Sistemas dispersos Amorfos

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CICLO LETRA - CIENCIAS 
 
ACADEMIA “AMANTES DEL CONOCIMIENTO” 
CICLO LETRA - CIENCIAS 
Semana 5: 
Estado sólido. Sólido amorfo y cristalino. Sistemas dispersos. Concepto 
clasificación. Propiedades del agua. Solubilidad. Tipos de soluciones. 
Unidades de concentración: Físicas y químicas. Dilución. Neutralización. 
 
Estructura de los sólidos. 
 
Los sólidos pueden ser cristalinos o amorfos (no cristalinos). En un sólido 
cristalino los átomos, iones o moléculas se encuentran ordenados en arreglos 
tridimensionales bien definidos. Estos sólidos tienen por lo regular superficies 
planas, o caras, que forman ángulos definidos entre una y otra. 
 
Un sólido amorfo (del griego sin forma) es un sólido cuyas partículas no 
tienen una estructura ordenada. Estos sólidos carecen de caras y formas bien 
definidas. Algunos sólidos amorfos conocidos son: caucho (polímero); cera 
de una vela (parafina); el hule y el vidrio (sílice, SiO2). 
 
Debido a que las partículas de un sólido amorfo carecen de cualquier orden 
de largo alcance, las fuerzas intermoleculares varían en intensidad de un 
punto a otro de una muestra. Por lo tanto, los sólidos amorfos no se funden 
a temperaturas específicas. En cambio, se ablandan en cierto intervalo de 
temperatura conforme se superan las fuerzas intermoleculares de distintas 
intensidades. En contraste, un sólido cristalino, se funde a una temperatura 
específica. 
 
Sólidos moleculares. 
 
Los sólidos moleculares consisten en moléculas unidos por fuerzas 
intermoleculares (fuerzas dipolo-dipolo, fuerzas de dispersión de London, 
puente de hidrógeno) debido a que estas fuerzas son débiles, los sólidos 
moleculares son blandos. Además, normalmente tienen puntos de fusión 
relativamente bajos. La mayoría de las sustancias que son gases o líquidos 
a temperatura ambiente forman sólidos moleculares a temperaturas bajas. 
Entre algunos ejemplos se encuentran; H2O y CO2 
 
Sólidos iónicos 
 
Los sólidos iónicos consisten en iones que se mantienen unidos por medio 
de enlaces iónicos. La fuerza de un enlace iónico depende en gran medida 
de las cargas de los iones. Por lo tanto, el NaCℓ, en donde los iones tienen 
cargas de 1+ y 1-, tienen un punto de fusión de 801°C, mientras que el MgO, 
con cargas 2+ y 2-, se funde a 2852°C. 
 
 
 
 
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Tipo de sólido 
cristalino 
características 
Sólido iónico 
Ejemplo: 
NaCℓ 
MgO 
-Cada partícula de la estructura 
es un ion. 
-Puntos de fusión elevados. 
-Son duros y frágiles. 
-Conductores de la corriente 
eléctrica en estado de fusión o 
solución. 
 
Atracciones 
electrostáticas. 
Sólido 
metálico. 
Ejemplo: 
Cu 
Fe 
-Cada partícula de la estructura 
es un átomo positivo. 
-Maleables y dúctiles. 
-Buenos conductores de la 
corriente eléctrica. 
Enlaces metálicos 
Sólido 
covalente. 
Ejemplo: 
diamante 
-Cada partícula de la estructura 
es un átomo. 
-Elevados puntos de fusión. 
-Presentan alta dureza. 
-No conductores de la corriente 
eléctrica (excepto el grafito) 
Enlaces covalentes. 
Sólido 
molecular. 
Ejemplo: 
Hielo seco 
-Cada partícula de la estructura 
es una molécula. 
-Son blandos. 
-Bajos puntos de fusión y 
ebullición. 
-Se subliman fácilmente. 
 
Fuerza de dispersión 
de London, fuerzas 
dipolo-dipolo, puente 
de hidrógeno. 
 
