Una gota de agua en una lata de azúcar: ¿Cuál es el disolvente, el azúcar o el agua?

Question

El otro día, cuando estábamos tratando el capítulo Soluciones Nuestro profesor nos preguntó lo siguiente:

Si añado un soltar de agua, a una lata llena de azúcar (sin mezclarla), ¿cuál es el disolvente aquí? ¿El agua o el azúcar?

Naturalmente, nos sorprendió el carácter "poco ortodoxo" de la pregunta. Al ver que ninguno de nosotros estaba en condiciones de responder que pronto, nos dio la "respuesta":

Es el azúcar . Si recuerda la definición que aprendimos ( soluto + disolvente = solución; entre el soluto y el disolvente, el disolvente es uno presente en un más grande cantidad y está en el el mismo fase/estado de la materia como solución ) deberías haberte dado cuenta, ya que hay más azúcar que agua, y al final del proceso la lata está llena de un sólido.

Puede parecer una forma inteligente de poner a prueba nuestro dominio de las terminologías y las definiciones, pero he visto un obstáculo.

Una solución se define como homogéneo mezcla.

Añadir una gota de agua a una lata de azúcar (sin mezclarla) hace no resultan en una mezcla homogénea. Así que, por muy interesante que sea la pregunta, creo que es defectuosa por este motivo... porque lo que estamos tratando ni siquiera es técnicamente una solución.

Se lo conté a mi profesor, pero él (muy hábilmente) esquivó mi pregunta... una forma sutil de indicar que no se siente cómodo discutiendo esto.

Así que supongo que mi pregunta se reduce a esto:

¿Era correcta la "respuesta" de mi profesor? ¿O la pregunta estaba muy equivocada desde el principio?

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EDIT-

Yo no llamaría a esto un duplicado. Claro, es decir, tanto mi pregunta como la otra que estaba vinculada con esto era sobre la identificación del disolvente y el soluto pero siento que mi pregunta es distintivo porque:

1) No se responde lo suficientemente bien en la otra pregunta (esa respuesta era también generalizado... He dado un específico ejemplo aquí)

2) También quiero saber si una gota de agua añadida a una lata llena de azúcar (sin mezclarla) puede considerarse una solución.

Answer 1

Podría imaginarse que se revuelve el azúcar lo suficiente como para que las moléculas de agua se distribuyan uniformemente por todo el conjunto, de modo que sería homogéneo.

Sin embargo, incluso en ese caso, referirse a la mezcla como una solución de agua en azúcar no es útil, entre otras cosas porque referirse a un sólido ligeramente húmedo como una solución sólo confundirá. Una definición tiene que ser útil, además de ser un conjunto de criterios que deben cumplirse.

Considere la posibilidad de añadir más agua, y revuelva hasta que se distribuya uniformemente. En algún momento, la mezcla se convertirá en un líquido espeso en forma de jarabe. Si se añade más, acabará por parecerse a una solución ordinaria. ¿En qué momento arbitrario se dice que una es una solución de la otra?

Como dispositivo para hacer que los estudiantes piensen en las interacciones que tienen lugar cuando un sólido se disuelve en un líquido, o un líquido en otro líquido, es una pregunta excelente, pero no tiene una respuesta correcta o incorrecta, aparte de "ninguna", o incluso "ambas".

Lo que está definitivamente mal es insistir en que sólo hay una respuesta correcta a la pregunta.

Answer 2

Ambas respuestas son correctas. En el Libro de Oro de la IUPAC dice

Una fase líquida o sólida que contiene más de una sustancia, cuando por una (o más) sustancia, que se llama disolvente, se trata de forma se trata de forma diferente a las demás sustancias, que se denominan solutos.

Por tanto, se puede utilizar cualquiera de las dos formas, pero suele ser más convencional llamar disolvente a la sustancia que se encuentra en mayor cantidad.

Answer 3

La pregunta es defectuosa ya que no sabemos si la mezcla resultante está formada por una sola fase o no (supongo que hay dos fases).

Además, la definición

soluto + disolvente = solución; entre el soluto y el disolvente, el disolvente es uno presente en más grande cantidades y está en el el mismo fase/estado de la materia como solución

me parece poco práctico. Por ejemplo, una solución saturada de sacarosa en agua siempre contendrá más del 64% de masa de sacarosa, pero casi nadie la llamaría solución de agua en sacarosa. Así que prefiero la definición de la IUPAC citada por Clangorous Chimera.

Answer 4

Para que quede claro: la definición que daba el post original (la pregunta) NO es una que sea aceptable para mí, ni supongo que para la mayoría de los químicos del mundo. La definición de la IUPAC indica claramente que el "disolvente" se asigna de forma arbitraria; el material de la mezcla que puede ser "tratado de forma diferente" depende de la ELECCIÓN del tratamiento y, por tanto, variará en función de esa elección; de hecho, puede cambiar de un momento a otro.

La pregunta también adolece de vaguedad: ¿cuánto azúcar hay en una "lata"? El azúcar también está mal definido. En general, se acepta que el azúcar de mesa es el disacárido sacarosa. La sacarosa está compuesta por las dos hexosas fructosa y glucosa unidas entre sí (sus respectivos puntos de fusión son 103 °C y ~147 °C (pero depende de su estereoquímica) y la sacarosa no tiene punto de fusión (que yo sepa, me pregunto si a alta presión esto seguiría siendo cierto, pero IDK), se descompone a ~186 °C.

Así pues, imagina un recipiente con fructosa fundida (derretida). No hay ningún problema en añadir una gota de agua (una gota de agua suele considerarse 1/20 de gramo, ya que eso es lo que se obtiene de un cuentagotas de cristal (generalmente se obtiene mucho menos de uno de plástico (debido a una menor tensión superficial)). No te equivocarías al afirmar que tienes una solución de agua en un azúcar. Si dejas que la solución se congele, ¿deja de ser una solución de repente? No, al menos no necesariamente. Coge el sólido y rómpelo hasta convertirlo en polvo. ¿Ahora ha cambiado? Bueno, aquí hay que tener cuidado. A menudo, la trituración cambia la química (de la superficie de las partículas), pero si has evitado eso, ahora tienes una solución sólida granulada de agua en un azúcar.

El problema es, como ya he dicho, que la definición que te dio tu profesor es inadecuada en varios aspectos. Por ejemplo, ¿qué significa "más grande"? Puedo crear (fácilmente) una molécula (llamada polímero) que pesa 100 gramos (o 100 kg, en realidad). Si añado una molécula a 1.000.000.000.000 de moléculas de agua, ¿cuál es el disolvente y cuál el soluto? Si añado 1 gramo de agua a 2 gramos de wolframio, ¿cuál es el disolvente? El agua tiene un volumen de 1 ml, el volumen del tungsteno es de 0,1 ml así que ¿cuál es la cantidad "mayor" el agua o el tungsteno? (El tungsteno no se disolvería en el agua a temperatura ambiente, por lo que habría que calentar también esta mezcla). PERO. Como ejercicio de lógica, dada la definición en la que se supone que te basas, entonces es el agua la que es el soluto.

No entiendo por qué afirma que no estaba en condiciones de responder. Por lo que veo, lo estabas. Tampoco entiendo por qué crees que una mezcla homogénea DEBE ser continua. Creo que has confundido dos conceptos diferentes. Una mezcla de canicas rojas y canicas azules puede estar segregada o puede estar mezclada al azar o puede estar en un conjunto bien ordenado. Rojo-Azul-Rojo-Azul (o algún otro orden). El hecho es que, como espero que sepas, la naturaleza atómica de la materia significa que la materia NO es continua, sino discreta (sobre una base microscópica).