Solubilidad, Saturación y Tipos de Sustancias: Conceptos Clave

Solubilidad y Saturación

El proceso de disolución de un soluto en un disolvente se ve favorecido por la fragmentación de los sólidos y por la variación de la temperatura (T⁰). En general, la solubilidad de un sólido en un líquido aumenta con la temperatura; a mayor temperatura, mayor solubilidad. La solubilidad de los gases en líquidos disminuye a medida que la temperatura aumenta. La solubilidad de una sustancia pura en agua se define como la cantidad máxima de soluto, expresada en gramos, que se disuelve en 100 g de agua (H₂O) a una temperatura dada.

Tipos de Disoluciones

Según la proporción de soluto y de disolvente, las disoluciones se clasifican en:

• Disoluciones diluidas: Cuando la cantidad de soluto es pequeña comparada con el valor de su solubilidad. Ejemplo: el típico manchado, una gota de café en leche.
• Disolución concentrada: Disoluciones en las que la cantidad de soluto está próxima al valor de su solubilidad. Ejemplo: leche con Nesquik, 18 g de Nesquik en 20 g de leche.
• Disolución saturada: Disolución que no admite más cantidad de soluto. Ejemplo: si la solubilidad es de 20 g y se echan 22 g, se forma una mezcla heterogénea.

Sustancias Puras y Mezclas

Una sustancia pura es un tipo de materia que no puede descomponerse en otras más simples por métodos físicos, pero sí por métodos químicos. Se caracteriza porque su composición es fija. Ejemplos: agua, sal, hierro, mercurio.

Tipos de Sustancias Puras

• Elemento: Es un tipo de sustancia pura que no puede descomponerse en sustancias más sencillas por métodos químicos.
• Compuesto: Es un tipo de sustancia pura que puede descomponerse por métodos químicos en otras sustancias más sencillas.

Una mezcla es un tipo de materia formada por dos o más sustancias puras que no reaccionan entre sí y pueden separarse por métodos físicos. Su composición no es fija.

Tipos de Mezclas

• Mezcla homogénea: Aquellas en las que no podemos distinguir sus componentes a simple vista o con un microscopio. Ejemplos: aire, acero, agua de mar.
• Mezcla heterogénea: Es una mezcla en la que sí diferenciamos a simple vista o con un microscopio las distintas sustancias. Ejemplos: granito, agua y arena, zumo.

Clasificación de las Sustancias Puras según su Enlace

Las sustancias puras están formadas por átomos y se pueden diferenciar en:

• Sustancias atómicas: Gases nobles, metales y algunos no metales. Ejemplo: helio.
• Sustancias moleculares: La mayoría de las sustancias puras. Su unidad fundamental es la molécula. Una molécula es un agregado de al menos dos átomos del mismo o diferentes elementos que se mantienen unidos por enlace químico. Ejemplos: agua, dióxido de carbono y ozono.
• Sustancias iónicas: Están formadas por su unidad elemental, los iones. Un ion es un átomo que ha ganado o perdido electrones. Los compuestos iónicos están formados por elementos metálicos y no metálicos. Ejemplo: cloruro de sodio.

Diluciones Seriadas

Se utilizan cuando necesitamos cantidades muy pequeñas de una sustancia, como en medicamentos para niños prematuros. Preparamos una disolución madre y, a partir de ella, soluciones seriadas progresivamente. Para ello, se prepara una batería de tubos en la que cada tubo funciona como una disolución madre del siguiente. Las más utilizadas son aquellas en las que siempre diluimos dos veces cada tubo (1/2), dividimos por 10 cada tubo (1/10) o por 100 (1/100). En las disoluciones seriadas, la dilución final será el producto de todas las realizadas.

M = g soluto / (V(l) * Mm)

Diluciones

Es un proceso que se realiza en el laboratorio por el cual añadimos más disolvente a una disolución de concentración determinada para obtener disoluciones de menor concentración.

