Soluciones: Definición, tipos y ejemplos

Definición de solución

¿Qué es una solución en la ciencia? Una solución, en ciencia, se refiere a un tipo de mezcla que involucra dos o más sustancias. Específicamente, la definición de solución se refiere a un tipo de mezcla homogénea, es decir, una mezcla que tiene una composición uniforme y sus componentes individuales no se pueden distinguir. Esto se diferencia de una mezcla heterogénea, en la que los componentes individuales se pueden identificar visualmente.

Las soluciones generalmente se refieren a mezclas líquidas, pero también pueden involucrar mezclas de gases o sólidos. Para crear una solución se necesitan dos componentes: un disolvente y un soluto. El disolvente es el medio en el que se disolverán otras sustancias y suele constituir un porcentaje mayor de la mezcla. El soluto es la sustancia (o sustancias) que se disolverá en el disolvente. Por ejemplo, si mezclas una solución de 70% de etanol y 30% de agua, el etanol sería el solvente y el agua sería el soluto. Si disuelve un poco de sal de mesa en un vaso de agua, el agua actuará como disolvente, mientras que la sal actuará como soluto. El agua salada que se crea es una solución.

Ejemplos de soluciones

Hay muchos ejemplos de soluciones que encontramos o creamos en nuestra vida cotidiana. Algunos ejemplos de soluciones incluyen:

• Refrescos: la mayoría de los refrescos son mezclas de muchos ingredientes, como azúcar, colorantes alimentarios, saborizantes e incluso dióxido de carbono (para las burbujas). El disolvente de estos ingredientes (o sustratos) es el agua.
• Agua de mar: si bien podemos considerar el agua de mar simplemente como agua, en realidad es una solución que consta de varias sales, como cloruro de sodio y cloruro de magnesio. Estas sales son compuestos iónicos que se disuelven en agua (un disolvente polar) disociandose en cationes y aniones. Por ejemplo, cuando el cloruro de sodio (NaCl) se disuelve en agua, sus moléculas se disocian en cationes Na+ y aniones Cl- que flotan libremente en el disolvente (agua).
• Aire: el aire es una solución gaseosa, compuesta de muchos gases mezclados diferentes, incluidos nitrógeno, oxígeno y dióxido de carbono.
• Aleaciones metálicas: las aleaciones como el acero y el latón pueden parecer metales simples, pero en realidad son soluciones sólidas que consisten en un metal mezclado con otros metales o productos químicos. Por ejemplo, el latón es una solución sólida de los metales cobre y zinc.

El factor clave que diferencia una solución de muchos otros tipos de mezclas es que es una mezcla homogénea. Tomemos como ejemplo los refrescos. Sus componentes individuales, como el azúcar o los aromas, no se pueden identificar fácilmente. Simplemente aparece como un líquido uniforme, que es lo que la clasifica como una mezcla homogénea.

Tipos de soluciones

Según el estado de la materia del disolvente y el soluto en una solución, se puede clasificar en varios tipos. Por ejemplo, una solución sólido/sólido implicaría una mezcla de dos o más compuestos sólidos en una solución, mientras que las soluciones líquido/gas implicarían mezclar un gas y un líquido (dos estados diferentes de la materia) para formar una solución. Examinemos estos diferentes tipos de soluciones y analicemos algunos ejemplos bien conocidos de cada tipo.

Soluciones sólidas

Las soluciones sólidas generalmente implican fundir dos o más sólidos a altas temperaturas, mezclarlos y luego dejarlos enfriar y solidificar. Ejemplos de soluciones sólidas incluyen:

• Latón: una solución sólida (aleación de metal) que contiene cobre y zinc.
• Bronce: una aleación de metal, es decir, una solución sólida de estaño y cobre.
• Plata esterlina: una aleación de metal, es decir, una solución sólida de plata y cobre.

