QUÍMICA · DISOLUCIONES
Sal, azúcar, gases, alcoholes y aleaciones: 16 ejemplos desarrollados, 20 casos comentados y ejercicios para distinguir fases, concentración y saturación.
Una solución o disolución es una mezcla homogénea: sus componentes se distribuyen a escala de moléculas, átomos o iones dentro de una fase. El agua con sal completamente disuelta es un ejemplo; la arena agitada en agua no lo es.
Solución y disolución se usan como sinónimos para la mezcla. Disolución también puede nombrar el proceso de disolver. Aquí encontrarás ejemplos líquidos, sólidos y del uso escolar de «disolución gaseosa», junto con casos cotidianos que requieren una aclaración.
IUPAC · Solución y disolvente · OpenStax · El proceso de disolución
EJEMPLO 1
Sólido → disolución líquida
Una muestra con 5 g de NaCl totalmente disueltos en 95 g de agua tiene 100 g de disolución. Su concentración es 5 % m/m. El estado del sólido que se añadió no es el estado final de la mezcla.
NaCl(s) → Na⁺(aq) + Cl⁻(aq)
% m/m = 5 g / 100 g × 100 = 5 %
Los iones quedan hidratados. Si quedan cristales, hay que distinguir la disolución líquida del conjunto líquido más sólido.
EJEMPLO 2
Disolución molecular
La sacarosa puede distribuirse en el agua como moléculas, sin convertirse en iones por el mero hecho de disolverse. Se supone una cantidad que se disuelve por completo.
C₁₂H₂₂O₁₁(s) → C₁₂H₂₂O₁₁(aq)
El símbolo aq significa que la sustancia está disuelta en agua; no significa que toda sustancia acuosa sea iónica.
EJEMPLO 3
Dos líquidos miscibles
En una mezcla de 10 g de etanol y 90 g de agua, sin pérdidas, hay 100 g de disolución y 10 % m/m de etanol. En esta composición resulta natural llamar disolvente al agua.
% m/m de etanol = 10 / (10 + 90) × 100 = 10 %
Las masas se suman. Los volúmenes de etanol y agua no son estrictamente aditivos: 10 % en masa no equivale a 10 % en volumen.
EJEMPLO 4
Disolución no acuosa
Una fase líquida uniforme de metanol y etanol es una disolución aunque no contenga agua. Ambos alcoholes pueden mezclarse en todas las proporciones.
Si el etanol es el medio elegido para describir la mezcla, se trata como disolvente. No hay que asignar un disolvente único por una regla inflexible.
OpenStax · El proceso de disolución · IUPAC · Solución y disolvente
EJEMPLO 5
Gas → disolución líquida
El CO₂ puede estar disuelto en la fase acuosa de una bebida. A temperatura fija, su cantidad disuelta en equilibrio depende de la presión parcial del gas en contacto con el líquido.
Las burbujas son otra fase. Un vaso con líquido y burbujas no constituye en su conjunto una sola disolución homogénea.
EJEMPLO 6
Gas disuelto sin burbujas
El oxígeno molecular puede estar disuelto en agua y participar en la respiración de organismos acuáticos. No tiene que formar burbujas para estar presente.
No se trata del oxígeno unido al hidrógeno en la molécula H₂O. Tampoco se deduce su concentración observando la transparencia del agua.
EJEMPLO 7
Disolución con reacción ácido-base
Al disolverse HCl en agua se forma ácido clorhídrico. En una disolución acuosa diluida, la transferencia de protón al agua se representa así:
HCl(aq) + H₂O(l) → H₃O⁺(aq) + Cl⁻(aq)
La disolución sigue siendo una fase líquida aunque su formación incluya una reacción. La ecuación conserva los átomos y la carga total cero.
EJEMPLO 8
Nombre y especies químicas
H₂SO₄ es ácido sulfúrico. En agua diluida, la primera ionización se considera prácticamente completa; la segunda se describe mediante un equilibrio.
H₂SO₄(aq) + H₂O(l) → H₃O⁺(aq) + HSO₄⁻(aq)
HSO₄⁻(aq) + H₂O(l) ⇌ H₃O⁺(aq) + SO₄²⁻(aq)
No se llama «sulfato de hidrógeno» en este ejemplo. Las ecuaciones explican las especies presentes; no son instrucciones para preparar la mezcla.
EJEMPLO 9
Una fórmula produce varios iones
Cuando Na₂SO₄ se disuelve, por cada unidad de fórmula se obtienen dos iones sodio y un ion sulfato. La expresión representa disolución completa de una cantidad soluble.
