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.

Métodos de fraccionamiento

Estos métodos tienen como objetivo recuperar las diferentes fracciones o componentes de una solución: el solvente y los solutos.
Muchas veces no es posible realizar la recuperación total de los componentes usando solo un método y en ese caso, se combinan varios de ellos.

Analizaremos algunos métodos de fraccionamiento: cristalización, destilación y cromatografía. 

Ésta es una introducción teórica, los detalles del procedimiento experimental a seguir para aplicar cada uno de los métodos se encuentran en la  
GUÍA EXPERIMENTAL_Métodos de fraccionamiento.

Cristalización

Materiales necesarios
Cristalizador, tubo de ensayo, pinza de madera, mechero, gradilla.

Sistema: líquido celeste (solución acuosa de sulfato cúprico).

Fundamento
El método consiste en extraer el solvente quedando en forma sólida el componente que estaba disuelto.

Secuencia del proceso de cristalización.

Aplicaciones

En muchos casos la naturaleza se encarga de realizar este proceso mediante la energía solar, como en las salinas, donde se obtienen cristales de cloruro de sodio al evaporarse el agua.

Cromatografía (sobre papel)

Materiales necesarios
Tiras de papel absorbente, marcadores de fibra, recipiente de vidrio, agua o alcohol.

Sistema: tinta de marcador de fibra.

Fundamento
La cromatografía se basa en las diferentes afinidades de los componentes de una solución por el papel (soporte fijo) o por un líquido absorbido por éste (agua, alcohol u otro).
A medida que el líquido asciende por el papel, "arrastra" aquellos componentes más solubles en él, dejándolos a mayor distancia de la muestra inicial. Aquellos componentes menos solubles en el líquido quedan más cerca de la muestra.

Secuencia del proceso de cromatografía

Aplicaciones

En nuestro país, el LATU tiene un departamento de cromatografía para realizar análisis de alimentos y de aguas residuales entre otras investigaciones.

Destilación

Materiales necesarios
Matraz, tapón perforado con tubo de desprendimiento, tubo refrigerante, soporte universal con pinza y aro, mechero, termómetro, 2 vasos de bohemia.

Sistema: vino tinto.

Fundamento
El método se basa en los diferentes puntos de ebullición de los componentes de la solución. De esta manera se pueden extraer los componentes condensando sus vapores y recogiéndolos por separado.

Dispositivo para destilación simple.

Aplicaciones

Este método se utiliza en el fraccionamiento del petróleo para obtener los productos derivados como naftas, supergás, gas oil, queroseno y asfalto, entre otros.

Fuente: "Todo se transforma" Saravia, Segurola, Franco, Nassi. Ed. Contexto.