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Disolución del NaCl en el agua

 
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Si mezclamos dos substancias y el resultado obtenido es una mezcla homogénea, hablamos de solución. En el caso de la sal de mesa mezclada con el agua, los átomos de sodio (Na) y de cloro (Cl) inicialmente ligados en conjunto bajo la forma de un cristal, son disueltos por las moléculas de agua. El agua es un solvente.

Las razones son de orden electrostático. La cohesión de los átomos y de las moléculas proviene de los enlaces electrostáticos que existen entre partículas cargadas y⁄o polarizadas. El cloruro de sodio (NaCl) es de hecho la unión de un ion Na+ y de un ion Cl- que se atraen mutuamente bajo el efecto de la atracción electrostática.

Las moléculas de agua son eléctricamente neutras pero su geometría las hace polarizables, es decir, que las cargas positivas y negativas están colocadas una frente a la otra. Ésta propiedad hace que los iones de  Na+ y de Cl- se separen bajo la atracción más fuerte de las moléculas de agua. Notemos que la orientación de las moléculas no es la misma si ellas atraen a un ion de Na+ o un ion de Cl- .

Éste proceso se continua hasta que la sal es totalmente disuelta.

  • Ilustrar las diferentes etapas de disolución de la sal (cloruro de sodio) en el agua.
  • Introducir los fenómenos electrostáticos (cargas iónicas Na+ y Cl-, polaridad de moléculas de agua).

Fichas para el profesor - Descargar

Introducción:

Preguntarle a la clase:

  • ¿Qué es el cloruro de sodio?
  • ¿Cuál es su símbolo químico?
  • ¿Qué es un ion? ¿Cuál es la diferencia entre el átomo de sodio Na y el ion de sodio Na+? Lo mismo para el átomo de cloro Cl y el ion de cloro Cl-.
  • ¿Qué es un cristal?
  • ¿Cómo se mantienen en su lugar los elementos que constituyen la sal?

La sal de mesa (el cloruro de sodio) es un arreglo regular de iones, que representamos por esferas, una pequeña para el ion de sodio Na+ y una grande para el ion de cloro Cl-.

Cada uno de los iones de Cl- está rodeado de 6 iones de Na+ y cada ion de Na+ está rodeado de 6 iones de  Cl-. Ésta estructura regular cúbica es un cristal. La cohesión de la estructura está asegurada por fuertes interacciones electrostáticas "coulombianas" atractivas (entre todos los aniones y los cationes del cristal).

Éste conjunto de interacciones electrostáticas definen el enlace iónico.

Etapa 1: ¿Cuál es la disolución (solvatación)?

¿Cómo es posible separar, desenlazar los átomos que componen un cristal de sal?

Podemos uilizar las propiedades eléctricas citadas anteriormente.

¿Está cargada la molécula de agua eléctricamente? No, es una molécula eléctricamente neutra, pero es polar.

El profesor introducirá el concepto de electronegatividad presente en la tabla periódica si es que está dentro del programa.

El átomo de oxígeno es más electronegativo que el átomo de hidrógeno. Los enlaces O - H  están entonces polarizados.

Si la molécula fuera líneal, los dos dipolos eléctricos se compensarían y la molécula sería apolar. Pero la molécula no es líneal, sino que esta doblada.

Experimento: Podemos mostrar el carácter dipolar del agua cargando positivamente una barra de vidrio o de plástico frotándola con una tela y luego acercándola a un chorro de agua muy fino. El chorro de agua se curvará.

Etapa 2: Proponer a los estudiantes realizar el experimento de la disolución de sal en agua. 

Verificar los escenarios propuestos por los estudiantes utilizando la animación. Aquí se muestran las etapas que deberán aparecer en los escenarios:

  • Etapa de aproximación: las moléculas de agua se aproximan a los iones del cristal para producir la dislocación de éste.
  • Etapa de solvatación: los iones de agua son hidratados, rodeados de un número variable de moléculas de agua.
  • Etapa de dispersión: los iones hidratados se encuentran dispersos en el medio solvente.

Para ir más lejos ...

  •  ¿La sal se puede disolver en el aceite?
  • ¿Cómo influye la temperatura en la disolución de la sal?
  • ¿Cómo influye la agitación en la disolución de la sal?