Propiedades de los cristales 
 
En el caso de los gases, líquidos y sólidos amorfos no sometidos a esfuerzos, 
las propiedades como el índice de refracción, coeficiente de expansión 
térmica, conductividad térmica y eléctrica y velocidad de solubilidad son 
independientes de la dirección. Lo mismo es cierto para las sustancias que 
cristalizan en el sistema regular, se les denomina isotrópicas. 
 
Sin embargo, para las sustancias que cristalizan en otros sistemas, las 
propiedades enumeradas arriba varían según los ejes en que se efectúan 
las observaciones y por esa razón se denominan anisotrópicas. 
 
Los sólidos anisotrópicos exhiben más de un índice de refracción para el 
mismo cristal. 
 
 
 
 
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Tipos de disoluciones 
 
Componente 1 Componente 2 Estado de la 
disolución 
resultante 
ejemplos 
Gas Gas Gas Aire 
Gas Liquido Liquido CO2 en agua 
Gas Sólido Sólido H2 gaseoso en 
paladio 
Líquido Líquido Líquido Etanol en agua 
Sólido Líquido Líquido NaCℓ en agua 
Sólido Sólido Sólido Latón (Cu/Zn), 
soldadura 
(Sn/Pb) 
 
 
 
 
 
 
Tipos de coloides 
 
Medio de 
dispersión 
Fase dispersa Nombre Ejemplo 
Gas Líquido Aerosol líquido Niebla, bruma 
Gas Sólido Aerosol sólido Humo 
Líquido Gas Espuma Crema batida 
Líquido Líquido Emulsión Mayonesa 
Líquido Sólido Sol pintura, 
dispersiones de 
almidón. 
Sólido Gas Espuma sólida Piedra pómez 
Sólido Líquido Emulsión sólida Gelatina, 
mantequilla. 
Sólido Sólido Sol sólido Esmeralda, rubí 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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Sistemas dispersos (Mezclas) 
 
Son sistemas en donde hay una o varias sustancias denominada fase 
dispersa (discontinua) distribuidas en otra llamada fase dispersante 
(continua), generalmente la fase dispersante está en mayor proporción. 
A la fase dispersante también se le conoce como medio dispersante. 
 
Clasificación de las dispersiones 
 
Según el tamaño de las partículas dispersas 
 
Partículas 
dispersas 
Suspensiones Coloides Soluciones o 
disoluciones 
Tamaño Mayor de 
1000nm 
Entre 1nm y 
1000nm 
Menor de 1nm 
 Heterogéneo Homogéneo 
Visibilidad Visible a simple 
vista o 
microscopio 
Visible en un 
microscopio 
electrónico 
 
Filtrabilidad Detenidos por el 
papel filtro 
 Pasan el papel 
filtro y las 
membranas 
Movimiento Por acción de la 
gravedad 
 Movimiento 
molecular 
Al dejarlo en 
reposo 
Sedimentan No sedimentan No sedimentan 
Ejemplo Agua con arcilla Leche Vinagre 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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Solubilidad (S) 
 
Es la cantidad máxima de soluto que se disuelve en 100g de solvente, a una 
determinada temperatura 
 
Solubilidad 
 
Cuando se agrega a un disolvente una cantidad creciente de una sustancia 
soluble en el entonces se disolverá hasta llegar a una determinada 
concentración que deja de variar aun cuando se añaden nuevas cantidades 
de soluto o sustancia soluble. Las cantidades que se siguen añadiendo se 
mantienen como una fase diferente, es decir que no logran disolverse 
entonces se dice que en este estado, la solución se encuentra saturada. 
 
La solubilidad, es la máxima cantidad de soluto que logra disolverse en una 
cantidad de solvente para una temperatura determinada. Esta es una 
propiedad física e intensiva, importante de la sustancia que se disuelve. 
 
