Las Soluciones Químicas

Cuando una sustancia se disuelve en otra, se conoce a las dos sustancias, respectivamente, como el soluto y el disolvente. El soluto se disuelve debido a que las fuerzas de atracción que hay entre sus moléculas y las del disolvente son mayores que las existentes entre sus propias moléculas. Cuando se añade al agua una sustancia como el azúcar, empiezan a dejar sus cristales moléculas de azúcar para mezclarse con las de agua. Las sustancias iónicas, como las sales, se desintegran en iones positivos y negativos; la sal común, por ejemplo, se descompone en iones de sodio (Na+) y cloruro (Cl ).

El proceso de disolución no se produce todo en un solo sentido. En cualquier momento hay moléculas que entran en la solución y otras que salen de ella. Desde luego, hay más moléculas o iones disolviéndose que las o los que están volviendo a los cristales. Pero si existe suficiente soluto, se llega por último a una fase en la que el disolvente no puede contener más moléculas disueltas. En este punto, el cuerpo soluto y el que está en estado sólido establecen un equilibrio dinámico (el número de moléculas que se disuelven es igual que el de las que dejan la solución) y decimos que la solución está saturada. Para obtener cristales sólidos de una solución saturada sólo hace falta evaporar el disolvente, lo que reduce la cantidad saturada, obligando al sólido excedente a salir de la solución.

Una subida de temperatura aumenta generalmente tanto la velocidad de disolución como la cantidad de soluto que puede contener el disolvente. El enfriamiento produce el efecto opuesto, y si se enfría una solución saturada se forman cristales sólidos. Es posible, sin embargo, enfriar algunas soluciones saturadas sin que se produzca cristalización. Esto se traduce en la formación de una solución sobresaturada. En algunos aspectos, disolver una sustancia es como fundirla. Las moléculas o los iones de la solución se mezclan con moléculas líquidas, razón por la que se comportan como moléculas líquidas. Cuando una sustancia se funde, absorbe calor (calor latente de fusión). Y cuando algunas sustancias, como el cloruro amónico, se disuelven en agua, absorben también calor (menor que el calor latente de fusión).

En cambio, otras sustancias desprenden calor al disolverse; el hidróxido sódico, por ejemplo, y el ácido sulfúrico, desprenden gran cantidad de calor al disolverse en agua. Esto se debe a que produce cierta dosis de enlace químico entre las moléculas de esas sustancias y las del agua, con liberación de energía en forma de calor.
Líquidos y gases pueden también disolverse en líquidos. El alcohol, por ejemplo, se disuelve en agua y lo hacen también el oxígeno y el anhídrido carbónico.

A diferencia de sólidos y líquidos, los gases son menos solubles a temperaturas altas. Por esa razón se puede extraer un gas de una solución aumentando la temperatura. La reducción de presión libera también a un gas disuelto, como ocurre al abrir una botella de refresco con gas.

Los árboles obtienen el agua por ósmosis a través de sus raíces, cuya capa superficial es una membrana semipermeable, por la que pasa el agua hacia el contenido, más concentrado, de las células interiores. El agua asciende después por el árbol y se pierde finalmente en el aire por los diminutos poros de las hojas. Este proceso evita que las raíces queden empapadas de agua. Se puede demostrar el proceso de la ósmosis mediante este simple aparato (arriba derecha), consistente en un tubo invertido cerrado por una membrana semipermeable. El tubo contiene una solución (verde) y el vaso un disolvente (amarillo). La ósmosis hace que el disolvente pase por la membrana, elevando el nivel del líquido del tubo.