Mezcla homogénea o disolución

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Una mezcla homogénea, también conocida como disolución, es una combinación de dos o más sustancias que se distribuyen uniformemente en toda la mezcla. Un ejemplo común de mezcla homogénea es el agua salada, donde la sal se disuelve completamente en el agua. En una disolución, las sustancias que forman la mezcla se conocen como soluto y solvente. El soluto es la sustancia que se disuelve, mientras que el solvente es la sustancia que disuelve al soluto. En el caso de una disolución de sal en agua, el agua es el solvente y la sal es el soluto. La disolución, como proceso, ocurre cuando el soluto se dispersa a nivel molecular o iónico en el solvente.

Figura 1. La filtración molecular y la ultrafiltración usan filtros con poros extremadamente pequeños para separar partículas diminutas, logrando purificar mezclas homogéneas con gran precisión. En el caso del agua ultrapura, se eliminan minerales y compuestos que aportan sabor, resultando en agua insípida, ideal para aplicaciones industriales, farmacéuticas y científicas donde la pureza es crucial.

Las disoluciones pueden clasificarse según el estado físico de los componentes que las conforman. En una disolución líquida en líquido, ambos componentes son líquidos, como en el caso del alcohol y el agua, donde el alcohol se disuelve completamente en el agua formando una mezcla homogénea. Un ejemplo de disolución sólida en líquido es la disolución de azúcar en agua, en la que el azúcar se disuelve en el agua formando una solución. En una disolución de gas en líquido, como el caso del dióxido de carbono disuelto en agua para formar agua carbonatada, el gas se dispersa uniformemente en el líquido. También existen disoluciones sólidas en sólido, como las aleaciones, donde los metales se mezclan para formar un material homogéneo, como el bronce, que es una disolución sólida de cobre y estaño. Las disoluciones líquidas en gas son menos comunes, pero un ejemplo sería el aire húmedo, en el que pequeñas cantidades de agua se encuentran dispersas en el aire. Finalmente, las disoluciones de gas en gas, como el aire, son siempre homogéneas, ya que los gases se mezclan completamente a nivel molecular, como el oxígeno y el nitrógeno en la atmósfera.

Figura 2. La cromatografía es una técnica que separa componentes de una mezcla usando una fase móvil y una fase estacionaria. Cada componente interactúa de forma distinta con la fase estacionaria, desplazándose a diferentes velocidades. Esto permite su separación, análisis y purificación en mezclas complejas, siendo esencial en química, farmacéutica y ciencias ambientales.

Figura 3. La evaporación separa mezclas homogéneas al eliminar el solvente volátil mediante calor, transformándolo en vapor y dejando el soluto con punto de ebullición más alto. Es útil para obtener sustancias puras, como la sal del agua de mar, ya que al reducir el solvente, algunos solutos precipitan. Es un método sencillo y eficiente para purificación y separación.

Las disoluciones tienen varias propiedades que pueden ser descritas según el comportamiento de las sustancias involucradas. Entre estas propiedades se encuentran las propiedades organolépticas, que son aquellas que se pueden percibir mediante los sentidos, como el sabor, el olor, el color y la textura de la disolución. Además, las propiedades coligativas son aquellas que dependen de la cantidad de partículas de soluto en la disolución y no de la naturaleza de esas partículas. Un ejemplo de propiedades coligativas son la disminución de la presión de vapor, el aumento de la ebullición y la disminución del punto de congelación. Las propiedades físicas de una disolución incluyen características como el punto de ebullición, el punto de congelación, la densidad y la viscosidad, mientras que las propiedades químicas están relacionadas con la reactividad de los componentes de la disolución, como la capacidad de un soluto para reaccionar con otras sustancias.

Figura 4. La destilación separa mezclas aprovechando diferencias en los puntos de ebullición, evaporando y condensando el componente más volátil. Aunque no siempre logra una purificación total, se mejora con columnas de fraccionamiento para separar compuestos con puntos cercanos. Es fundamental en industrias químicas, petroquímicas y alimentarias para obtener sustancias puras de mezclas líquidas complejas.

El comportamiento de las disoluciones también puede ser influenciado por el tipo de concentración del soluto. Una disolución ideal o de baja concentración de soluto es aquella en la que la cantidad de soluto disuelto es baja en comparación con la cantidad de solvente, y el comportamiento de la disolución sigue las leyes de Raoult, en las que las propiedades coligativas dependen de la concentración de las partículas de soluto. Para preparar disoluciones de diferentes concentraciones, se pueden utilizar procesos como la destilación, que separa los componentes de una mezcla según sus diferentes puntos de ebullición, o la evaporación, en la que un líquido se convierte en vapor, dejando atrás los solutos. La ebullición es un proceso que implica la conversión de un líquido en gas cuando su temperatura alcanza el punto de ebullición.

El agua es el solvente más común debido a su capacidad para disolver una gran cantidad de sustancias, tanto iónicas como moleculares. La solvatación es el proceso en el que las moléculas del solvente rodean y estabilizan a las partículas del soluto, facilitando su disolución. En el caso de los solutos iónicos, como el cloruro de sodio, el agua disuelve el soluto separando los iones positivos y negativos, mientras que en los solutos moleculares, el agua interactúa con los grupos polares de la molécula para disolverla

Referencias

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