QUÍMICA

PROCESOS QUÍMICOS

dismutación o desproporción a toda reacción de reducción-oxidación donde un elemento es al mismo tiempo oxidado y reducido cuando la suma de potenciales de los correspondientes pares redox es mayor de 0.

Ejemplos[editar]

El ejemplo más común de dismutación es la descomposición del agua oxigenada; los productos de este proceso son el oxígeno molecular y el agua:

2H+ + H
2O
2 + 2e− → 2H
2O

H
2O
2 → O
2 + 2H+ + 2e−

─────────────────────

2H
2O
2 → 2H
2O + O
2

En este ejemplo el oxígeno presente en el agua oxigenada se encuentra en el estado de oxidación -1 y como producto de la descomposición pasa al estado de oxidación 0 en el oxígeno elemental (es oxidado), y al mismo tiempo pasa al estado de oxidación -2 en el agua (es reducido).

Otro ejemplo es la formación de cloruro e hipoclorito a partir de cloro elemental en disolución alcalina:

Cl
2 + 2e− → 2Cl−

Cl
2 + 4OH− → 2ClO− + 2H
2O + 2e−

───────────────────────────

2Cl
2 + 4OH− → 2Cl− + 2ClO− + 2H
2O

Esta reacción utilizando hidróxido de sodio se utiliza en la fabricación de la lejía.

Aún hay numerosos otros casos como la reacción de kalomel, donde a partir del cloruro de mercurio (I) (Hg
2Cl
2) se forma en contacto con amoníaco (NH
3) un polímero nitrogenado de mercurio (II) y mercurio elemental que da el color negro a la mezcla de reacción y justifica el nombre.

Las Reaecciones de Dismutación: 

Las Reacciones de Dismutación o Reacciones de Desproporción son aquellas en las que un elemento es al mismo tiempo oxidado y reducido. 

En las Reacciones de Dismutación, los reactivos generan productos en los que un elemento tiene dos estados de oxidación.

Nota: las Reacciones de Dismutación son un tipo de Reacciones Redox (Reducción-Oxidación).

Ejemplos de Reacciones de Dismutación: 

• 2Cl₂ + 4OH^- → 2Cl^- + 2ClO^- + 2H
  2O
• Cl₂ + 2 NaOH → H₂O + NaCl + NaOCl 
• 12 OH^- + 6Br₂ → BrO₃^- + 10Br^- + 6H₂O 
• 2H₂O₂ → 2H₂O + O₂

Disociación en química es un proceso general en el cual complejos, moléculas y/o sales se separan en moléculas más pequeñas, iones o radicales, usualmente de manera reversible. Disociación es lo opuesto de la asociación, síntesis química o a la recombinación.

Cuando un ácido de Brønsted-Lowry se pone en el agua, un enlace covalente entre un átomo electronegativo y un átomo de hidrógeno se rompe por la fisión heterolítica, lo que da un protón y un ion negativo.

El proceso de disociación es frecuentemente confundido con el de descomposición.

Constante de disociación[editar]

Constantes de disociación. Fuente: adaptada de J.M. Smith, H. C. Van Ness, M. M. Abbott. Introducción a la Termodinámica en Ingeniería Química. Quinta edición. Ciudad de México : s.n., 1997.

Para disociaciones reversibles en equilibrio químico.

${\displaystyle AB\rightleftharpoons A+B}$

La constante de disociación K_c es la relación del componente disociado con respecto del asociado.

${\displaystyle K_{c}={\frac {[A]\cdot [B]}{[AB]}}}$

Sales[editar]

La disociación en sales por solvatación en un solvente como aguasignifica la separación de los aniones y cationes. La sal puede recuperarse por la evaporación del solvente o por cristalización al reducir la temperatura.

Ácidos[editar]

La disociación de los ácidos en una solución significa la liberación de un protón H⁺, éste es un proceso de equilibrio, esto quiere decir que disociación y la recombinación ocurren al mismo tiempo con la misma velocidad. La constante de disociación de los ácidos K_a indica qué tan fuerte es un ácido, los ácidos fuertes poseen una K_a de mayor valor (por lo tanto menor pK_a). El estudio de estos equilibrios se llama Equilibrio ácido-base.