Sustancia Solubilidad a 25°C (g/100g de agua) 
KNO3 
KBr 
NaCℓ 
Alcohol etílico 
Ácido sulfúrico 
43 
74 
38 
En todas las proporciones 
En todas las proporciones 
 
a) Solución insaturada: es aquella que contiene menor concentración de 
soluto, del que puede ser disuelto a una temperatura determinada. 
Ejemplo: de acuerdo a la solubilidad del NaCℓ a 25°C, según la tabla 
anterior; se tendrá una solución insaturada de NaCℓ cuando la 
concentración sea menor que 38g de NaCℓ por cada 100g de agua. 
 
b) Solución saturada: es aquella que contiene la máxima cantidad de soluto 
que puede disolverse a una temperatura determinada, es decir, que se 
encuentra en su estado de solubilidad. 
Ejemplo: como se indico en la tabla anterior, se tendrá una solución 
saturada de NaCℓ a 25°C, cuando existe 38g de NaCℓ por cada 100g de 
agua. 
 
c) Solución sobresaturada: es aquella que posee concentraciones de 
soluto mayores que las del punto de saturación. Esto se logra con 
calentamiento ligero y simultáneamente una fuerte agitación de tal forma, 
que al enfriar la solución lentamente el exceso queda disuelto. La solución 
sobresaturada son soluciones inestables donde el exceso puede 
precipitar con un ligero movimiento. 
 
 
 
 
 
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Solubilidad (s) 
 
Es lamáxima cantidad de soluto que logra disolverse en una cantidad dada 
de disolvente (generalmente en 100g de agua) a una determinada 
temperatura. Es una propiedad física (intensiva) que caracteriza a una 
sustancia. 
 
𝑆𝑡 = 
𝑔𝑟𝑎𝑚𝑜𝑠 𝑑𝑒 𝑠𝑜𝑙𝑢𝑡𝑜
100𝑔 𝑑𝑒 𝑎𝑔𝑢𝑎
 
 
Ejemplo 
 
De solubilidades de sales (g de soluto por 100g de agua) 
 
Sal 20°C 40°C 80°C 
NaCℓ 37 38 39 
KCℓ 33 39 50 
KNO3 33 65 168 
Na2SO4 60 53 44 
 
 
Tipos de soluciones 
 
Por la disgregación del soluto 
 
a) Soluciones moleculares: soluciones de no electrolitos, no son buenas 
conductoras de la corriente eléctrica pues no forman iones, el soluto solo 
se disgrega hasta el estado molecular. Ejemplo: Glucosa en agua 
b) Soluciones iónicas: soluciones de electrolitos, conducen bien la corriente 
eléctrica, el soluto se encuentra disociado en iones. Ejemplo: cloruro de 
sodio disuelto en agua. 
 
Por la concentración del soluto 
 
La concentración de una solución expresa la cantidad de soluto presente en 
una cantidad dada de solución. Esta concentración se puede expresar en 
forma cualitativa o cuantitativa. 
 
a) Expresión cualitativa 
- Solución diluida, que contiene poco soluto con relación a la cantidad 
de solvente. 
- Solución concentrada, que contiene mucho soluto con relación a la 
cantidad de solvente. 
- Solución saturada, es la que contiene disuelta la máxima cantidad 
posible de soluto a una temperatura dada. 
- Solución sobresaturada, es aquella que contiene disuelto una masa 
mayor que el indicado por su solubilidad a una temperatura dada. 
b) Expresión cuantitativa 
- En unidades físicas: %W/W; %V/V; %W/V; ppm 
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- En unidades químicas: Molaridad (M); Normalidad (N) 
Reacciones de precipitación 
 
La mezcla de dos disoluciones transparentes. Una de ellas contiene nitrato 
de plomo, Pb(NO3)2, y la otra contiene yoduro de potasio (KI). La reacción 
entre estos dos solutos genera un producto amarillo insoluble se conocen 
como reacciones de precipitación. Un precipitado es un sólido insoluble 
formado por una reacción en disolución. El precipitado es yoduro de plomo 
(PbI2), un compuesto que tiene muy poca solubilidad en agua: 
 
Pb (NO3)2 (ac) + 2KI (ac) → PbI2 (s) + 2KNO3 (ac) 
 
El otro producto de esta reacción, nitrato de potasio (KNO3), permanece en 
disolución. 
 
