Soluciones: definición, forma de
preparación y propiedades de las porcentuales,
molares, molales, normales y
osmolares.
Solución es un sistema material conformado por dos o más
sustancias. El que está en mayor proporción se denomina solvente y la/s
sustancia/s incorporadas, generalmente en menor cantidad, se denominan soluto.
Es un sistema homogéneo, fraccionable y de composición química variable. Los
términos solución, disolución y mezcla homogénea suelen utilizarse como
sinónimos.
La sustancia en cuyo seno se dispersan las otras se
considera la fase continua o dispersante, mientras que las partículas a ella
incorporadas constituyen la fase dispersa. Cualquier sustancia puede ser
solvente, siempre que pueda disolver en su interior a otras. En los sistemas
biológicos el solvente por excelencia es el agua.
Soluciones Porcentuales.-
Indican la cantidad de soluto, en masa o volumen, en relación a 100 partes de
la solución o del solvente.
Pueden referirse a porcentaje de masa en masa (% M/M),
porcentaje de masa en volumen (% M/V) o porcentaje de volumen en volumen (%
V/V). Si se expresa que tiene una solución de KCl al 8 % (M/M), se quiere
indicar que contiene 8 g de KCl por cada 100 g de solución. Si se expresa la
concentración de KCl como 8 % (M/V), hay 8 g de KCl por 100 mL de solución o
por dL (decilitro) de solución (1 dL = 0,1 L = 100 mL). Las diferencias en
expresar concentraciones en % M/M o % M/V radica en el hecho de que el volumen
cambia con la temperatura, mientras la masa no. Por eso, cuando se dan
concentraciones en % M/V, habría que consignar la temperatura a la cual la
solución fue preparada. Cuando el soluto es líquido, resulta práctico dar la
relación de volúmenes de soluto y solvente. Así, podría referirse una solución
de metanol en agua como 1:100, lo cual indica que contiene una parte de metanol
en volumen, más 100 partes de agua. En cambio, si decimos que la solución de
metanol es 1 % V/V, la concentración es de 1 mL de metanol cada 100 mL de
solución.
Soluciones Molares.- Molaridad
(M) es la concentración expresada en moles de soluto por litro de solución.
Esta relación corresponde a la siguiente expresión:
Se define que mol o molécula gramo es la cantidad de una
sustancia expresada en gramos, igual a su peso molecular. El peso molecular de
una sustancia se obtiene sumando los pesos atómicos de todos los átomos que
forman la molécula.
Es importante recordar que en 1 mol de cualquier
sustancia covalente existe un número fijo de moléculas, 6,023 x 1023 o número
de Avogadro (NA). Si el compuesto es iónico, en un mol de la sustancia existe
un NA de unidades fórmulas. La cantidad de moles existentes en una masa dada de
sustancia se calcula con la relación
Una solución 1 molar es la que contiene 1 mol de soluto
por litro de solución y se indica con la notación 1 M. Se prepara agregando
solvente a 1 mol de soluto hasta que el volumen de la solución llegue a 1
litro.
Esta fórmula permite calcular fácilmente la molaridad de
una solución conociendo la masa de sustancia disuelta y el volumen final de la
solución. Por pasaje de términos en la ecuación :
masa (g) = M (moles/L) x PM (g/mol) x Volumen (L)
Esta fórmula permite calcular la masa de soluto presente
en un volumen dado de solución si se conoce su molaridad.
De este modo se puede calcular el volumen final de una
solución de determinada molaridad que puede prepararse partiendo de una masa de
soluto conocida.
Soluciones Molales.- Molalidad
(m) es la concentración expresada en moles de soluto por 1000 g de solvente.
La molalidad (m) corresponde a la relación:
e partiendo de una masa de
soluto conocida.
Soluciones Molales.- Molalidad
(m) es la concentración expresada en moles de soluto por 1000 g de solvente.
