El agua como solvente
Lo que vas a aprender
- Identificar el soluto y el solvente en soluciones acuosas de uso cotidiano.
- Calcular la masa de una solución como la suma de la masa del soluto o los solutos y la del agua, y hallar una de ellas a partir de las otras.
- Explicar con ejemplos por qué el agua como solvente es importante para los organismos vivos y para los ecosistemas.
Para qué
¿Para qué sirve esto?
Cuando preparas agua de panela, la panela desaparece de tu vista, pero el sabor dulce te dice que sigue ahí. Algo parecido pasa todo el tiempo en la naturaleza: el agua de la lluvia que se mete en el suelo arrastra minerales disueltos hasta las raíces de las plantas; los peces de un río toman el oxígeno que está disuelto en el agua; dentro de tu cuerpo, muchas sustancias viajan de un lugar a otro disueltas en agua.
En esta lección vas a conocer las soluciones, a nombrar sus partes y a calcular su masa. También vas a ver por qué que el agua disuelva tantas cosas es tan importante para la vida, y por qué eso mismo la vuelve fácil de contaminar.
Antes de empezar recuerda que una mezcla homogénea es la que no deja ver sus partes, aunque sus componentes siguen ahí, y que la masa de una mezcla es la suma de las masas de sus componentes.
Explicación
Soluto y solvente
Una solución es una mezcla homogénea. Tiene al menos dos partes con nombre propio:
- El solvente es el componente que disuelve a los demás. Está en el mismo estado que la solución: si en un líquido se disuelve un sólido o un gas, el solvente es el líquido.
- El soluto es el componente que se disuelve. Una solución puede tener uno o varios solutos.
Ojo: el solvente no es por fuerza el que más pesa. En un almíbar espeso hay más azúcar que agua, y el solvente sigue siendo el agua: es la que disuelve el azúcar, y el almíbar es líquido como ella. Solo cuando se juntan dos líquidos, como en el vinagre, se suele llamar solvente al que está en mayor cantidad.
En el agua de panela, el agua es el solvente y la panela es el soluto. Cuando el solvente es el agua, la solución se llama solución acuosa. Son soluciones acuosas el agua con sal, el agua de mar, el agua de panela, el vinagre y una gaseosa sin destapar.
El soluto no tiene que ser un sólido. En el agua con sal o con azúcar el soluto es sólido; en el vinagre, el soluto principal es un líquido; en la gaseosa hay un gas disuelto, el dióxido de carbono, CO₂, que forma las burbujas cuando la destapas. Y en el agua de un río hay oxígeno, O₂, disuelto: ese es el que usan los peces para respirar.
Una palabra que se confunde mucho: el azúcar no se derrite en el agua, se disuelve. Derretir es pasar de sólido a líquido con calor, como el hielo o la mantequilla en una sartén. Disolver es repartirse en otra sustancia en partículas tan pequeñas que ya no se ven.
¿Por qué el agua disuelve tantas cosas?
Las moléculas de agua, H₂O, se pegan a las partículas de muchas sustancias, las rodean y las van separando unas de otras hasta repartirlas por todo el líquido. Por eso el agua disuelve la sal, el azúcar, muchos minerales de las rocas y algunos gases. Cómo lo hace por dentro lo estudiarás en química, en décimo.
A veces se dice que el agua es el «solvente universal», pero es solo una forma de hablar: el agua no disuelve todo. El aceite, la arena y el plástico no se disuelven en ella. Por eso el agua con aceite forma dos capas y el agua con arena se ve turbia: son mezclas heterogéneas, no soluciones.
El agua como solvente en los seres vivos
Para un ser vivo, que el agua disuelva tantas cosas es cuestión de vida o muerte, porque el agua es el medio de transporte de las sustancias:
- Las plantas no pueden comerse una piedra, pero sí toman los minerales del suelo que la lluvia ha disuelto. Entran por las raíces disueltos en agua y suben por el tallo hasta las hojas.
- En tu cuerpo, la sangre es en su mayor parte agua. En ella viajan disueltas sustancias que tus células necesitan, y también las que tus células desechan, hasta los órganos que las eliminan.
- Dentro de cada célula, muchas de las transformaciones que mantienen la vida ocurren entre sustancias disueltas en agua.
- Los peces y otros animales acuáticos respiran el oxígeno que está disuelto en el agua.
El agua como solvente en los ecosistemas
En los ecosistemas, el agua también lleva cosas de un lugar a otro. La lluvia que corre sobre las rocas disuelve poco a poco algunos de sus minerales; los ríos los arrastran y muchos terminan en el mar. Por eso el agua de mar es salada, y por eso los suelos y los ríos llevan los minerales que necesitan las plantas y las algas.