Na₂SO₄(s) → 2 Na⁺(aq) + SO₄²⁻(aq)
Hay dos átomos de sodio a ambos lados. La carga final es 2(+1) + (−2) = 0.
EJEMPLO 10
Solubilidad limitada
Una pequeña cantidad de CaSO₄ puede formar una disolución acuosa. Si la cantidad añadida supera lo que se disuelve en las condiciones del sistema, queda sólido separado.
La fase líquida contiene los iones disueltos; la muestra completa con sólido restante es heterogénea. «Poco soluble» no significa solubilidad exactamente nula.
EJEMPLO 11
Mezcla homogénea de gases
Una muestra de aire sin gotas ni partículas puede tener composición uniforme. En el uso escolar se llama disolución gaseosa y se toma el nitrógeno como componente mayoritario.
La niebla y el humo añaden fases dispersas. La entrada «solución» de IUPAC delimita el término a fases líquidas o sólidas; aquí se explicita el uso escolar más amplio.
OpenStax · El proceso de disolución · IUPAC · Solución y disolvente
EJEMPLO 12
La fase elegida importa
Una mezcla uniforme de propano y butano puede describirse como mezcla gaseosa o como disolución líquida, según temperatura y presión. El nombre comercial gas LP no determina por sí solo la fase.
Un recipiente que contiene líquido y vapor tiene dos fases. No hay que clasificar todo su contenido como una sola disolución por el hecho de que los componentes se mezclen.
EJEMPLO 13
Disolución sólida por sustitución
En un latón de una sola fase alfa, átomos de zinc sustituyen parte de los sitios del cobre en la estructura cristalina. Se obtiene un ejemplo sólido, no un líquido que deba verse transparente.
Otros latones contienen más de una fase. La composición y la temperatura importan; el color dorado no demuestra que una pieza sea una disolución sólida.
EJEMPLO 14
Disolución sólida intersticial
En condiciones de baja carga de hidrógeno, la fase alfa del sistema Pd–H contiene hidrógeno en intersticios de la red metálica. Dentro del metal se describe como hidrógeno atómico, no como burbujas de H₂.
Al aumentar la carga pueden aparecer otras fases o coexistencia de fases. El ejemplo se limita a una fase alfa homogénea bajo las condiciones correspondientes.
EJEMPLO 15
Cantidad de sustancia / volumen final
Una disolución contiene 0,050 mol de NaCl en 250 mL de volumen final. Primero se expresa el volumen en litros; después se divide la cantidad de soluto entre el volumen de la disolución.
250 mL = 0,250 L
c = 0,050 mol / 0,250 L = 0,20 mol/L
El dato es volumen final de disolución, no volumen de agua antes de disolver. La molaridad indicada es la concentración formal de NaCl.
EJEMPLO 16
Un límite a temperatura fija
Supongamos una sustancia ficticia X cuya solubilidad a 25 °C es 20 g por cada 100 g de agua. Si hay 15 g completamente disueltos en esos 100 g de agua, la disolución está insaturada.
Límite del modelo: 20 g de X / 100 g de agua
15 g < 20 g: insaturada; 20 g disueltos: saturada
Si 25 g permanecen totalmente disueltos a esa misma temperatura, el estado es sobresaturado. Si solo se disuelven 20 g y quedan 5 g de sólido en equilibrio, hay disolución saturada más sólido, no una disolución sobresaturada.
La disolución puede tener propiedades distintas de las de sus componentes separados. Disolver puede incluir una reacción, como ocurre con un ácido en agua, pero ser una mezcla homogénea no equivale a ser un compuesto puro.
| Componentes antes de mezclarse | Ejemplo con condiciones | Estado de la fase resultante |
|---|---|---|
| Gas + gas | Aire limpio, uniforme y sin partículas | Gaseoso; uso escolar del término |
| Gas + líquido | CO₂ disuelto en agua, sin incluir burbujas | Líquido |
| Gas + sólido | Hidrógeno incorporado en una fase alfa de Pd–H | Sólido; hidrógeno atómico en el metal |
| Líquido + líquido | Etanol y agua miscibles | Líquido |
| Sólido + líquido | NaCl completamente disuelto en agua | Líquido |
| Sólido + sólido | Latón de una sola fase alfa | Sólido |
La clasificación gas–líquido describe la procedencia de los componentes; no indica que el resultado tenga dos fases. IUPAC define «solución» para fases líquidas o sólidas, mientras que muchos textos escolares amplían su uso a mezclas homogéneas de gases.
IUPAC · Solución y disolvente · Copper Development Association · Estructuras de los latones · RSC · Fases del sistema paladio–hidrógeno
La concentración relaciona la cantidad de soluto con una cantidad de disolución o de disolvente, según la unidad elegida. «Hay 5 g de sal» no basta: 5 g en 100 g de disolución y 5 g en 1 kg no representan la misma concentración.
