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En química hay sustancias que funcionan muy bien como disolventes. El agua se destaca porque actúa como solvente universal, básicamente, disolviendo una gran cantidad de solutos. De hecho, es el elemento más común y el que disuelve el mayor número de sustancias.
Qué es el agua
El agua (H2O) es una sustancia esencial para la supervivencia de los seres vivos. Está compuesta por dos átomos de hidrógeno y un átomo de oxígeno. En la naturaleza abunda en estado líquido pero también se puede encontrar en estado sólido, en forma de hielo y nieve, o en estado gaseoso, como vapor de agua.
El agua se caracteriza por ser incolora e inodora. El 97% del agua del planeta es salada, como por ejemplo, el agua de los mares y los océanos. El resto es agua dulce y está en los acuíferos, el permafrost, los lagos, los ríos, la humedad del suelo, el vapor atmosférico y los seres vivos. Gran parte del agua también está en los glaciares y los casquetes polares.
El agua también pasa por un proceso conocido como “ciclo hidrológico” a través del cual pasa por los diferentes estados: sólido, líquido y gaseoso.
El agua es de vital importancia para los ecosistemas naturales, la regulación del clima y las actividades humanas. Asimismo, forma el 80% de la mayoría de los organismos, permitiendo el funcionamiento de los órganos y tejidos, además de otros procesos vitales.
Aparte de estas cualidades, el agua también se considera como un disolvente natural y universal. Para comprender mejor las razones detrás de esta afirmación es necesario comprender la definición y las características de un disolvente.
Qué es un disolvente
Un disolvente es una sustancia en la que se puede disolver un soluto y que da como resultado la formación de una disolución. Generalmente, el disolvente es el componente más abundante en una disolución.
Los disolventes tienen distintas aplicaciones, tanto en la elaboración de adhesivos, pinturas, y materiales sintéticos, como en productos farmacéuticos, de limpieza y otros.
Teniendo en cuenta la definición de disolvente, se puede decir que un disolvente universal es una sustancia que es capaz de disolver a cualquier otra sustancia. Sin embargo, no existe ninguna sustancia que pueda disolver a todas las demás; por lo tanto, no existe un disolvente universal real. En cambio, sí existen sustancias que pueden disolver a varias sustancias similares. Por ejemplo, si un disolvente es polar, podrá disolver bien a otros solutos polares pero no disolverá solutos apolares como las grasas y los aceites. Por el contrario, si el disolvente es apolar, será capaz de disolver bien los solutos apolares, pero no a los solutos polares.
¿Por qué al agua se la considera como «disolvente universal»?
A pesar de que no existe un disolvente universal propiamente dicho, el agua se denomina disolvente universal porque, además de ser el disolvente más común que existe, disuelve más sustancias que cualquier otro elemento conocido. Al ser un disolvente polar, el agua puede disolver compuestos orgánicos e inorgánicos, iónicos o neutros.
Las propiedades que permiten que el agua sea un excelente disolvente son la polaridad de sus moléculas y su facilidad para formar puentes de hidrógeno. El lado del hidrógeno de cada molécula de agua tiene una ligera carga eléctrica positiva, mientras que el lado del oxígeno posee una ligera carga eléctrica negativa.
Esto le permite al agua poder disociar los compuestos iónicos en iones positivos y negativos. El lado del oxígeno atrae a la parte positiva del compuesto iónico y el lado positivo del hidrógeno atrae a su parte negativa.
¿Qué es lo que hace que un compuesto sea soluble en agua?
La solubilidad de una molécula o ion depende de su capacidad para interactuar con las moléculas de agua. Es decir, se determina según el equilibrio de las fuerzas entre las moléculas del disolvente y el soluto. La temperatura y la presión también influyen en la solubilidad de una sustancia.
Ejemplos de sustancias que se disuelven en agua
Por qué la sal se disuelve en el agua
Uno de los ejemplos más comunes de compuestos que se disuelven en el agua son las sales. En particular, la sal de mesa, la que utilizamos en casa para cocinar. En química, este compuesto se denomina cloruro de sodio (NaCl).
Según lo mencionado anteriormente, la solubilidad dependerá de la polaridad del agua y el soluto. En este caso, la parte de sodio (Na) posee una carga positiva, mientras que la parte de cloro (Cl) tiene una carga negativa y ambos iones están conectados por un enlace iónico.
Por otro lado, el hidrógeno (H) y el oxígeno (O) que conforman el agua, están conectados entre sí por enlaces covalentes. Asimismo, los átomos de hidrógeno y oxígeno de las diferentes moléculas de agua también están unidos por medio de enlaces de hidrógeno.
Cuando la sal se mezcla con agua se producen diferentes fuerzas de atracción entre los iones de ambos compuestos. Los aniones de oxígeno de carga negativa se sitúan cerca del ion de sodio, mientras que los cationes de hidrógeno que poseen carga positiva se acercan al ion de cloruro de carga negativa.
A pesar de que los enlaces iónicos son fuertes, el efecto de la polaridad de las moléculas de agua es suficiente para separar los átomos de sodio y cloro. Cuando la sal se separa, sus iones se dispersan de manera uniforme, creando una solución homogénea.
Sin embargo, si se mezcla demasiada sal, esta no se disolverá por completo. La disolución se producirá hasta que haya demasiados iones de sodio y cloro en la mezcla. En ese caso, la fuerza de las moléculas de agua no será suficiente para separar los iones. Sin embargo, si se aumenta la temperatura, esto aumentará la energía cinética de las partículas y se podrá disolver una mayor cantidad de sal en el agua.
Otras sustancias que son solubles en agua
Entre los compuestos que son solubles en agua también se incluyen:
- Los ácidos y bases fuertes y débiles
- Algunos óxidos ácidos y básicos
- Gases polares como el cloruro de hidrógeno (HCL) o el dióxido de carbono (CO2).
- Alcoholes
- Ácidos carboxílicos
- Fenoles, las aminas y las amidas
Ejemplos de sustancias que no se disuelven en agua
Según lo antes mencionado, el agua puede disolver fácilmente a las sustancias polares. Sin embargo, las sustancias apolares, es decir, que no tienen ningún polo o no poseen una distribución desigual de los electrones, no son solubles en agua.
En el caso de los compuestos químicos no polares, estos comparten electrones de manera uniforme y no interactúan bien con las moléculas de agua. Entre las sustancias que no son solubles en agua se incluyen:
- Los aceites
- Las grasas
- Las ceras
- El petróleo
- La gasolina
- El éter
- La acetona
- Algunos gases como el metano (CH4)
- Las vitaminas insolubles, como las vitaminas A, E y D
Bibliografía
- Chang, R. Química. (2020). España. McGraw-Hill.
- Donelly, B. Química orgánica. (2020, audiolibro). Audible. Northern Press.
- Oddone, S. Agua: El Centro del Universo Químico. (2021). Argentina. Editorial Autores de Argentina.
- Khan Academy. Propiedades disolventes del agua. Disponible en https://es.khanacademy.org/science/biology/water-acids-and-bases/hydrogen-bonding-in-water/a/water-as-a-solvent.