Ejemplo: Una solución 1 molal (la notación es 1 m) de
ácido sulfúrico es la que contiene 1 mol de este compuesto (98 g) por cada 1000
g de agua. Se prepara disolviendo 98 g de ácido sulfúrico en 1 kg de agua.
Utilizando el mismo razonamiento aplicado en las ecuaciones relativas a
soluciones molares, se obtienen las siguientes fórmulas para molalidad (m):
El expresar el solvente en peso (molalidad), en lugar de
hacerlo por volumen de solución (molaridad), tiene la ventaja de que, como el
peso es independiente de la temperatura, la 103 concentración se mantiene
cualquiera sea la temperatura ambiente. En cambio, como el volumen es afectado
por la temperatura, es necesario consignar la temperatura de preparación y de
uso para las soluciones molares. A pesar de esto, debido a que en la práctica
química es más frecuente utilizar unidades de volumen para el manejo de soluciones,
son más empleadas las soluciones molares.
Soluciones Normales.- Normalidad
(N) es la concentración expresada en equivalentes gramo de soluto por litro de
solución.
Equivalente gramo es la cantidad de sustancia capaz de
reaccionar con o de desalojar a 1 átomo gramo (1 g) de hidrógeno, o medio átomo
gramo (8 g) de oxígeno, o un átomo gramo de un ión monovalente. Para poder
calcular el equivalente gramo de una sustancia debe conocerse la reacción en la
cual ha de participar, pues un mismo reactivo puede actuar con diferentes
equivalentes, dependiendo de la reacción en consideración: neutralización,
precipitación, redox, etc. Se calcula el equivalente gramo dividiendo la
cantidad que corresponde a un mol de sustancia por la “valencia funcional” (con
la cual actúa en la reacción). La notación para equivalente es Eq y se puede
leer como peso equivalente gramo, peso equivalente o equivalente químico. El
equivalente gramo se toma como unidad química reaccionante. Toda reacción se
produce equivalente a equivalente.
En el caso de las sales, la “valencia funcional”
corresponde al “número total de aniones o de cationes” que liberan al
disociarse multiplicado por la carga de cada uno de esos iones.
Si se desea calcular los equivalentes de sustancia
presentes en una determinada muestra, se divide la masa de sustancia (en g) por
el valor del equivalente gramo.
A partir de esta fórmula pueden calcularse la
masa de soluto o el volumen de solución, conociendo los otros términos
Por otro lado, como masa (g) / PM (g/mol) x volumen (L)
es la expresión de la concentración en molaridad, podríamos reemplazar en la
fórmula
Solución normal o uno normal (la notación utilizada es 1
N), es aquella que posee un equivalente gramo de soluto disuelto en un litro de
solución. Una solución tres normal (3 N), tendrá tres equivalentes de soluto
por litro de solución; una solución 0,5 N, medio equivalente de soluto por
litro de solución. El uso de soluciones normales tiene la ventaja de que ellas
se corresponden volumen a volumen desde el punto de vista de su capacidad de
reaccionar químicamente. Por ejemplo: 15 mL de solución 0,8 N de ácido
clorhídrico neutralizarán exactamente a 15 mL de solución 0,8 N de hidróxido de
sodio y se formará cloruro de sodio y agua, sin que quede exceso de ninguno de
los reactivos. El siguiente esquema muestra la relación entre cantidades de
soluto, solvente y solución para expresar las concentraciones en M, m y N:
Osmoralidad.- Concentración de las partículas osmóticamente activas
contenidas en una disolución, expresada en osmoles o en miliosmoles por litro
de disolvente. La Osmolaridad se define como el número de Osmoles de
soluto por litro de solución. Se representa son el símbolo Os y tiene unidades
de Osmol l-1. El Osmol es la cantidad de soluto que ejerce una presión osmótica
igual a la de un mol de partículas disueltas, que es de 22.4 atmósferas a 25
°C. cuando los solutos no se disocian Os y M son iguales, pero en solutos
disociables, Os depende del grado de disociación.