Soluciones líquidas

Las soluciones líquidas implican una mezcla de dos o más líquidos miscibles (es decir, líquidos que pueden disolverse entre sí). Ejemplos incluyen:

• Vinagre: una solución de agua y ácido acético.
• Desinfectantes de manos: una solución que consiste principalmente en etanol mezclado con agua.
• Anticongelante: una mezcla de agua y etilenglicol.

Soluciones de gas

Las soluciones gaseosas implican una mezcla de dos o más sustancias en estado gaseoso. Ejemplos incluyen:

• Aire: el aire de nuestra atmósfera es una solución de múltiples gases, principalmente nitrógeno y oxígeno.
• Gas natural: una solución de diversos compuestos orgánicos gaseosos, a saber, metano, etano, butano y propano.

Soluciones combinadas de sólidos, líquidos y gases

Aparte de las soluciones en las que tanto el soluto como el disolvente estaban en el mismo estado de la materia (sólidos, líquidos o gases), existen muchas soluciones que implican mezclar compuestos que existen en diferentes estados de la materia. Ejemplos de este tipo de soluciones son:

• Soluciones líquido-sólido: muchas bebidas, como las bebidas deportivas, son soluciones de sólidos como azúcar, saborizantes y colorantes disueltos en un disolvente líquido: el agua.
• Soluciones de gas líquido: las bebidas como los refrescos también son soluciones de líquido/gas porque el dióxido de carbono (un gas) se disuelve en la bebida líquida para darle una clara efervescencia.
• Soluciones de gas sólido: el platino metálico absorbe fácilmente el gas hidrógeno, formando una solución de gas metálico.

Soluciones, suspensiones y coloides.

Ya hemos analizado las soluciones, que implican mezclar dos sustancias que pueden disolverse para formar una mezcla homogénea. Cuando dos sustancias se mezclan para formar una mezcla heterogénea se pueden clasificar en dos tipos:

• Suspensión: una suspensión es una mezcla heterogénea en la que la sustancia agregada se sedimenta y se separa de la mezcla con el tiempo. Un ejemplo de suspensión es una mezcla de arena y agua. La arena no se puede disolver en agua, por lo que inicialmente tendrás un líquido turbio en el que podrás observar los granos de arena flotando en el agua. Debido a que los granos de arena son relativamente grandes, con el tiempo la gravedad atrae las partículas hacia abajo y deposita toda la arena en el fondo del recipiente. Por eso esta mezcla heterogénea es una suspensión.
• Coloide: un coloide es una mezcla heterogénea que incluye partículas que no se separan en capas individuales con el tiempo debido a la gravedad. Esto se debe a que las partículas de un coloide suelen ser más pequeñas que las de una suspensión. Un ejemplo de coloide es la leche. Las proteínas y grasas sólidas no se disuelven en el agua de la leche. Sin embargo, incluso después de un tiempo, la leche no se separa naturalmente en sus componentes sólidos y agua y sigue siendo una mezcla relativamente consistente.

Resumen de la lección

Una solución es una mezcla homogénea que consta de uno o más solutos disueltos en un disolvente. Algunos ejemplos comunes de soluciones incluyen:

• refrescos
• Agua de mar
• Aire
• Aleaciones de metales

Todos ellos son homogéneos porque no podemos diferenciar visiblemente sus componentes individuales. Cuando un compuesto iónico se disuelve en un disolvente, se disocia en cationes y aniones. Según el estado de la materia del soluto y del disolvente, una solución se puede clasificar en:

• Solución sólido-sólido, por ejemplo, bronce
• Solución líquido-líquido, por ejemplo, desinfectante para manos
• Solución de gas-gas, por ejemplo, aire
• Solución sólido-líquido (p. ej., bebidas deportivas)
• Solución líquido-gas (p. ej., refrescos)
• Solución gas-sólida: por ejemplo, gas hidrógeno y platino

Las mezclas que no son homogéneas se denominan mezclas heterogéneas. Si una mezcla heterogénea se separa en capas individuales con el tiempo, se trata de una suspensión (p. ej., arena mezclada con agua); si no se separa es un coloide (p. ej., leche).