Esa misma propiedad tiene un lado peligroso: el agua también disuelve sustancias dañinas, como restos de detergentes, abonos o venenos, y se las lleva lejos del lugar donde se botaron. Una sustancia vertida en un río puede llegar disuelta a los animales y a las personas que viven aguas abajo, aunque el agua se vea limpia. Cuidar el agua empieza por no botar aceite, pinturas, medicamentos ni productos de limpieza concentrados por el desagüe, ni basura en las quebradas.
La masa de una solución
Como en cualquier mezcla, al disolver nada aparece ni desaparece. La masa de la solución es la suma de la masa del soluto y la masa del solvente:
$$\text{masa de la solución} = \text{masa del soluto} + \text{masa del agua}$$
Si hay varios solutos, se suman todos. Y si conoces la masa de la solución y la de una de sus partes, la otra se obtiene restando.
Ejemplo resuelto
El agua de panela
Disuelves 50 g de panela en 250 g de agua (masas inventadas). ¿Cuál es el soluto, cuál el solvente y cuánto pesa el agua de panela?
Ver la solución paso a paso
La panela es la que se disuelve: es el soluto. El agua es la que disuelve, y el agua de panela es líquida como ella: es el solvente. Aquí, además, hay más agua que panela, pero no es eso lo que decide:
$$250 > 50$$
La masa de la solución es la del soluto más la del agua:
$$50 + 250$$
$$300$$
Respuesta: El soluto es la panela y el solvente es el agua. El agua de panela pesa 300 g.
Ejemplo resuelto
¿Cuánta agua tenía?
Un frasco tiene 515 g de agua con sal, y en la etiqueta dice que se preparó con 15 g de sal (datos inventados). ¿Cuántos gramos de agua se usaron?
Ver la solución paso a paso
La solución es soluto más agua. Si a la masa de la solución le quitamos la del soluto, queda la del agua:
$$515 - 15$$
$$500$$
Comprobamos sumando las dos partes:
$$500 + 15 = 515$$
Respuesta: Se usaron 500 g de agua.
Ejemplo resuelto
Una solución con dos solutos
En 200 g de agua disuelves 10 g de sal y 15 g de azúcar (masas inventadas). ¿Cuánto pesan los solutos juntos y cuánto pesa la solución?
Ver la solución paso a paso
Esta solución tiene dos solutos. Primero sumamos sus masas:
$$10 + 15$$
$$25$$
La solución es el agua más todos los solutos:
$$200 + 10 + 15$$
$$225$$
Es lo mismo que sumar el agua y los solutos juntos:
$$200 + 25 = 225$$
Respuesta: Los solutos pesan 25 g juntos y la solución pesa 225 g.
Práctica
Disuelves 25 g de azúcar en 200 g de agua. ¿Cuántos gramos pesa la solución?
La masa de la solución es la del soluto más la del agua: 25 g + 200 g = 225 g. El azúcar no se ve, pero su masa cuenta.
Una solución de agua con sal pesa 330 g y se preparó con 300 g de agua. ¿Cuántos gramos de sal tiene?
El soluto es la solución menos el agua: 330 g − 300 g = 30 g de sal.
Un vaso tiene 520 g de una solución preparada con 20 g de sal. ¿Cuántos gramos de agua tiene?
Al restar la sal queda el agua: 520 g − 20 g = 500 g. El 540 sale de sumar en vez de restar, y el 520 olvida que la sal también pesa.
En 500 g de agua disuelves 20 g de sal y 30 g de azúcar. ¿Cuántos gramos pesa la solución?
Con dos solutos se suman los dos más el agua: 500 g + 20 g + 30 g = 550 g.
Una botella tiene 1500 g de una solución acuosa y 1450 g de ella son agua. ¿Cuántos gramos de soluto tiene?
Soluto = solución − agua = 1500 g − 1450 g = 50 g.
¿Verdadero o falso? Si disuelves 10 g de sal en 90 g de agua, la solución pesa 90 g, porque la sal se esconde entre el agua.
La sal no se ve, pero sigue ahí y su masa cuenta: la solución pesa 10 g + 90 g = 100 g.
¿Verdadero o falso? Un almíbar se prepara calentando 150 g de azúcar con 100 g de agua hasta que el azúcar se disuelve. En ese almíbar hay más masa de azúcar que de agua.
