moléculas que lo forman contras las superficies que lo están limitando. Pero cuando estas moléculas gaseosas chocan contra la superficie del liquido queda influenciada por las fuerzas atractivas de las moléculas del liquido y quedan retenidas allí formando otra ves parte del liquido.
Esto ocurre cuando un liquido se evapora dentro de un espacio de proporciones limitadas, por que en el momento que se da la vaporización aumenta el numero de moléculas en estado de vapor y provoca un aumento en la presión ejercida por el vapor. Esta presión se debe a los choques de las moléculas que lo forman contras las superficies que lo están limitando. Pero cuando estas moléculas gaseosas chocan contra la superficie del liquido queda influenciada por las fuerzas atractivas de las moléculas del liquido y quedan retenidas allí formando otra ves parte del liquido.
LÍQUIDOS
Un líquido es un estado de la materia, al igual que otros estados como el sólido o gaseoso. Por lo general, los líquidos toman la forma del recipiente en el que son colocados y su volumen se mantendrá constante a lo largo del tiempo.
Movimiento de partículas de un líquido:
Al observar las moléculas de un líquido, vamos a tratar de encontrar una similitud estudiando los dos ejemplos extremos, tanto del sólido como del gas. Podemos situarlas a nivel de movimiento en una zona intermedia entre la quietud del sólido, y el caos o aleatoriedad de los gases.
Las partículas que componen los elementos en estado sólido suelen presentarse de manera ordenada, formando una estructura tridimensional (los cristales de sal), cuyas fuerzas entre partículas son lo suficientemente fuertes como para que el sólido no sea compresible, ni tampoco fluya y tome la forma de un recipiente. En el caso extremo, los gases mantienen las partículas mediante fuerzas tan pequeñas que no existe casi restricción alguna sobre el movimiento, por lo que tienen libertad total para llenar el espacio total del recipiente. Tanto la forma como el volumen de un gas varían en función del recipiente.
Las partículas que componen los líquidos se mueven de una manera intermedia entre el sólido y el gas. Podemos hablar tanto de moléculas como de átomos, dependiendo de la naturaleza química de la sustancia a estudiar. Sus características generales serán las mismas, independientemente de su composición, pero en cambio las fuerzas de atracción entre las moléculas, pueden ser mayores que las fuerzas de atracción entre átomos, y por tanto que el líquido fluya con menos facilidad.
Mediante el enfriamiento, es posible disminuir la energía cinética de las partículas del líquido, y como resultado, eventualmente obtendremos un cambio de estado del líquido a sólido. Igualmente, es posible realizar el ejemplo contrario aumentando la energía cinética por calentamiento. El resultado obtenido será un cambio de estado de líquido a gas. Por ejemplo, un experimento realizado con agua bajo una presión de una atmósfera, tiene como resultado el cambio de líquido a sólido a la temperatura de 0 °C, y el cambio de líquido a gaseoso a la temperatura de 100 °C.
Tensión superficial:
La tensión superficial puede definirse como una fina capa que aparece sobre la superficie de un líquido, que hace que se comporte como si tuviera una fina piel. La tensión superficial es la culpable de que objetos pequeños o insectos minúsculos puedan soportarse sobre la superficie del líquido y flotar sin hundirse. Este fenómeno está causado por la atracción de las moléculas del líquido. Normalmente, las distintas moléculas del líquido se atraen por igual, sin embargo en la superficie, esta fuerza tiende a ser mayor ya que la última capa de moléculas orienta sus electrones hacia el interior del líquido.
La tensión superficial también será la responsable de marcar el tamaño de las gotas del propio líquido al caer. El tamaño de una gota de lluvia está dictaminado por la tensión superficial. Cuanto mayor sea la tensión superficial, mayor será el tamaño de la gota.
Muchas veces nos hemos preguntado ¿por qué lavan los jabones?. La respuesta a esta pregunta la encontramos en la tensión superficial. Realmente los jabones no lavan, lo que la es la fuerza de arrastre del agua al pasar por la suciedad. El problema que encontramos es que muchas superficies son tan estrechas y delgadas que la tensión superficial del agua impide al líquido penetrar y arrastrar las manchas. El jabón, disminuye la tensión superficial, consiguiendo gotas de agua mucho más pequeñas que son capaces de penetrar y atravesar casi cualquier superficie, arrastrando consigo los materiales o manchas que pretendemos limpiar.
Viscosidad:
La viscosidad es una característica exclusiva de los líquidos, que mide la capacidad o resistencia de un líquido a fluir. Los líquidos que fluyen fácilmente, como el agua, tienen una viscosidad muy baja. En cambio, los líquidos con viscosidades altas, como la melaza o el aceite industrial, fluyen más lentamente y con más dificultad.
La viscosidad puede medirse a través de varios experimentos. Por ejemplo podemos tomar el tiempo que tarda el líquido en fluir a través de un tubo capilar, o también podemos dejar caer una bola de acero sobre un recipiente graduado y medir el tiempo que tarda en atravesar el líquido. Obviamente, cuanto mayor sea el tiempo de medida, mayor será la viscosidad del líquido.
La viscosidad a nivel molecular depende exclusivamente de las fuerzas de atracciones de las moléculas del líquido y en menor medida de la presencia de componentes estructurales. La temperatura, también es un factor que afecta en gran medida la viscosidad del líquido. Generalmente, a medida que aumenta la temperatura, disminuye la viscosidad. Esto se debe a que al aumentar la energía cinética de las partículas, las fuerzas de atracción infernales disminuyen.
Cohesión:
La cohesión también puede definirse como la fuerza de atracción que mantiene las moléculas unidas. Esta fuerza mantiene a los líquidos y los sólidos permitiendo la sustancia existir ocupando un volumen, mientras que en el caso de los gases, dicha fuerza es tan pequeña que la sustancia puede llegar a desperdigarse y disolverse en el ambiente.
La fuerza de cohesión es la que permite que dos gotas de agua puedan unirse para formar una gota mayor. Esta característica resulta muy notable cuando juntamos dos bolitas de mercurio.
Adherencia:
Se define adherencia como la atracción que manifiestan las moléculas de dos sustancias diferentes, por lo general entre un líquido y sólido. Generalmente las sustancias líquidas se adhieren a las sustancias sólidas, tal como el agua se adhiere al vidrio, el aceite se adhiere a la ropa, o la tinta de un bolígrafo se adhiere al papel.
Si la diferencia es mayor que la cohesión, el líquido se esparce sobre la superficie del sólido. Podemos decir que este fenómeno se conoce comúnmente como mojar. Por el contrario, si la cohesión es mayor que la adherencia, el líquido tendrá tendencia a mantener su forma, por lo que resbala y no moja. Un caso extremo, lo observamos si colocamos una gota de mercurio sobre un cristal. El Mercurio conservará su forma de gota, sin mojar.
Capilaridad:
Se conoce la capilaridad, como el fenómeno que permite a los líquidos ascender o descender dentro de un tubo de diámetro pequeño llamado capilar (Menos de 1 mm de diámetro). La capilaridad, se basa en la combinación de las fuerzas de cohesión y adhesión en combinación con la tensión superficial.
Gracias a esta característica se producen varios fenómenos naturales, como la absorción del agua por parte de las raíces de las plantas, o la distribución de la sabia a lo largo del tallo. También podemos encontrar este fenómeno dentro de la circulación sanguínea de nuestro cuerpo, no en vano, los vasos sanguíneos más pequeños se denominan capilares.
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