Grado de disociación[editar]

El grado de disociación, α, se define como el cociente entre la cantidad de sustancia disociada, respecto de la cantidad de sustancia inicial o total. Estas cantidades de sustancia se miden en moles, o en cualquier magnitud proporcional a los moles: masa, volumen de gas medidos en iguales condiciones...

${\displaystyle \alpha \ ={\rm {\ {\frac {cantidad\ de\ sustancia\ disociada}{cantidad\ de\ sustancia\ total}}}}}$

Suele darse en forma de porcentaje o de tanto por ciento:

${\displaystyle \alpha _{\%}\ ={\rm {\ {\frac {cantidad\ de\ sustancia\ disociada}{cantidad\ de\ sustancia\ total}}\cdot \ 100}}}$

Así por ejemplo, si calentamos 140 gramos de yoduro de hidrógeno y al alcanzar el equilibrio, sólo quedan 75 g, se deduce que se han disociado 140g - 75 g = 65 g.

Y por tanto, el grado de disociación (%) será ${\displaystyle \alpha _{\%}\ =\ {\frac {65\ g}{140\ g}}\cdot \ 100\ =\ 46,4\ \%}$

Véase también: coeficiente de actividad

Fragmentación[editar]

La fragmentación de una molécula puede darse por heterólisis u homólisis.

• Ruptura o disociación heterolítica: HCl → H⁺ + Cl^-
• Ruptura o disociación homolítica: Cl₂ → Cl· + Cl·

Polímeros[editar]

Los polímeros que no son capaces de disociarse deben ser solubles en un determinado disolvente, generalmente agua; allí pueden separarse en iones, donde generalmente se forman polielectrolitos como los ácidos nucleicos(naturales) o poli(ácido acrílico) o el Poli(ácido metacrílico) (sintéticos). El conocimiento sobre los polielectrolitos es escaso debido a su complejo química.

Disociación del agua[editar]

Las propiedades de las disoluciones dependen del equilibrio del solvente, las disoluciones acuosas dependen del equilibrio de la disociación del agua. El agua, el disolvente universal, tanto en fase líquida y pura como actuando de disolvente subsiste en un estado de equilibrio dinámico transformándose el agua en protones, proton: H⁺ e hidroxilo: OH^-

${\displaystyle {\rm {H_{2}O_{(aq)}\rightleftharpoons {H^{+}}_{(aq)}+{OH^{-}}_{(aq)}}}}$

Donde aq significa acuoso. Esta disociación, en dirección a la derecha ocurre únicamente hasta que el equilibrio se alcanza, después ocurre en ambas direcciones a la misma velocidad. Aproximadamente una de cada 500 millones de moléculas de agua se disocia. La ecuación se puede escribir igual que la de cualquier disociación:

${\displaystyle K_{c}={\rm {\frac {[H^{+}]\cdot [OH^{-}]}{[H_{2}O]}}}}$

Siendo K_c la constante de disociación del agua, debido a que la disociación es prácticamente siempre la misma, se puede combinar con una nueva constante K_w:

${\displaystyle K_{c}\cdot \mathrm {[H_{2}O]} {=K_{w}=}{\rm {{[H^{+}]\cdot [OH^{-}]}=1,0\cdot 10^{-14}}}}$

disolución es una mezcla homogénea a nivel molecular o iónico de dos o más sustancias puras que no reaccionan entre sí, cuyos componentes se encuentran en proporciones variables.¹​²​ También se puede definir como una mezcla homogénea formada por un disolvente y por uno o varios solutos.

Un ejemplo común podría ser un sólido disuelto en un líquido, como la sal o el azúcar disueltos en agua; o incluso el oro en mercurio, formando una amalgama. También otros ejemplos de disoluciones son el vapor de agua en el aire, el hidrógeno en paladio o cualquiera de las aleaciones existentes.

El término también es usado para hacer referencia al proceso de disolución.

Haciendo una disolución de agua salina disolviendo sal de mesa (NaCl) en agua. La sal es el soluto y el agua el disolvente.

