Solución concentrada: qué es, características, ejemplos
¿Qué es una solución concentrada?
Una solución concentrada es aquella que contiene una gran cantidad de soluto en relación con la cantidad que podría disolver. Al contrario, una solución diluida posee una baja concentración de soluto. Se puede preparar una solución diluida a partir de una solución concentrada agregándole solvente, o si fuera posible, extrayéndole soluto.
El concepto puede ser relativo, ya que lo que define una solución concentrada son los valores altos en alguna de sus propiedades; por ejemplo, una merengada de mantecado tiene una alta concentración de azúcar, lo cual se comprueba por su dulce sabor.
La concentración de soluto de una solución concentrada es cercana o igual a la existente en una solución saturada. La principal característica de una solución saturada es que no puede solubilizar una cantidad adicional de soluto a una temperatura determinada. Por lo tanto, la concentración del soluto en sus soluciones saturadas permanece constante.
La solubilidad, de la mayor parte de los solutos, se incrementa al aumentar la temperatura. De este modo se puede solubilizar una cantidad adicional de soluto en una solución saturada.
Luego al disminuir la temperatura, la concentración de soluto de la solución saturada queda aumentada. Hablándose es este caso de una solución sobresaturada.
Característica de una solución concentrada
La concentración de una solución, es decir, la relación entre la cantidad de un soluto y la cantidad de una solución o del solvente, se puede expresar en porcentaje de soluto en la solución (P/V o P/P).
También se puede expresar en moles del soluto por litro de solución (molaridad) y equivalentes de soluto por litro de solución (normalidad).
Asimismo, es frecuente expresar la concentración de una solución en moles de soluto por kilogramo del solvente (molalidad) o expresarla en moles de un soluto en relación a los moles totales de la solución (fracción molar). En las soluciones diluidas es común encontrar la concentración de una solución en p.p.m. (partes por millón).
Cualquiera que sea la forma de expresión de la concentración de una solución, una solución concentrada tiene una alta proporción del soluto, en este caso expresada como masa, en relación a la masa o volumen de la solución o del solvente. Siendo esta concentración igual a la solubilidad del soluto en el solvente o muy cercana a su valor.
Propiedades coligativas de las soluciones
Son un conjunto de propiedades de las soluciones que depende del número de partículas en la solución independientemente de su tipo.
Las propiedades coligativas no discriminan entre las características de las partículas, si son átomos de sodio, cloro, glucosa, etc. Lo importante es su número.
Debido a este hecho, se hizo necesario crear una manera distinta de expresar la concentración de una solución que se relacione con las llamadas propiedades coligativas. En respuesta a esto, se crearon las expresiones osmolaridad y osmolalidad.
Osmolaridad y osmolalidad
La osmolaridad se relaciona con la molaridad de la solución y la osmolalidad con su molalidad.
Las unidades de osmolaridad son osm/L de solución o mosm/L de solución. Mientras que las unidades de osmolalidad son osm/kg de agua o mosm/kg de agua.
Osmolaridad = mvg
m = molaridad de la solución.
v = número de partículas en que se disocia un compuesto en solución acuosa. Por ejemplo: para el NaCl, v tiene un valor de 2; para el CaCl2, v tiene un valor de 3 y para la glucosa, compuesto no electrolítico que no se disocia, v tiene un valor de 1.
g = coeficiente osmótico, factor de corrección por la interacción de las partículas cargadas eléctricamente en solución. Este factor de corrección tiene un valor cercano a 1 para las soluciones diluidas y va tendiendo a cero a medida que aumenta la molaridad del compuesto electrolítico.
A continuación se mencionan las propiedades coligativas, las cuales permiten determinar qué tanto está concentrada una solución.
Abatimiento de la presión de vapor
Al calentarse el agua se evapora y el vapor formado ejerce una presión. A medida que se agrega soluto disminuye la presión de vapor.
Por lo tanto, las soluciones concentradas tienen una presión de vapor baja. La explicación es que las moléculas de soluto desplazan a las moléculas de agua en la interfase agua-aire.
Descenso del punto crioscópico
A medida que aumenta la osmolaridad de una solución disminuye la temperatura a la cual se congela la solución acuosa. Si la temperatura de congelación del agua pura es 0º C, la temperatura de congelación de una solución acuosa concentrada se hace menor a ese valor.
Elevación del punto de ebullición
De acuerdo a Ley de Raoult, la elevación del punto de ebullición del solvente puro es directamente proporcional a la molaridad de la solución que se origina por la adición de soluto. Por lo tanto, las soluciones concentradas tienen un punto de ebullición más elevado que el agua.
Presión osmótica
Se tienen dos compartimientos con diferentes concentraciones, separados por una membrana que deja pasar el agua, pero que restringe el paso de las partículas de soluto.
El agua va a fluir desde la solución que tiene menor concentración de soluto hacia la solución que tiene mayor concentración de soluto.
Este flujo neto de agua va a ir desapareciendo a medida que el agua acumulada en el compartimiento con la mayor concentración genera una presión hidrostática que se opone al flujo de agua hacia este compartimiento.
El flujo de agua por ósmosis generalmente ocurre hacia las soluciones concentradas.
Diferencias entre solución concentrada y solución diluida
-Las soluciones concentradas tienen una proporción alta de soluto en relación al volumen o masa de solución. Las soluciones diluidas tienen una proporción baja de soluto en relación al volumen o masa de la solución.
-Tienen una molaridad, molalidad y normalidad mayores a las que presentan las soluciones diluidas.
-El punto de congelación de las soluciones concentradas es más bajo que el de las soluciones diluidas; es decir, se congelan a temperaturas más frías.
-Una solución concentrada tiene menor presión de vapor que una solución diluida.
-Las soluciones concentradas tienen un punto de ebullición más elevado que el que presentan las soluciones diluidas.
-Puestas en contacto a través de una membrana semipermeable, el agua va a fluir desde las soluciones diluidas hacia las soluciones concentradas.
Ejemplos de soluciones
Concentradas
-La miel es una solución saturada de azúcar. Es común observar la ocurrencia de la recristalización del azúcar, evidenciado en las tapas de los recipientes que contienen la miel.
-El agua de mar que presenta una alta concentración de diversas sales.
-La orina proveniente de personas con una deshidratación severa.
-El agua carbonada es una solución saturada de dióxido de carbono.
Diluidas
-La orina de una persona con una ingesta excesiva de agua.
-El sudor suele ser de baja osmolaridad.
-Muchos fármacos suministrados en forma de solución tienen una concentración baja.
Referencias
- Wikipedia. Concentración. Recuperado de: es.wikipedia.org
- Falst L. Concentration of Solutions: Definition & Levels. Study. Recuperado de: study.com
- Aqueous Solutions – Molarity. Recuperado de: chem.ucla.edu
- Whitten, Davis, Peck & Stanley. (2008). Química. (8va ed.). CENGAGE Learning.