Soluciones Químicas: Definición y Componentes
Una solución es un sistema material homogéneo formado por dos o más sustancias. La sustancia menos abundante recibe el nombre de soluto y la sustancia más abundante el nombre de solvente (o disolvente). El estado de agregación del solvente determina si la solución es sólida, líquida o gaseosa.
SOLUCIÓN = SOLUTO + SOLVENTE
La formación de una solución no se produce por una reacción química, sino únicamente por un proceso físico. Puede existir en cualquiera de los tres estados de la materia, aunque las más comunes son las líquidas, en las que el agua actúa como solvente.
El Agua como Solvente Universal (Soluciones Acuosas)
El agua es descrita muchas veces como el solvente universal porque disuelve gran parte de las sustancias conocidas. Esto se debe a las características particulares que posee su molécula (polaridad).
Al disolver un soluto en agua, las moléculas de agua rodean al soluto, formándose una solución acuosa (ac).
Al proceso de disolución se le llama solvatación. Si el solvente es agua, el proceso se denomina hidratación. En este proceso, las moléculas de agua rodean los iones de la sustancia iónica que se disuelve (interacción ion-dipolo).
Cuando se disuelve un soluto que no es iónico en agua, las moléculas de agua rodean al soluto mediante enlaces de hidrógeno (o puentes de hidrógeno), formándose también una solución acuosa.
Concentración de las Soluciones
La concentración de una solución expresa la masa o la cantidad química de soluto presente en una masa o volumen dado de solución.
Los términos concentrado y diluido son meramente expresiones relativas que no proporcionan una indicación de la masa o cantidad química exacta del soluto presente. Por lo tanto, se necesitan métodos cuantitativos exactos para expresar la concentración.
Métodos Cuantitativos de Concentración
- Porcentaje (m/m – m/v – v/v)
- Molaridad (M o mol/L)
- Gramo por litro (g/L)
Preparación de Soluciones por Disolución
Se determina el valor de la masa del soluto equivalente a la cantidad química que se requerirá para disolverse en el volumen de solvente hasta alcanzar el volumen de solución pedido para una concentración dada. Esta concentración está dada comúnmente en mol/L (Molaridad).
Preparación de Soluciones por Dilución
La dilución consiste en añadir mayor cantidad de solvente a una porción de una solución concentrada, de modo que su concentración final sea menor. Se debe conocer previamente la cantidad química de soluto requerida y el volumen de la solución concentrada que contendrá esta cantidad.
Nomenclatura de Compuestos Inorgánicos
Óxidos
Son compuestos binarios, es decir, sustancias formadas por la unión química de dos elementos diferentes. En el caso de los óxidos, están formados por el oxígeno y por otro elemento, que puede ser metal o no metal. Esto diferencia dos tipos de óxidos:
- Óxidos Básicos: Metal + Oxígeno
- Óxidos Ácidos (Anhídridos): No metal + Oxígeno
Para la formulación de óxidos, los números de oxidación (valores de arriba) se intercambian y pasan a ser subíndices del otro elemento.
Sistemas de Nomenclatura para Óxidos
- Nomenclatura Sistemática: Prefijo + “óxido de” + prefijo + elemento.
- Nomenclatura Stock: “Óxido de” + elemento + (Nº de oxidación del elemento, en números romanos).
Hidruros Metálicos
Combinación de Metal + Hidrógeno.
Se nombra “hidruro de + metal” (aplicando las características de cada nomenclatura: sistemática, stock o tradicional).
Hidrácidos
Combinación de No metal + Hidrógeno.
Se nombra:
- “No metal + uro de hidrógeno” (cuando se encuentra en estado gaseoso o puro).
- “Ácido…hídrico” (cuando se encuentra en solución acuosa).
Ácidos Oxoácidos (Oxiácidos)
Combinación de Hidrógeno + No metal + Oxígeno.
Se nombra “ácido + palabra formada por una raíz referida al nombre del no metal con la terminación que corresponda según el número de oxidación del mismo”:
- Menor número de oxidación del no metal: terminación OSO.
- Mayor número de oxidación del no metal: terminación ICO.
Reglas Prácticas de Formulación
Como regla práctica en la fórmula de los oxoácidos, si el no metal:
- Tiene número de oxidación impar, la atomicidad del H es 1.
- Tiene número de oxidación par, la atomicidad del H es 2.
- Es fósforo o boro, la atomicidad del H es 3.
Teniendo en cuenta que el número de oxidación del elemento oxígeno es siempre -2, es posible formular los oxoácidos como:
Donde se representa con:
- nM: el símbolo químico del no metal.
- a: la atomicidad del elemento hidrógeno.
- b: la atomicidad del elemento oxígeno.
- +x: el número de oxidación del no metal.
Considerando las reglas mencionadas y conociendo el nombre del ácido, se determina primero el valor de x, luego el valor de a y por último se calcula el valor de b mediante la siguiente ecuación:
Hidróxidos (Bases)
Son compuestos inorgánicos que se caracterizan por presentar el grupo –OH (hidroxilo).
Su fórmula general es: M(OH)n
Donde M es un metal y n es la valencia del mismo.
Un compuesto se identifica como hidróxido cuando en su fórmula aparece el grupo –OH unido a un metal.
Sistemas de Nomenclatura para Hidróxidos
- Nomenclatura Sistemática: “Prefijo + hidróxido de + metal”.
- Nomenclatura Stock: “Hidróxido de metal + (Nº romano)”.
Sales Binarias
Son compuestos químicos formados por la unión de un metal y un no metal.
Sistemas de Nomenclatura para Sales
- Nomenclatura Sistemática: “Prefijo + no metal con sufijo uro + de + nombre del elemento metálico”.
- Nomenclatura Stock: Se nombra el anión con terminación uro y luego el catión. Si el metal tiene distintas valencias, esta se escribe al lado con números romanos entre paréntesis.
Pasos para Formular una Sal Binaria
- Escribir el símbolo del metal y del no metal.
- Determinar la valencia de cada uno.
- Cruzar las valencias para saber cuántos átomos de cada elemento se necesitan.