Disolvente y soluto[editar]

Una disolución es una mezcla homogénea de sustancias puras. Frecuentemente formada por un solvente, disolvente, dispersante o medio de dispersión, medio en el que se disuelven uno o mas solutos. Los criterios para decidir cuál es el disolvente y cuáles los solutos son más o menos arbitrarios; no hay una razón científica para hacer tal distinción.⁴​

Wilhelm Ostwald distingue tres tipos de mezclas según el tamaño de las partículas de soluto en la disolución:⁵​

• Dispersiones, suspensiones o falsas disoluciones: cuando el diámetro de las partículas de soluto excede de 0,1 μm.
• Dispersoides, coloides: el tamaño está entre 0,001 μm y 0,1 μm.
• Dispérsidos o disoluciones verdaderas: el tamaño es menor a 0,001 μm.

Estas últimas se clasifican en:

• Disoluciones con condensación molecular: la partícula dispersa está formada por una condensación de moléculas.
• Disoluciones moleculares: cada partícula es una molécula.
• Disoluciones iónicas: la partícula dispersa es un ion (fracción de molécula con carga eléctrica).
• Disoluciones atómicas: cada partícula dispersa es un átomo.

Características generales[editar]

• Son mezclas homogéneas: las proporciones relativas de solutos y solvente se mantienen en cualquier cantidad que tomemos de la disolución (por pequeña que sea la gota), y no se pueden separar por centrifugación ni filtración.
• La disolución consta de dos partes: soluto y disolvente.
• Cuando el soluto se disuelve, éste pasa a formar parte de la disolución.
• Al disolver una sustancia, el volumen final es diferente a la suma de los volúmenes del disolvente y el soluto, debido a que los volúmenes no son aditivos.⁶​
• La cantidad de soluto y la cantidad de disolvente se encuentran en proporciones variables entre ciertos límites. Normalmente el disolvente se encuentra en mayor proporción que el soluto, aunque no siempre es así. La proporción en que tengamos el soluto en el seno del disolvente depende del tipo de interacción que se produzca entre ellos. Esta interacción está relacionada con la solubilidad del soluto en el disolvente, es decir, tiene que ver con la cantidad de soluto que es capaz de admitir este disolvente.
• Las propiedades físicas de la solución son diferentes a las del solvente puro: la adición de un soluto a un solvente aumenta su punto de ebullición y disminuye su punto de congelación; la adición de un soluto a un solvente disminuye la presión de vapor de éste.
• Sus propiedades físicas dependen de su concentración:

Disolución HCl 12 mol/L; densidad = 1,18 g/cm³

Disolución HCl 6 mol/L; densidad = 1,10 g/cm³

• Las propiedades químicas de los componentes de una disolución no se alteran.
• Como éstos no se pueden separar por centrifugación o filtración; sus componentes se obtienen a través de otros métodos conocidos como métodos de fraccionamiento, como es el caso de la destilación o la cristalización.

Tipos de disoluciones[editar]

Por su estado de agregación[editar]

Sólido[editar]

• Sólido en sólido: cuando tanto el soluto como el solvente se encuentran en estado sólido. Un ejemplo claro de este tipo de disoluciones son las aleaciones, como el zinc en el estaño.
• Gas en sólido: un ejemplo es el hidrógeno (gas), que se disuelve bastante bien en metales, especialmente en el paladio (sólido).⁷​ Esta característica del paladio se estudia como una forma de almacenamiento de hidrógeno.
• Líquido en sólido: cuando una sustancia líquida se disuelve junto con un sólido. Las amalgamas se hacen con mercurio (líquido) mezclado con plata (sólido).

Líquido[editar]

• Sólido en líquido: este tipo de disoluciones es de las más utilizadas, pues se disuelven por lo general pequeñas cantidades de sustancias sólidas en grandes cantidades líquidas. Un ejemplo claro de este tipo es la mezcla de agua con azúcar.
• Gas en líquido: por ejemplo, oxígeno en agua o dióxido de azufre en agua.
• Líquido en líquido: esta es otra de las disoluciones más utilizadas. Por ejemplo, diferentes mezclas de alcohol en agua (cambia la densidad final). Un método para volverlas a separar es por destilación.