Porcentaje en masa = masa de soluto / masa de disolución × 100.
Molaridad = cantidad de soluto en mol / volumen final de disolución en L.
El ejemplo 1 calcula porcentaje en masa; el 15 calcula molaridad. Indicar siempre la unidad evita confundir % m/m, % m/v y % v/v. «Diluida» y «concentrada» son comparaciones; no determinan por sí solas la saturación.
| Situación a temperatura fija | Qué significa | Modelo de X en 100 g de agua a 25 °C |
|---|---|---|
| Insaturada | Concentración por debajo del límite de equilibrio | 15 g disueltos; límite de 20 g |
| Saturada | Concentración en el límite de equilibrio | 20 g disueltos |
| Sobresaturada | Más soluto disuelto que el límite de equilibrio; estado metaestable | 25 g realmente disueltos |
| Saturada + sólido | Una disolución y otra fase sólida en equilibrio | 20 g disueltos y 5 g sin disolver |
Los valores de X son un modelo didáctico ficticio, no datos de una sustancia real. Una disolución sobresaturada puede persistir hasta que se favorezca la formación de cristales; no es simplemente un líquido al que se añadió demasiado sólido. Ver un sólido justo después de mezclar tampoco prueba que ya se alcanzó el equilibrio.
Una disolución puede ser saturada y contener poco soluto si su solubilidad es baja. Una insaturada puede contener mucho si el soluto es muy soluble. Al cambiar la temperatura o la composición del medio puede cambiar el límite.
Para interpretar el calor de disolución, se usa un recorrido energético hipotético: separar partículas de soluto requiere energía, separar parte de las del disolvente también, y establecer interacciones soluto–disolvente libera energía. Estas contribuciones no son instrucciones ni etapas que tengan que ocurrir aisladas.
ΔH de disolución = ΔH de separación del soluto + ΔH de separación del disolvente + ΔH de solvatación.
Modelo A: +12 + 8 − 25 = −5 kJ/mol → exotérmico.
Modelo B: +12 + 8 − 15 = +5 kJ/mol → endotérmico.
Son cifras hipotéticas expresadas sobre la misma base de un mol de soluto. El signo total depende del balance, no solo de una interacción. En el modelo simplificado, la formación de interacciones atractivas es la contribución que libera energía.
Calor, posibilidad de disolver y rapidez son preguntas distintas. Un proceso endotérmico puede ser favorable; también importa la entropía. A temperatura y presión constantes, el criterio termodinámico es ΔG = ΔH − TΔS, con T en kelvin y unidades compatibles: ΔG negativo indica que el cambio es favorable en el sentido considerado. Esto no calcula cuánto tarda en disolverse un cristal: el tamaño de las partículas, la agitación y el transporte de materia afectan a la rapidez.
La solubilidad expresa el límite de composición de una disolución saturada bajo condiciones determinadas. Para comparar valores hay que indicar el soluto, el disolvente, la temperatura y, cuando corresponda, la presión. Agitar puede ayudar a alcanzar el equilibrio más deprisa; no aumenta por sí solo ese límite a condiciones fijas.
«Lo semejante disuelve a lo semejante» es una orientación sobre interacciones, no una ley que permita decidir todos los casos. Los puentes de hidrógeno ayudan a explicar la miscibilidad de agua con metanol, etanol o etilenglicol. Miscibles significa que dos líquidos forman una fase en todas las proporciones en las condiciones consideradas.
Al separar sólido de una disolución, cristalización destaca la formación de una estructura cristalina. Precipitación destaca la aparición de una fase sólida desde la disolución, por ejemplo tras una reacción. Un precipitado puede ser cristalino: no son categorías opuestas definidas únicamente por el aspecto.
OpenStax · Solubilidad · NIOSH · Etilenglicol: miscibilidad en agua · IUPAC · Cristalización
Sí, si el NaCl está totalmente disuelto y se considera solo la fase líquida. Véase el ejemplo 1.
Sí, bajo condiciones que produzcan una fase sólida homogénea. En la fase alfa del paladio el hidrógeno ocupa intersticios como átomos; no se representan moléculas gaseosas atrapadas. Véase el ejemplo 14.
Sí. Etanol y agua son miscibles; el estado final es líquido. Véase el ejemplo 3.
Sí para la fase acuosa con CO₂ disuelto. Las burbujas constituyen otra fase y cambian la clasificación del conjunto. Véase el ejemplo 5.
Sí; forma ácido clorhídrico acuoso y reacciona con el agua. Homogeneidad no implica ausencia de reacción. Véase el ejemplo 7.
