Química Analítica

 

En el análisis químico las distintas reacciones que tienen lugar en los procedimientos analíticos van a ocurrir mayormente en una disolución y con la intervención de reactivos que están disueltos en un solvente determinado. Por ello resulta importante conocer y saber utilizar los conceptos de lo que son las disoluciones y como se forman, los factores que afectan la solubilidad de las sustancias y la forma de expresar la concentración de las disoluciones.

 

Reafirmando conceptos: mezclas, sistemas dispersos.

Como ya vimos, cuando dos o más sustancias se mezclan entre sí, sin que tenga lugar una reacción química, se forma una mezcla. Las mezclas, son aquellos sistemas que no poseen composición química definida, es decir, que están formados por dos o más componentes, donde los mismos conservan sus propiedades características, mientras que las propiedades del sistema son variables y dependen de la relación de las cantidades en las que se encuentra cada uno de los componentes. Las mezclas, a su vez, se clasifican en homogéneas y heterogéneas.

Una mezcla es homogénea, cuando presenta las propiedades iguales en todos los puntos de su masa, y no se observa en la misma, superficies de discontinuidad, cuando se la examina al ultramicroscopio. Las mezclas homogéneas se conocen con el nombre de soluciones. Así, por ejemplo, la agitación prolongada en un vaso de precipitados de una porción de cloruro de sodio  con agua, dará lugar a la formación de una solución de cloruro de sodio en agua. Los sistemas heterogéneos se conocen también con el nombre de dispersiones, y se caracterizan por poseer propiedades diferentes cuando se consideran al menos dos puntos de su masa y además, presentan superficies de discontinuidad. Un ejemplo común de mezcla heterogénea, lo constituye un trozo de granito, claramente, se diferencian en el mismo sus componentes, cuarzo, feldespato y mica. Cada una de estas partes representa a sistemas homogéneos, con propiedades distintas, separadas entre sí, por límites bien definidos, conocidos con el nombre de interfase, mientras que cada una de estas porciones homogéneas se denominan fases. Resumiendo, es posible decir que los sistemas homogéneos son monofásicos (formados por una sola fase), mientras que los heterogéneos son polifásicos (dos o más fases).

Otro término importante a considerar es el de componente, denominándose así a cada una de las sustancias que constituyen una mezcla. El número de componentes que posee una sistema, es independiente de su homogeneidad o heterogeneidad. Existen sistemas heterogéneos de varias fases, formado por un solo componente, como ocurre cuando tenemos agua líquida en equilibrio con hielo y vapor de agua. Hay tres fases - sólida, líquida y gaseosa, pero solo un componente - agua. Por otro lado, existen sistemas homogéneos constituidos por numerosos componentes, por ejemplo, podemos disolver NaCl, NaNO3 y KNO3 en un vaso de precipitados con agua, se formará una solución homogénea y tendremos 4 componentes y una sola fase.

Un sistema disperso es aquél en el cual, una o más sustancias (fase dispersa) se encuentran distribuidas en el interior de otra (fase o medio dispersante), en forma de pequeñas partículas. Numerosos fenómenos de la naturaleza se relacionan con sistemas dispersos, especialmente con las disoluciones y con los sistemas coloidales, ambas de gran importancia en la Tecnología de Alimentos.
La clasificación de un sistema disperso, se basa en el tamaño de las partículas de la fase dispersa.
Es conveniente señalar que los límites entre los distintos sistemas dispersos no constituyen fronteras bien definidas, existiendo casos que se pueden clasificar en uno u otro tipo de sistema. Según el grado de división de las partículas los sistemas dispersos se clasifican en:

 

 

Dispersiones macroscópicas o groseras: son sistemas heterogéneos, las partículas dispersas se distinguen a simple vista son mayores a 50 mm (1mm = 10-6 m ). Por ejemplo: mezcla de arena y agua, granito, limaduras de hierro en azufre, etc.

 

Dispersiones finas: son sistemas heterogéneos visibles al microscopio, as partículas de las fase dispersa tienen dimensiones comprendidas entre 0,1 mm y 50 mm. A este tipo de dispersiones pertenecen las emulsiones y las suspensiones . Las emulsiones se caracterizan por poseer las fases dispersante y dispersa en estado líquido. Un ejemplo de estos sistemas es la mezcla de agua y aceite agitada vigorosamente. En las suspensiones, la fase dispersa es sólida, mientras que la fase dispersante puede ser líquida o gaseosa. En este tipo de dispersiones la separación de fases se opera con mayor dificultad que en las groseras.

 

Sistemas coloidales: en estas dispersiones el medio disperso solo es visible con el ultramicroscopio. Si bien son sistemas heterogéneos, marcan un limite entre los sistemas materiales heterogéneos y homogéneos. El tamaño de partículas de la fase dispersa se encuentra entre 0,001  y 0,1 mm.

 

Soluciones verdaderas: en estos sistemas las partículas dispersas son moléculas o iones, su tamaño es menor a 0.001 mm. No son visibles ni siquiera con ultramicroscopio, y son sistemas homogéneos.

 

Una comparación de las características de los sistemas dispersos se muestra en la siguiente tabla:

 

 

La dispersión de la luz se conoce como efecto Tyndall y permite distinguir fácilmente a las soluciones de los otros sistemas dispersos, como se muestra en la siguiente figura, donde un rayo láser es visible en un sistema coloidal pero no en la solución (recuerde que un rayo láser sólo es visible cuando se encuentra con un objeto).

 

DISOLUCIONES

Las disoluciones presentan las siguientes características:

Es una mezcla homogénea.
Las sustancias dispersas se encuentran en estado de división molecular o iónico.
No posee una composición cuantitativa definida.
Sus componentes sólo pueden separase mediante cambios de estado de agregación.

Las disoluciones se pueden clasificar teniendo en cuenta el estado físico en sólidas, líquidas y gaseosas. En Química Analítica las disoluciones líquidas son las más comunes.

Una disolución está compuesta por el soluto y el disolvente. El soluto es el componente que cambia el estado físico al formarse la disolución y el disolvente el que lo mantiene. Ejemplo: en una disolución de NaCl en agua, el soluto es el NaCl y el disolvente es el agua. Si todas las sustancias que forman la disolución mantienen su estado físico original, el soluto será entonces el componente que está en menor proporción.
 

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