V_M * C_M = V_H * C_H

Volumen madre * Concentración madre = Volumen hija * Concentración hija

Masa Molar

La masa molar de una sustancia es la masa de un mol de dicha sustancia expresada en gramos. Su unidad es g/mol.

Ejemplo: Na (23 u) - 23 g/mol

Número de moles = m (g) / Mm (g/mol)

a = ^b/_c ; b = a * c ; c = ^b/_a

1 mol = 1,25 mol

Ejemplos de Sustancias y Mezclas

• Agua y aceite: Mezcla heterogénea
• Granito: Mezcla heterogénea
• Acero: Mezcla homogénea
• Agua pura: Sustancia pura, compuesto molecular
• H₂SO₄: Sustancia pura, compuesto molecular
• He: Sustancia pura, elemento atómico
• O₂: Sustancia pura, elemento molecular (Ozono)
• Sacarosa: Sustancia pura, compuesto molecular (enlace covalente)
• Cloruro sódico: Sustancia pura, compuesto iónico (enlace iónico)
• Unión entre átomos de hierro: Enlace metálico

Características de las Moléculas con Enlace Metálico

Los átomos se ordenan en estructuras semejantes a una red cristalina de gran tamaño y los electrones forman una especie de nube alrededor de ellos.

• Cl₂, I₂, Br₂, O₃: Sustancia pura, elemento molecular
• CO, Fe₂, NaOH: Sustancia pura, compuesto molecular
• Na: Sustancia pura, elemento atómico
• Cristal iónico: Sustancia pura
• Vino, agua de mar, gasolina, pasta de dientes, refresco: Mezcla homogénea
• Cu: Sustancia pura, cristal atómico
• Té: Sustancia pura, elemento atómico

Disoluciones

Una disolución es la mezcla homogénea de dos o más sustancias. La disolución más sencilla está formada por la mezcla de dos componentes: el componente en mayor proporción se llama disolvente y el componente en menor proporción se llama soluto. Las disoluciones se nombran citando en primer lugar el soluto y en segundo lugar el disolvente. Ejemplo: sal en agua. Cuando se trata de soluto y disolventes sólidos, se suele emplear el término de mezcla homogénea (no se pueden distinguir sus componentes) en lugar del término disolución, que se reserva para mezclas de sólido y líquido o líquido y líquido.

Disolventes Comunes en Farmacia

• Agua purificada: Este es el disolvente más utilizado en farmacia. Es insípida, inodora, incolora, no presenta actividad farmacológica y no es irritante. Descrita en la RFE.
• Etanol o alcohol etílico: El alcohol de 96 ºC, también llamado alcohol de 95 ºC o alcohol oficinal, es el más usado en la formulación magistral. Es miscible con agua y otros alcoholes, y es un excipiente de declaración obligatoria. El alcohol absoluto de 99 % es muy higroscópico y no se utiliza. El de 70 ºC es el de mayor poder antiséptico.
• Isopropanol: Este disolvente es tóxico por vía oral y solo se usa por vía tópica.
• Glicerina: Producto muy viscoso que le da consistencia a las disoluciones y es miscible con agua y etanol. También es un conservante no tóxico por vía oral.
• Propilenglicol: Producto que se mezcla con agua, acetona, etanol y glicerina para utilizarse en alimentación y cosméticos.
• Polietilenglicoles: Polímeros de agua y óxido de etileno. Son higroscópicos, solubles en agua, alcohol, glicerina y acetona.
• Sorbitol: Líquido incoloro de consistencia semejante a la glicerina que posee sabor dulce y se usa como edulcorante. Es miscible con agua y alcohol.
• Dimetilsulfóxido: Este disolvente se usa para disolver sustancias insolubles en agua. Solo se emplea para uso externo.

Concentración de las Disoluciones

La concentración expresa cuantitativamente la proporción de soluto en la disolución. La disolución expresada en porcentaje parte de que la cantidad total de la disolución son 100 partes y la cantidad de soluto es una porción de ellas (parte de soluto en 100 partes de disolución). Se representa con el símbolo %.