Soluciones en estado sólido: las aleaciones

Estamos acostumbrados a trabajar con soluciones cuyo estado de agregación es líquido, pero... ¿qué ocurre si fundimos dos o más metales mezclados y luego enfriamos el sistema a temperatura ambiente? Obtenemos un material metálico homogéneo que al estar formado por dos o más componentes es una solución. En este caso una solución sólida.

Muchos de los objetos metálicos que conocemos no están constituidos por un solo metal, sino que son mezclas de varios metales y a veces no metales, los cuales al fundirse se disuelven unos en otros. Las soluciones sólidas así obtenidas se denominan aleaciones y sus propiedades son distintas de las de sus componentes. En general, las aleaciones sintéticas tienen propiedades que mejoran las características de los metales puros, siendo más resistentes y duras que éstos. Algunas aleaciones son muy conocidas y apreciadas por sus aplicaciones extensas y variadas. Así por ejemplo, el bronce es una aleación de cobre con estaño y el latón de cobre con cinc. El "estaño" que se usa para soldaduras contiene 50% de estaño y 50 % de plomo. El oro usado para joyería es una aleación con plata y cobre. El oro blanco es una aleación de color plateado mayoritariamente formada por oro y paladio.

Los aceros son aleaciones de hierro con proporciones variables de otros metales como manganeso, níquel, y cromo, y un no-metal como el carbono. Los aceros así obtenidos presentan una resistencia notablemente superior a la del hierro metálico. El carbono confiere al acero dureza, flexibilidad y resistencia a la corrosión. Los aceros tienen propiedades que los hacen objeto de extensas aplicaciones industriales, como en la fabricación de auto-partes, vajillas, tanques, reactores industriales, y planchas para blindajes. Los aceros inoxidables son aleaciones de hierro y carbono con cromo y níquel.

Otro ejemplo de soluciones son las amalgamas. El mercurio, que es un líquido, presenta la notable propiedad de disolver numerosos metales como el oro, el cobre, el cinc y la plata entre otros. Los productos obtenidos son aleaciones que pueden ser sólidas o líquidas y reciben el nombre de amalgamas. En odontología era muy utilizada la amalgama de mercurio con plata y cinc, para obturar caries, aunque actualmente está siendo reemplazada por otros materiales.

Texto extraído y adaptado del libro "Química básica" de Di Risio, Roverano, Vazquez.

Material básico de laboratorio de Química

Nombre	Se utiliza para:
Tubo de ensayo	Contener, calentar
Vaso de Bohemia	Contener, calentar, baños de agua
Matraz	Contener y calentar líquidos
Matraz aforado	Preparar soluciones
Matraz Erlenmeyer	Contener y calentar
Balón	Contener y calentar líquidos
Balón de destilación	Destilación
Embudo	Filtrar y trasvasar
Embudo de decantación	Separar líquidos no miscibles
Probeta	Medir volumen
Pipeta graduada	Medir pequeños volúmenes
Varilla	Agitar
Refrigerante	Condensar vapores
Cápsula	Calentar durante tiempo prolongado a elevadas temperaturas
Crisol	Calentar durante tiempo prolongado a elevadas temperaturas
Termómetro	Medir temperatura
Triángulo de pipa	Sostener cápsula o crisol al realizar calentamiento directo sobre la llama del mechero
Rejilla metálica	Sostener los recipientes de vidrio y lograr una distribución uniforme del calor en la base de los mismos
Mechero de alcohol	Calentar
Trípode	Sostener la rejilla metálica o el triángulo de pipa
Mechero Bunsen	Calentar
Pinza de madera	Sostener el tubo de ensayo para calentarlo directamente a la llama
Cuentagotas	Agregar o extraer líquidos por goteo
Vidrio de reloj	Contener pequeñas cantidades de sólidos
Gradilla	Apoyar los tubos de ensayo
Balanza	Medir masa
Cristalizador	Realizar cristalizaciones
Mortero	Pulverizar sólidos y/o mezclarlos
Caja de Petri	Realizar cultivos
Soporte universal y pinzas	Sostener y organizar el material al combinar aro y diferentes pinzas

Las sustancias

Hemos visto que algunos sistemas homogéneos se fraccionan al ser sometidos a diferentes procesos, obteniéndose otros sistemas con propiedades diferentes.

Las soluciones son sistemas homogéneos que se pueden fraccionar por algún método de fraccionamiento.

Un sistema homogéneo que no se fracciona por ningún método de fraccionamiento se llama cuerpo puro.

Podemos resumir estas conclusiones en el siguiente esquema:

Una solución está formada por varias sustancias. En cambio, un cuerpo puro está formado por solo una sustancia.

Las sustancias

Consideremos una ventana de aluminio, un cucharón de aluminio, y un cacerola de ese metal. Los tres cuerpos tienen en común que están formados por el mismo componente: el aluminio.

Llamamos sustancia a cada componente de un cuerpo.

En otras palabras, las sustancias forman los diferentes cuerpos.

El agua, el oxígeno gaseoso (dioxígeno), el naftaleno, el azúcar (sacarosa), el bicarbonato de sodio, el alcohol etílico, el polietileno, el oro, el hierro, la sal de mesa (cloruro de sodio), son ejemplos de sustancias.

Oro

Sal de mesa (cloruro de sodio)

 Recordemos que:

Cuerpo puro es una porción de materia formada por una sola sustancia.

Esta moneda es un cuerpo puro. Está formada por una sola sustancia (cobre).

Cada sustancia puede identificarse por un conjunto de valores de las propiedades características. Si consideramos una sustancia, cada propiedad característica de la misma tiene un valor determinado e invariable (en iguales condiciones de temperatura y presión).

Se denominan propiedades características a aquellas propiedades intensivas que nos permiten caracterizar o distinguir una sustancia de otras. Es decir, nos permiten identificar una sustancia.

Son ejemplos de propiedades características: el punto de fusión, el punto de ebullición, la densidad, entre otras.

Distintas sustancias con aspecto semejante se pueden identificar determinando los valores de algunas propiedades características ya que, al menos una o varias de ellas serán diferentes. Por ejemplo, el etanol y la acetona son dos líquidos incoloros que tienen igual densidad, por lo tanto para poder identificarlos habrá que medir el valor de otras propiedades características.