Solución (química)

En química , la IUPAC define una solución como «una fase líquida o sólida que contiene más de una sustancia, cuando, por conveniencia, una (o más) sustancia, denominada disolvente , se trata de forma diferente a las demás, denominadas solutos . Cuando, como suele ocurrir, aunque no necesariamente, la suma de las fracciones molares de los solutos es pequeña en comparación con la unidad, la solución se denomina solución diluida». ^{[ 1 ]} Un parámetro de una solución es la concentración , que es una medida de la cantidad de soluto en una cantidad dada de solución o disolvente. El término « solución acuosa » se utiliza cuando uno de los disolventes es agua . ^{[ 2 ]}

Homogéneo significa que los componentes de la mezcla forman una sola fase . Heterogéneo significa que los componentes de la mezcla están en fases diferentes. Las propiedades de la mezcla (como la concentración, la temperatura y la densidad) pueden distribuirse uniformemente en todo el volumen, pero solo en ausencia de fenómenos de difusión o una vez que estos se hayan completado. Generalmente, la sustancia presente en mayor cantidad se considera el disolvente. Los disolventes pueden ser gases, líquidos o sólidos. Uno o más componentes presentes en la disolución, además del disolvente, se denominan solutos. La disolución tiene el mismo estado físico que el disolvente.

La capacidad de un compuesto para disolverse en otro se denomina solubilidad . Cuando un líquido se disuelve completamente en otro, se dice que son miscibles . Dos sustancias que nunca se mezclan para formar una disolución se denominan inmiscibles .

Todas las soluciones tienen una entropía de mezcla positiva. Las interacciones entre diferentes moléculas o iones pueden ser energéticamente favorables o desfavorables. Si las interacciones son desfavorables, la energía libre disminuye al aumentar la concentración del soluto. En cierto punto, la pérdida de energía supera la ganancia de entropía, y no se pueden disolver más partículas de soluto; se dice que la solución está saturada . Sin embargo, el punto en el que una solución puede saturarse puede variar significativamente con diferentes factores ambientales, como la temperatura , la presión y la contaminación. Para algunas combinaciones de soluto y disolvente, se puede preparar una solución sobresaturada aumentando la solubilidad (por ejemplo, aumentando la temperatura) para disolver más soluto y luego disminuyéndola (por ejemplo, enfriando).

Por lo general, cuanto mayor es la temperatura del disolvente, mayor es la cantidad de un soluto sólido que puede disolver. Sin embargo, la mayoría de los gases y algunos compuestos presentan solubilidades que disminuyen al aumentar la temperatura. Este comportamiento se debe a una entalpía de disolución exotérmica . Algunos tensioactivos exhiben este comportamiento. La solubilidad de los líquidos en otros líquidos suele ser menos sensible a la temperatura que la de los sólidos o los gases.

Las propiedades físicas de los compuestos, como el punto de fusión y el punto de ebullición, cambian al añadir otros compuestos. En conjunto, se denominan propiedades coligativas . Existen varias formas de cuantificar la cantidad de un compuesto disuelto en otros compuestos, lo que se conoce como concentración . Algunos ejemplos son la molaridad , la fracción volumétrica y la fracción molar .

Las propiedades de las soluciones ideales se pueden calcular mediante la combinación lineal de las propiedades de sus componentes. Si tanto el soluto como el disolvente existen en cantidades iguales (como en una solución de etanol al 50 % y agua al 50 %), los conceptos de "soluto" y "disolvente" pierden relevancia, pero la sustancia que se usa con mayor frecuencia como disolvente se designa normalmente como tal (en este ejemplo, el agua).

En principio, todos los tipos de líquidos pueden comportarse como disolventes: gases nobles líquidos , metales fundidos, sales fundidas, redes covalentes fundidas y líquidos moleculares. En la práctica de la química y la bioquímica, la mayoría de los disolventes son líquidos moleculares. Se pueden clasificar en polares y no polares , según si sus moléculas poseen un momento dipolar eléctrico permanente . Otra distinción radica en si sus moléculas pueden formar enlaces de hidrógeno ( disolventes próticos y apróticos). El agua , el disolvente más utilizado, es polar y permite la formación de enlaces de hidrógeno.

Las sales se disuelven en disolventes polares, formando iones positivos y negativos que se unen a los extremos negativo y positivo de la molécula del disolvente, respectivamente. Si el disolvente es agua, se produce la hidratación cuando los iones del soluto, cargados, quedan rodeados por moléculas de agua. Un ejemplo típico es el agua salada acuosa. Estas disoluciones se denominan electrolitos . Siempre que una sal se disuelve en agua, debe tenerse en cuenta la asociación iónica .

Los solutos polares se disuelven en disolventes polares, formando enlaces polares o enlaces de hidrógeno. Por ejemplo, todas las bebidas alcohólicas son disoluciones acuosas de etanol . En cambio, los solutos no polares se disuelven mejor en disolventes no polares. Un ejemplo son los hidrocarburos, como el aceite y la grasa, que se mezclan fácilmente, pero son incompatibles con el agua.

Un ejemplo de la inmiscibilidad del petróleo y el agua es una fuga de petróleo de un buque cisterna dañado, que no se disuelve en el agua del océano, sino que flota en la superficie.

• Solución molar : medida de la concentración de una sustancia química. Páginas que muestran descripciones breves de los objetivos de redireccionamiento. 
• Solución porcentual (desambiguación)
• Equilibrio de solubilidad : equilibrio termodinámico entre un sólido y una disolución del mismo compuesto. 
• Sólidos disueltos totales : su medición en química ambiental es un término común en diversas disciplinas y puede tener diferentes significados según el método analítico utilizado. En el análisis de la calidad del agua, se refiere a la cantidad de residuo que queda tras la evaporación del agua de una muestra. 
• Temperatura crítica superior de solución : temperatura crítica de miscibilidad en una mezcla. 
• Temperatura crítica inferior de solución : temperatura por debajo de la cual los componentes de una mezcla son miscibles. 
• Transición de espiral a glóbulo : colapso de una macromolécula desde un estado de espiral expandida a un estado de glóbulo colapsado. 

• IUPAC , Compendio de Terminología Química , 5.ª ed. (el "Libro de Oro") (2025). Versión en línea: (2006 – ) " solución ". doi : 10.1351/goldbook.S05746

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