SOLUCIÓN LÍQUIDO - GAS

Coeficiente de Bunsen

Se llama coeficiente de solubilidad, o coeficiente de absorción, o coeficiente de Bunsen al cociente entre el volumen de gas disuelto y el volumen de solvente, cuando el gas en contacto con el líquido se halla a la presión parcial de 1 atmósfera absoluta (ATA) (1.013hPa):

a= Vg/Vi1 [1]

Donde (a) es coeficiente de solubilidad, V2 es volumen de gas y VI volumen del solvente.
De modo que el coeficiente de solubilidad getermina la cantidad de gas en solución en un líquido, y ha sido determinado para todas las combinaciones de gases y líquidos.

Por ejemplo el coeficiente del oxígeno al 100% a presión atmosférica en contacto con agua a 0°C es de 0,049. Aplicando la fórmula [1] vemos que en 100cc de agua se pueden disolver 4,9cc de 02 en las condiciones indicadas.

Este coeficiente varía no solo de acuerdo con el gas en contacto con la solución, sino también con el líquido solvente. De acuerdo con la Ley de Henry, la presión parcial del nitrógeno del aire a nivel del mar es de unos 600mmHg. Si un vaso con aceite y uno con agua entran en equilibrio con este aire, veremos que habrá unas 5 veces más moléculas de nitrógeno en el aceite que en el agua, ya que el N2 es unas 5 veces más soluble en el primero.

La solubilidad de los gases en los líquidos disminuye al aumentar la temperatura. Por ejemplo a 100°C el coeficiente de solubilidad del 02 y del N2 es 0,0380 y 0,0186 respectivamente, y a 37°C, 0,0236 y 0,0l21.

En la siguiente tabla puede observarse el coeficiente de solubilidad de diversos gases respiratorios en el agua, a presión ambiental y 37°C.
Tabla 1: Coeficiente de Bunsen para los gases
Oxígeno 0,024
Dióxido de Carbono 0,570
Nitrógeno 0,012
Helio 0,008
Monóxido de Carbono 0,018

Efecto de la presión y la temperatura en la solubilidad

Porque un refresco pierde más rápido el gas cuando esta caliente que cuando esta frió, o por que el chocolate en polvo se disuelve más fácilmente en caliente, son varios factores los que influyen a estos fenómenos, entre ellos está la temperatura y la presión.

Por lo general la solubilidad varía con la temperatura. En la mayoría de las sustancias, un incremento de la temperatura causa un aumento de la solubilidad. Por eso el azúcar se disuelve mejor en caliente, y la leche debe de estar en el punto de ebullición.

Los cambios de presión no modifican la solubilidad de un sólido en un líquido. Si un sólido es insoluble agua, no se disolverá aunque se aumente bruscamente la presión ejercida sobre él.

La solubilidad de los gases disueltos en líquidos es diferente de la que poseen los sólidos. La solubilidad de un gas en agua aumenta con la presión del gas sobre el disolvente, si la presión disminuye, la solubilidad disminuye también. Se dice que la solubilidad de los gases es directamente proporcional a la presión.

Cuando se destapa una botella de refresco, la presión sobre la superficie del líquido se reduce y cierta cantidad de burbujas de dióxido de carbono suben a la superficie. La disminución de la presión permite que el CO2 salga de la disolución.

En relación con la temperatura, los gases disueltos en líquidos se comportan de forma inversa a como lo hacen los sólidos. La solubilidad de un gas en agua decrece a medida que aumenta la temperatura; esto significa que la solubilidad y la temperatura son inversamente proporcionales.

Los gases disueltos en agua potable (oxigeno, cloro y nitrógeno) son las pequeñas burbujas que aparecen cuando él liquido se calienta y aún no llega al punto de ebullición. Cuando el agua hierve queda totalmente desgasificada, por lo cual su sabor es distinto del que posee el agua sin hervir, por ello se recomienda airear esta agua antes de beberla.

Efecto de la concentración del soluto en la solubilidad

La concentración de una solución lo da el número de moléculas que tenga que tenga el soluto de una sustancia y el número de moléculas que tiene el resto de la sustancia.

Existen distintas formas de decir la concentración de una solución, pero las dos más utilizadas son: gramos por litro (g/l) y molaridad (M).

Los gramos por litro indican la masa de soluto, expresada en gramos, contenida en un determinado volumen de disolución, expresado en litros. Así, una solución de cloruro de sodio con una concentración de 40 g/l contiene 40 g de cloruro de sodio en un litro de solución.

La molaridad se define como la cantidad de sustancia de soluto, expresada en moles, contenida en un cierto volumen de solución, expresado en litros, es decir: M = n/V.

El número de moles de soluto equivale al cociente entre la masa de soluto y la masa de un mol (masa molar) de soluto.

Por ejemplo, para conocer la molaridad de una solución que se ha preparado disolviendo 70 g de cloruro de sodio (NaCl) hasta obtener 2 litros de solución, hay que calcular el número de moles de NaCl; como la masa molar del cloruro de sodio es la suma de las masas atómicas de sus elementos, es decir, 23 + 35,5 = 58,5 g/mol, el número de moles será 70/58,5 = 1,2 y, por tanto, M = 1,2/2= 0,6 M (0,6 molar).

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