Soluciones hipotónicas,
isotónicas e hipertónicas
Isotónicas: sustancias con unas concentraciones
soldad igual a la concentración interna de sólidos de la célula, donde se
aplique. Se encuentran en bebidas con
gran capacidad de rehidratación. Incluyen
en su composición bajas dosis de sodio, normalmente en forma de cloruro de sodio
o bicarbonato de sódico, azúcar o glucosa y habitualmente, potasio y otros minerales. Ayuda a retrasar la fatiga, evitar lesiones
por calor (calambres y sincope), mejorar el rendimiento y acelerar la recuperación.
Hipertónicas: Es aquella que tiene mayor concentración
de soluto que con el interior celular.
Bebidas hipertónicos presentan una elevada concentración de sustancias disueltas
en el liquido, en concreto su concentración es superior al 10%. Debido a esta característica, el organismo
libera agua para diluir este líquido ingerido hasta que llegue a ser isotónico.
Hipotónicas: Es aquella que tiene menor concentración
de soluto en el medio externo en relación al medio cito plasmático de la célula. Bebidas hipotónicas: en estas bebidas la concentración
de partículas por unidad de volumen es inferior a la del plasma sanguíneo (menor
presión osmótica). El agua es el mejor
ejemplo de bebida hipotónica, salvo las muy ricas en sales. Tras ejercicios moderados que duran menos de
una hora no es necesario un aporte extra de electrolitos; es suficiente beber
simplemente agua antes, durante y después del ejercicio para conseguir una
adecuada hidratación.
Unidades de medición
(osmoles, Moles, equivalentes, gramos) y conversión de unidades.
Unidades de medición (osmoles, Moles,
equivalentes, gramos) y conversión de unidades.
Mol (mol) = Peso molecular (o
atómico) expresado en gramos
Minimol (mmol) = 10–3 mol
Equivalente gramo (Eq) =
mol/valencia
Miliequivalente (mEq) = 10–3 Eq
Un ion monovalente (Na+, Cl–, K+,
HCO–
1 Eq o 1 mEq es lo mismo que 1
mol o mmol.
1 ion divalente (Ca2+, Mg2+, SO4
1 mol es igual a 2 Eq y 1 mmol es
igual a 2 mEq.
Equilibrio hídrico en el
humano.
A pesar de las continuas pérdidas de agua y de las
grandes variaciones en la ingesta de agua y sal, el cuerpo humano tiene
generalmente la capacidad para mantener una constancia precisa del contenido de
agua: se calcula que el agua corporal total varía menos de un 1% en 24 horas
(Cheuvront et al. 2004). Esto es de vital importancia para el
mantenimiento de una composición constante del líquido extracelular, necesario
para que las células funcionen correctamente. El agua corporal es controlada,
por una parte por la ingesta de líquidos estimulada por la sed, y por otra
parte por la excreción renal del agua (Brenner y Rector 2008)
A pesar de estar rigurosamente regulado, el equilibrio
hídrico corporal puede plantear problemas que den lugar a un estado temporal de
hipo hidratación o hiperhidratación. La deshidratación es el proceso de
pérdida de agua corporal, mientras que la hipo hidratación se refiere a un
estado equilibrado de déficit de agua corporal, y es por lo tanto el resultado
de la deshidratación (EFSA, 2010). Según la pérdida relativa de agua y solutos
desde los líquidos extracelulares, la deshidratación puede ser hipertónica (la
pérdida de agua concentra agua extracelular), hipotónica (la pérdida de sodio
diluye el agua extracelular) o isotónica (pérdidas de agua y sodio sin cambio
de concentración).
Conclusiones:
El
estudio de las soluciones tiene gran importancias en la enfermería, ya que es relevante
conocer el cuerpo humano, los medicamentos, las sustancias, etc.
Cada
solución posee una determinada composición y relación soluto-solvente
característica.
Las soluciones acuosas mas comunes en enfermería son: inyectables, orales (jarabes), medicamentos, etc.
Referencias:
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