Gas[editar]

• Gas en gas: son las disoluciones gaseosas más comunes. Un ejemplo es el aire (compuesto por oxígeno y otros gases disueltos en nitrógeno). Dado que en estas soluciones casi no se producen interacciones moleculares, las soluciones que los gases forman son bastante triviales. Incluso en parte de la literatura no están clasificadas como soluciones, sino como mezclas.⁸​
• Sólido en gas: no son comunes, pero como ejemplo se pueden citar el yodo sublimado disuelto en nitrógeno⁴​ y el polvo atmosférico disuelto en el aire.⁵​
• Líquido en gas: por ejemplo, el aire húmedo.⁴​

Ejemplo[editar]

A continuación se presenta un cuadro con ejemplos de disoluciones clasificadas por su estado de agregación donde se muestran todas las combinaciones posibles:

Ejemplos de disoluciones		Soluto
		Gaseoso	Líquido	Sólido
Disolvente	Gas	El oxígeno y otros gases en nitrógeno(aire).	El vapor de agua en el aire.	La naftalina se sublimalentamente en el aire, entrando en solución.
	Líquido	El dióxido de carbono en agua, formando agua carbonatada. Las burbujas visibles no son el gas disuelto, sino solamente una efervescencia. El gas disuelto en sí mismo no es visible en la solución.	El etanol(alcohol común) en agua; varios hidrocarburos el uno con el otro (petróleo).	La sacarosa (azúcar de mesa) en agua; el cloruro de sodio (sal de mesa) en agua; oro en mercurio, formando una amalgama.
	Sólido	El hidrógeno se disuelve en los metales; el platino ha sido estudiado como medio de almacenamiento.	El hexano en la cera de parafina; el mercurio en oro.	El acero, duraluminio, y otras aleacionesmetálicas.

Por su concentración[editar]

Artículo principal: Concentración

Estos vasos, que contienen un tinte rojo, muestran cambios cualitativos en la concentración. Las disoluciones a la izquierda están más diluidas, comparadas con las disoluciones más concentradas de la derecha.

Por su concentración, la disolución puede ser analizada en términos cuantitativos o cualitativos dependiendo de su estado.

Disoluciones empíricas[editar]

También llamadas disoluciones cualitativas, esta clasificación no toma en cuenta la cantidad numérica de soluto y disolvente presentes, y dependiendo de la proporción entre ellos se clasifican de la siguiente manera:⁹​

• Disolución diluida: es aquella en donde la cantidad de soluto que interviene está en mínima proporción en un volumendeterminado.
• Disolución concentrada: tiene una cantidad considerable de soluto en un volumen determinado.
• Disolución insaturada: no tiene la cantidad máxima posible de soluto para una temperatura y presión dadas.
• Disolución saturada: tienen la mayor cantidad posible de soluto para una temperatura y presión dadas. En ellas existe un equilibrio entre el soluto y el disolvente.
• Disolución sobresaturada: contiene más soluto del que puede existir en equilibrio a una temperatura y presión dadas. Si se calienta una solución saturada se le puede agregar más soluto; si esta solución es enfriada lentamente y no se le perturba, puede retener un exceso de soluto pasando a ser una solución sobresaturada. Sin embargo, son sistemas inestables, con cualquier perturbación el soluto en exceso precipita y la solución regresa a ser saturada; esto se debe a que se mezclaron.

Disoluciones valoradas[editar]

A diferencia de las empíricas, las disoluciones valoradas cuantitativamente, sí toman en cuenta las cantidades numéricas exactas de soluto y solvente que se utilizan en una disolución. Este tipo de clasificación es muy utilizada en el campo de la ciencia y la tecnología, pues en ellas es muy importante una alta precisión.

Existen varios tipos de disoluciones valoradas:

• Porcentual
• Molar
• Molal
• Normal

Conocimientos aplicados[editar]

En función de la naturaleza de solutos y solventes, las leyes que rigen las disoluciones son distintas.

• Sólidos en sólidos: Leyes de las disoluciones sólidas.
• Sólidos en líquidos: Leyes de la solubilidad.
• Sólidos en gases: Movimientos brownianos y leyes de los coloides.
• Líquidos en líquidos: Tensión interfacial.
• Gases en líquidos: Ley de Henry.