Es cierto: 150 g de azúcar frente a 100 g de agua. Y aun así el solvente es el agua, porque es la que disuelve al azúcar y el almíbar es líquido como ella. El solvente no es por fuerza el que más pesa.
Las burbujas de una gaseosa son de dióxido de carbono, CO₂, que estaba disuelto. ¿Cuántos átomos tiene en total una molécula de CO₂?
Un átomo de carbono y dos de oxígeno: 3 átomos. El 2 es solo el oxígeno, y también es el número de clases de átomos.
¿Cuál de estas mezclas no es una solución acuosa?
El aceite no se disuelve en el agua: forma una capa aparte y la mezcla es heterogénea. Las otras tres son mezclas homogéneas en las que el solvente es el agua.
¿Por qué es importante para las plantas que el agua disuelva los minerales del suelo?
La planta no puede tomar un trozo de roca, pero sí los minerales disueltos: el agua los lleva por las raíces y el tallo hasta donde se necesitan. Lo disuelto no desaparece: viaja con el agua.
Reto
¿Soluto o solvente?
En cada solución, el solvente es el que disuelve; el soluto, lo que se disuelve.
Reto
Completa la preparación.
Elige el número que completa cada espacio. Recuerda que la solución es el soluto más el agua.
Reto
Sopa de letras de las soluciones.
Encuentra las palabras de la lección. No llevan tildes.
Cierre
En resumen
Una solución es una mezcla homogénea: el solvente disuelve y el soluto, o los solutos, se disuelven.
En una solución acuosa el solvente es el agua; el soluto puede ser un sólido, un líquido o un gas.
Disolver no es derretir: lo disuelto se reparte en partículas que no se ven, pero sigue ahí.
El agua disuelve muchas sustancias, pero no todas: el aceite y la arena no se disuelven en ella.
En los seres vivos y en los ecosistemas, el agua transporta sustancias disueltas, también las contaminantes; la masa de una solución es la del soluto más la del agua.
Vocabulario
- Solución
Mezcla homogénea de dos o más sustancias. Se ve igual en todos sus puntos.
- Solvente
Componente de una solución que disuelve a los demás. Está en el mismo estado que la solución: en el agua con azúcar, el líquido es el agua. No es por fuerza el que más pesa.
- Soluto
Componente de una solución que se disuelve en el solvente. Una solución puede tener varios solutos.
- Solución acuosa
Solución en la que el solvente es el agua.
- Disolver
Repartir una sustancia en otra en partículas tan pequeñas que ya no se ven. No es lo mismo que derretir.
Guía para el docente
Tiempos
- Inicio · 5 min — Disuelva una cucharada de panela rallada o de azúcar en un vaso de agua frente al grupo y pregunte dónde quedó y cómo podrían demostrar que sigue ahí.
- Explicación · 15 min — Soluto, solvente y solución acuosa; por qué el agua disuelve tantas sustancias y su papel en los seres vivos y los ecosistemas. Resuelva los tres ejemplos en el tablero.
- Práctica · 20 min — Preguntas en parejas; las canastas y los huecos se pueden proyectar y resolver en grupo.
- Cierre · 5 min — Que cada estudiante escriba una solución acuosa de su casa, su soluto y su solvente, y una razón por la que el agua como solvente importa para los seres vivos.
Preguntas para el salón
- ¿Por qué no hay que botar detergente a la quebrada, si el agua luego se ve limpia?
- ¿Qué le pasa a una quebrada con una capa de aceite encima? ¿Por qué el aceite no se ve disuelto?
- ¿En qué se diferencia que el azúcar se disuelva de que la mantequilla se derrita?
- Si el agua no disolviera los minerales, ¿qué les pasaría a las plantas?
Errores típicos
- Decir que el azúcar se derrite en el agua. Ponga lado a lado un cubo de hielo derritiéndose en un plato y una cucharada de azúcar disolviéndose en agua de la llave, revolviendo, y pida que describan la diferencia.
- Creer que lo disuelto desaparece y no pesa. Pese el agua y el soluto por separado en una balanza de cocina y luego la solución.
- Confundir soluto y solvente. Pregunte cuál de los dos disuelve al otro y en qué estado queda la solución: el solvente está en el mismo estado que ella. Use el almíbar para mostrar que el solvente no es por fuerza el que más pesa; solo entre dos líquidos, como en el vinagre, se llama solvente al que está en mayor cantidad.
Tarea sugerida
Hacer una lista de cinco soluciones acuosas de la casa o del entorno, con su soluto y su solvente, y escribir un párrafo sobre qué le pasaría a un río si alguien botara en él una sustancia que se disuelve en agua.