¿Qué es una solución saturada?
Una solución saturada es una solución química que contiene el máximo de concentración de soluto disuelto en un solvente. Es considerada un estado de equilibrio dinámico donde las velocidades en que el solvente disuelve el soluto y la velocidad de recristalización son iguales.
El soluto adicional no se disolverá en una solución saturada y aparecerá en una fase distinta, ya sea un precipitado, si es un sólido en líquido, o una efervescencia, si es un gas en un líquido.
En la imagen se ven ejemplos de soluciones. A medida que se pone más oscuro el precipitado, es porque comienza el punto de saturación. El punto de máxima concentración de un soluto en un solvente se conoce como punto de saturación.
Factores que afectan la saturación
La cantidad de soluto que puede ser disuelto en un solvente va a depender de diferentes factores, entre ellos, los más importantes son:
Temperatura
La solubilidad se incrementa con la temperatura. Por ejemplo, se puede disolver mayor cantidad de sal en agua caliente que en agua fría.
Sin embargo, puede haber excepciones, por ejemplo, la solubilidad de los gases en agua disminuye al incrementar la temperatura. En este caso, las moléculas de soluto reciben energía cinética al calentarse, lo que facilita su escape.
Presión
El incremento de presión puede forzar la disolución de soluto. Esto es comúnmente utilizado para disolver gases en líquidos.
Composición química
La naturaleza del soluto y del solvente, y la presencia de otros compuestos químicos en la solución, afectan la solubilidad. Por ejemplo, se puede disolver una mayor cantidad de azúcar en agua, que sal en agua. En este caso, se dice que el azúcar es más soluble.
Etanol en agua son completamente solubles el uno con el otro. En este caso en particular, el solvente será el compuesto que se encuentre en mayor cantidad.
Factores mecánicos
En contraste con la velocidad de disolución, la cual depende principalmente de la temperatura, la velocidad de recristalización depende de la concentración de soluto en la superficie de la red cristalina, caso que se favorece cuando una solución está inmóvil.
Por lo tanto, la agitación de la solución evita esta acumulación, maximizando la disolución.
Saturación y curvas de solubilidad
Las curvas de solubilidad son una base de datos gráfica donde se compara la cantidad de soluto que se disuelve en una cantidad de solvente, a una temperatura determinada.
Las curvas de solubilidad se grafican comúnmente para una cantidad de soluto, ya sea sólido o gas, en 100 gramos de agua.
En el eje de las coordenadas se tiene la temperatura en grados centígrados, y en el eje de las abscisas se tiene la concentración de soluto expresada en gramos de soluto por cada 100 gramos de agua.
La curva indica el punto de saturación a una temperatura determinada. La zona que se encuentra debajo de la curva indica que se tiene una solución insaturada, y por ende se puede agregar más soluto.
La zona por encima de la curva se tiene una solución sobresaturada.
Tomando como ejemplo el cloruro de sodio (NaCl), a 25 grados centígrados se puede disolver aproximadamente 35 gramos de NaCl en 100 gramos de agua para obtener una solución saturada.
Ejemplos de soluciones saturadas
Las soluciones saturadas se pueden encontrar cotidianamente. El solvente no necesariamente tiene que ser agua. A continuación se presentan ejemplos cotidianos de soluciones saturadas:
- La soda y los refrescos en general son soluciones saturadas de dióxido de carbono en agua. Es por eso que, cuando se libera la presión, se forman burbujas de dióxido de carbono.
- Los suelos de tierra están saturados con nitrógeno.
- Se le puede agregar azúcar o sal al vinagre hasta formar una solución saturada.
- Agregar chocolate en polvo a la leche hasta que este no se disuelva, forma una solución saturada.
- La leche puede ser saturada con harina a tal punto que no se puede añadir más harina a la leche.
- La mantequilla derretida puede ser saturada con sal, cuando la sal ya no se disuelva.
¿Qué es una solución sobresaturada?
La definición de una solución sobresaturada es aquella que contiene más soluto disuelto de lo que normalmente podría disolverse en el disolvente. Por lo general esto se hace aumentando la temperatura de la solución.
Una alteración leve de la solución o introducción de una “semilla” o diminuto cristal de soluto forzará la cristalización del exceso de soluto. Si no hay punto de nucleación para la formación de cristales, el exceso de soluto puede permanecer en solución.
Otra forma de sobresaturación puede ocurrir cuando se enfría cuidadosamente una solución saturada. Este cambio en las condiciones significa que la concentración es realmente mayor que el punto de saturación, y la solución se ha sobresaturado.
Esto se puede usar en el proceso de recristalización para purificar un producto químico: se disuelve hasta el punto de saturación en disolvente caliente, entonces a medida que el disolvente se enfría y la solubilidad disminuye, el exceso de soluto precipita.
Las impurezas, que están presentes en una concentración mucho más baja, no saturan el disolvente y permanecen así disueltas en el líquido.
Referencias
- Anne Marie Helmenstine, P. Saturated Solution Definition and Examples. Recuperado de about.com.
- Examples of Saturated Solution. Recuperado de examples.yourdictionary.com.
- Saturated Solution: Definition & Examples. Recuperado de study.com.
- Solubility Curves. Recuperado de kentchemistry.com.
- Tipes of saturation. Recuperado de chem.libretexts.org.