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¿El alcohol es realmente una solución?

Un amigo me envió recientemente el siguiente chiste de química:

Técnicamente el alcohol es una solución

Como amante de los juegos de palabras, me gustaría disfrutarlo, pero creo que en realidad es falso tal como está redactado.

Una solución se define como: "una mezcla homogénea compuesta por dos o más sustancias" El alcohol solo no constituiría una mezcla de múltiples sustancias y, por lo tanto, no sería una solución.

Pero en inglés, la palabra "alcohol" también se usa comúnmente para referirse a muchas bebidas recreativas que contienen alcohol etílico además de otros tipos de moléculas. ¿Existen ejemplos comunes de bebidas alcohólicas que sean soluciones en el sentido científico y que harían que el juego de palabras sea válido, como licores, vinos o cervezas?

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Bueno, nada de lo que vemos a nuestro alrededor es puro, y considero al alcohol como una solución; ya que las impurezas existen. El alcohol más puro que he usado es 99,6 % puro, lo que significa que de cada mil moléculas en el medio, 4 no son moléculas de etanol.

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Jon Kartago Lamida Puntos 101

Técnicamente, alcohol es el nombre de una clase de compuestos orgánicos que contienen uno o varios grupos hidroxilo.

Coloquialmente, el término "alcohol" se entiende como has descrito: una solución (de diversos grados de pureza) de etanol y agua. Es imposible crear etanol puro mediante el método tradicional de purificación (destilación atmosférica) ya que la mezcla agua-etanol es azeotrópica:¹

Un azeótropo [...] es una mezcla de dos o más líquidos cuyas proporciones no pueden ser alteradas mediante una destilación simple. Esto ocurre porque, al hervir un azeótropo, el vapor tiene las mismas proporciones de componentes que la mezcla sin hervir.

Source: Wikipedia

Por esto, un químico nunca pensaría en "etanol 100% puro" cuando mencionas "alcohol".

Si revisas, por ejemplo, esta página de proveedor para el etanol más puro (>99.5%) que pude encontrar, verás diversas sustancias listadas como impurezas:

  • <0.2% Agua
  • <0.1% Metanol
  • Otras sustancias orgánicas, como isopropanol y acetona

Respecto a tu segunda pregunta, argumentaría que muchas bebidas destiladas (vodka, whisky y coñac solo por nombrar algunas) son soluciones de etanol, agua y distintos compuestos aromáticos.

Algunas bebidas alcohólicas, como la cerveza y el vino sin filtrar, usualmente también contienen partículas sólidas y por tanto deberían ser correctamente denominadas "suspensiones".


¹ Ahora me pregunto si sería posible producir etanol al 100% a partir de otra mezcla de alguna manera. El problema probablemente sea que cada mezcla inicial común ya tiene cierta cantidad de agua. Pero sintetizar etanol en, digamos, un líquido iónico bajo una atmósfera inerte y luego destilarlo podría ser un enfoque interesante.

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Es posible obtener alcohol libre de agua mediante destilación, pero los métodos comunes dejan rastros desagradables de sustancias como el benceno. Otros métodos existen para crear algunos grados espectroscópicos con un contenido de agua muy bajo y sin benceno.

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@matt_black ¿Entonces es posible obtener agua sin impurezas, pero aún no >99.9% pura? Escuché acerca de ese tema con el benceno, pero no quería desviarme demasiado en esta respuesta.

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Hay un enfoque libre de aditivos, destilación por cambio de presión, que funciona para cruzar el azeótropo en algunos sistemas, siempre y cuando el punto de ebullición mínimo / máximo del azeótropo sea suficientemente sensible a la presión.

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shaiss Puntos 127

La respuesta de Tschoppi es técnicamente correcta, ya que es casi imposible crear un compuesto puro sin contaminantes. Los líquidos de mayor grado que puedo recordar haber visto en las páginas web de SigmaAldrich eran algo así como una pureza del $99.9999~\%$ o algo así, lo suficientemente lejos del $100~\%$ como para llamarlo una solución.

Sin embargo, en la práctica, los químicos (especialmente los químicos no físicos) llamarían a cualquier fase líquida que no tenga partículas disueltas sustanciales un líquido ‘puro’ — eso incluso incluiría una pureza de ‘solo’ $99~\%$. (Como regla general: Cuanto más orgánico o biológico sea el químico, menos puros son los ‘líquidos puros’). Algunos incluso podrían llamar al etanol al $96~\%$ (que a menudo se etiqueta tradicionalmente como etanol absoluto — no debe confundirse con Absolut Vodka) un líquido puro y simplemente ignorar el $4~\%$ de agua y otras cosas en él.

Entonces, desde un punto de vista práctico, las preguntas que quedan son:

  1. ¿Qué se piensa cuando se escucha alcohol; y
  2. consideraría uno la fase líquida pensada como una solución o un líquido puro.

La primera es la difícil. Cuando en el laboratorio, los químicos pueden llamar coloquialmente al etanol alcohol — mientras que algunos podrían llamar al metanol el mal alcohol o algo así. La palabra alcohol ya no describe un químico específico (si es que alguna vez lo hizo) sino que, como señaló Tschoppi, un grupo de químicos que todos contienen grupos $\ce{O-H}$ (y excluyendo el químico si todos sus grupos $\ce{O-H}$ provienen de ácidos). Por lo tanto, el juego de palabras probablemente fallaría en el paso 1 cuando estamos definiendo alcohol.

Sin embargo, si asumimos que un químico entendería ‘la botella etiquetada etanol abs.’ (o cualquier pureza de etanol que esté más disponible) en un entorno de laboratorio, entonces ese químico probablemente diría ‘no, esta botella no contiene una solución, solo un líquido/solvente/lo que sea.’ Por lo tanto, el juego de palabras fallaría en el paso 2.

Por cierto, fuera del laboratorio, los químicos a menudo hablarían de alcohol refiriéndose a bebida alcohólica — si es que usan esa palabra en ese sentido. No creo que ningún químico (al menos ninguno que haya conocido hasta ahora) usaría alcohol fuera del laboratorio para referirse a etanol. Si ese es el caso, entonces sí, el juego de palabras funcionaría.

Entonces, considerando todas las cosas, la mayor parte del tiempo los químicos rechazarían el juego de palabras por ser demasiado simplificado o incorrecto en un entorno de laboratorio. Sin embargo, dadas las restricciones correctas, lo aceptarían.

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Esto es muy tangencial, pero siempre he tenido curiosidad por saber cuál es la sustancia más pura que podemos hacer a escala macroscópica, así que creo que lo compartiré. Resulta que es el helio-3 superfluido, que es inmiscible con el helio-4 debido a efectos cuánticos (!), es el solvente más pobre imaginable, todo lo demás está congelado sólido a las temperaturas requeridas (miles de kelvin o menos), y la entropía de mezcla contribuye casi nada a la energía libre de mezcla tan cercana al cero absoluto.

-3voto

splinter Puntos 66

Yo argumentaría que estos son mezclas, no soluciones. Una solución requiere al menos dos componentes diferentes. Una solución podría parecerse al alcohol (siendo el solvente) que tomaría el agua (el soluto) en solución, generando $\ce{H+}$ cationes y $\ce{OH-}$ aniones. Eso sería un ácido y una base, que inmediatamente volverían a ser agua. Eso nunca sucedería. Las moléculas de agua simplemente permanecerían juntas en primer lugar. El hecho es que es una mezcla, no una solución.

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