Las reacciones de precipitación se efectúan cuando ciertos pares de iones 
con cargas opuestas se atraen entre sí con tal fuerza, que forman un sólido 
iónico insoluble. Para predecir si ciertas combinaciones de iones forman 
compuestos insolubles, debemos considerar algunas reglas (o patrones) 
relacionados con las solubilidades de los compuestos iónicos comunes. 
 
Reglas de solubilidad de compuestos iónicos 
 
La solubilidad de una sustancia a una temperatura dada es la cantidad de 
sustancia que puede disolverse en una cantidad dada de disolvente a la 
temperatura dada. Por ejemplo, solo 1,2x10-3 moles de PbI2 se disuelven en 
un litro de agua a 25°C. En nuestras explicaciones, a cualquier sustancia 
con una solubilidad menor que 0,01mol/L la llamaremos insoluble. En esos 
casos, la atracción entre iones con cargas opuestas en el sólido es 
demasiado para que las moléculas de agua separen de manera significativa 
a los iones; la sustancia permanece prácticamente sin disolver. 
 
Desafortunadamente, no existen reglas basadas en propiedades físicas 
sencillas, como la carga iónica, que nos ayuden a predecir si un compuesto 
iónico en particular será soluble. Sin embargo, las observaciones 
experimentales han llevado a reglas empíricas para predecir la solubilidad de 
los compuestos iónicos. Por ejemplo, los experimentos muestran que todos 
los compuestos iónicos comunes que contienen el anión nitrato, NO3 1-, son 
solubles en agua, la tabla resume las reglas de solubilidad de algunos 
compuestos iónicos comunes. Esta tabla está organizada de acuerdo con el 
anión del compuesto, pero también revela hechos muy importantes acerca 
de los cationes. Observe que todos los compuestos iónicos comunes 
formados por los iones metales alcalinos (grupo IA de la tabla periódica) y por 
el ion amonio (NH4+) son solubles en agua. 
 
 
 
 
 
 
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Reglas de solubilidad de algunos compuestos iónicos comunes en agua 
 
Compuestos iónicos 
solubles 
 Excepciones 
importantes 
Compuestos que 
contienen 
Ion nitrato (NO3)1- Ninguna 
 Ion acetato CH3COO1- Ninguna 
 Ion cloruro Cℓ1- Compuestos de Ag1+, 
Hg2 2+y Pb2+ 
 Ion bromuro Br1- Compuestos de Ag1+, 
Hg2 2+y Pb2+ 
 Ion yoduro I1- Compuestos de Ag1+, 
Hg2 2+y Pb2+ 
 Ion sulfato (SO4)2- Compuestos de Sr2+, 
Ba2+, Hg2 2+ y Pb2+ 
 
 
Compuestos iónicos 
insolubles 
 Excepciones 
importantes 
Compuestos que 
contienen 
Ion sulfuro S2- Compuestos de NH41+ 
Los cationes de 
metales alcalinos, y 
Ca2+, Sr2+ y Ba2+ 
 Ion carbonato CO3 2- Compuestos de NH41+ 
Los cationes de 
metales alcalinos 
 Ion fosfato PO43- Compuestos de NH41+ 
Los cationes de 
metales alcalinos 
 Ion hidróxido (OH)1- Compuestos de 
cationes de metales 
alcalinos, y NH41+, 
Ca2+, Sr2+ y Ba2+ 
 
 
 
Molaridad, se obtiene una solución cuando una sustancia química se disuelve 
totalmente en otra. Una solución de sal común en agua es un buen ejemplo. El 
cloruro de sodio NaCℓ que se disuelve recibe el nombre de soluto y el agua es el 
disolvente o solvente. La concentración de una solución es una medida de la 
cantidad de soluto disuelto en una solución. Uno de los métodos más útiles para 
expresar la concentración es el que se denomina molaridad, M , y se define 
como el número de moles de soluto presentes en una solución dividido entre 
el número total de litros de solución. 
 
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)(
)(
solucionV
soluton
M =