H₂SO₄ en agua es una disolución de ácido sulfúrico. Su nombre y las dos ionizaciones requieren la distinción del ejemplo 8.
Sí, puede formar una disolución líquida no acuosa. No toda disolución lleva agua. Véase el ejemplo 4.
No es correcto suponer que añadir arena o polvo de sílice al agua produzca una disolución completa. Puede quedar sólido o sílice coloidal. La fracción de sílice realmente disuelta se describe mediante especies como el ácido silícico; expresar un análisis como SiO₂ no significa que haya moléculas de SiO₂ intactas en el agua.
Sí para una cantidad de sulfato de sodio completamente disuelta. Se distinguen los iones y la proporción 2:1 del ejemplo 9.
Solo la fracción de sulfato de calcio que se disuelve pertenece a la disolución. El sólido restante constituye otra fase. Véase el ejemplo 10.
USGS · Sílice disuelta en aguas naturales · OpenStax · Ácidos polipróticos
Propano y butano pueden formar una mezcla uniforme en una fase. Un recipiente de gas LP con líquido y vapor no es una única fase homogénea. Véase el ejemplo 12.
La fase acuosa del agua de mar contiene sales disueltas. Una muestra que incluya arena, organismos o gotas de otros líquidos no se clasifica entera como disolución verdadera.
Es el caso general de agua con sal disuelta, ya desarrollado con NaCl en el ejemplo 1. No añade un mecanismo químico diferente.
El chocolate con leche contiene componentes dispersos, además de sustancias disueltas. No es un ejemplo inequívoco de disolución verdadera de todo el producto.
Una salsa picante puede incluir pulpa, partículas, aceite o estructuras coloidales. El sabor y la uniformidad aparente no bastan: depende de la formulación y de la fase que se estudie.
Un gel antibacterial posee una estructura gelificada. Aunque su fase líquida contenga alcohol y otras sustancias disueltas, el gel completo no se equipara sin más a una disolución simple.
Un champú puede contener micelas y otras estructuras dispersas. Transparencia o viscosidad no prueban que todos sus componentes estén dispersos como moléculas o iones individuales.
El café americano contiene sustancias disueltas, pero también puede contener partículas finas, gotas de aceite y componentes coloidales. Depende de la preparación; no se garantiza una disolución verdadera de todo el café por haberlo filtrado.
La limonada contiene sustancias disueltas como azúcar y ácidos. Si incluye pulpa o gotas de aceite, también tiene fases dispersas. Quitar la pulpa visible no demuestra por sí solo ausencia de coloides.
El jabón líquido puede formar micelas; algunas formulaciones incluyen más estructuras. La fase acuosa contiene sustancias disueltas, pero no se clasifica todo el producto como disolución molecular simple solo por ser líquido.
1. Se disuelven 8 g de sal en 192 g de agua. ¿Qué porcentaje en masa resulta?
La masa total es 200 g. El porcentaje es 8/200 × 100 = 4 % m/m. Se supone disolución completa y ausencia de pérdidas.
2. Hay 0,030 mol de soluto en 150 mL de disolución. ¿Cuál es su molaridad?
150 mL = 0,150 L. c = 0,030/0,150 = 0,20 mol/L. El volumen es el de la disolución final.
3. En el modelo de X del ejemplo 16 quedan 5 g sólidos y 20 g disueltos en 100 g de agua, en equilibrio a 25 °C. ¿Está sobresaturada?
No. Hay una disolución saturada más sólido. La muestra completa es heterogénea.
4. ¿El agua transparente de un acuario carece de oxígeno?
No. Puede contener O₂ disuelto aunque no haya burbujas. Su concentración requiere una medición.
5. ¿Toda pieza de latón es necesariamente una disolución de una sola fase?
No. Hay latones de una fase y de varias fases. Se necesita información sobre composición, temperatura y estructura.
6. ¿Qué carga total producen dos Na⁺ y un SO₄²⁻?
2(+1) + (−2) = 0. Coincide con la carga de una unidad de fórmula neutra de Na₂SO₄.
7. En un modelo energético, separar cuesta 12 y 8 kJ/mol y la solvatación libera 25 kJ/mol. ¿Cuál es el balance?
ΔH de disolución = +12 + 8 − 25 = −5 kJ/mol. Es exotérmica. El signo no permite calcular la rapidez.
8. ¿El color violeta permite saber si una disolución está saturada?
No por sí solo. Hacen falta identidad del soluto y disolvente, concentración, temperatura y el límite de solubilidad en esas condiciones.
Fuentes consultadas el 8 de octubre de 2026. Ejemplos y ejercicios: Editorial Ejemplode.