Los 6 Factores que Afectan la Solubilidad
Los principales factores que afectan la solubilidad son la polaridad, el efecto del ion común, la temperatura, la presión, la naturaleza del soluto y los factores mecánicos. La solubilidad es la capacidad de una sustancia química sólida, líquida o gaseosa (denominada el soluto) de disolverse en disolvente (normalmente un líquido) y formar una solución.
La solubilidad de una sustancia depende fundamentalmente del disolvente utilizado, así como de la temperatura y la presión. La solubilidad de una sustancia en un disolvente particular se mide por la concentración de la solución saturada.
Una solución se considera saturada cuando la adición de soluto adicional ya no aumenta la concentración de la solución.
El grado de solubilidad varía ampliamente dependiendo de las sustancias, desde infinitamente soluble (completamente miscible), tal como etanol en agua, hasta poco soluble, tal como cloruro de plata en agua. El término “insoluble” se aplica a menudo a compuestos poco solubles (Boundless, S.F.).
Ciertas sustancias son solubles en todas proporciones con un disolvente dado, tal como etanol en agua, esta propiedad se conoce como miscibilidad.
Bajo diversas condiciones, se puede superar la solubilidad de equilibrio para dar una solución llamada sobresaturada (Solubility, S.F.).
Principales factores que afectan a la solubilidad
1- Polaridad
En la mayoría de los casos, los solutos se disuelven en disolventes que tienen una polaridad similar. Los químicos usan un aforismo popular para describir esta característica de solutos y disolventes: “semejante disuelve semejante”.
Los solutos no polares no se disuelven en disolventes polares y viceversa (Educating online, S.F.).
2- Efecto del ion común
El efecto ion común, es un término que describe la disminución en la solubilidad de un compuesto iónico cuando se añade a la mezcla una sal que contiene un ion que ya existe en el equilibrio químico.
Este efecto se explica mejor por el principio de Le Châtelier. Imagínese si el sulfato de calcio compuesto iónico ligeramente soluble, CaSO4, se añade al agua. La ecuación neta iónica para el equilibrio químico resultante es la siguiente:
CaSO4(s)⇌Ca2+(aq)+SO42−(aq)
El sulfato de calcio es ligeramente soluble. En equilibrio, la mayor parte del calcio y sulfato existe en forma sólida de sulfato de calcio.
Supongamos que el compuesto iónico soluble sulfato de cobre (CuSO4) se añadió a la solución. El sulfato de cobre es soluble; Por lo tanto, su único efecto importante en la ecuación iónica neta es la adición de más iones de sulfato (SO42-).
CuSO4(s)⇌Cu2+(aq)+SO42− (aq)
Los iones sulfato disociados del sulfato de cobre ya están presentes (comunes a) en la mezcla a partir de la ligera disociación del sulfato de calcio.
Por lo tanto, esta adición de iones sulfato pone énfasis en el equilibrio previamente establecido.
El principio de Le Chatelier dicta que el esfuerzo adicional en este lado del producto del equilibrio da como resultado el cambio de equilibrio hacia el lado de los reactantes para aliviar esta nueva tensión.
Debido al cambio hacia el lado del reaccionante, la solubilidad del sulfato cálcico ligeramente soluble se reduce aún más (Erica Tran, 2016).
3- Temperatura
La temperatura tiene un efecto directo sobre la solubilidad. Para la mayoría de los sólidos iónicos, el aumento de la temperatura aumenta la rapidez con la que se puede hacer la solución.
A medida que la temperatura aumenta, las partículas del sólido se mueven más rápido, lo que aumenta las posibilidades de que interactúen con más partículas del disolvente. Esto da como resultado el aumento de la velocidad a la que se produce una solución.
La temperatura también puede aumentar la cantidad de soluto que se puede disolver en un disolvente. En términos generales, a medida que aumenta la temperatura, se disuelven más partículas de soluto.
Por ejemplo, cuando se agrega azúcar de mesa al agua es un método fácil de hacer una solución. Cuando se calienta esa solución y se sigue agregando azúcar, se encuentra que grandes cantidades de azúcar se pueden agregar como la temperatura siga aumentando.
La razón de esto ocurre es que a medida que la temperatura aumenta, las fuerzas intermoleculares pueden romperse más fácilmente, permitiendo que más partículas de soluto sean atraídas a las partículas de disolvente.
Hay otros ejemplos, sin embargo, donde el aumento de la temperatura tiene muy poco efecto sobre la cantidad de soluto se puede disolver.
La sal de mesa es un buen ejemplo: puedes disolver casi la misma cantidad de sal de mesa en agua helada que puedas en agua hirviendo.
Para todos los gases, a medida que la temperatura aumenta, la solubilidad disminuye. La teoría molecular cinética se puede utilizar para explicar este fenómeno.
A medida que la temperatura aumenta, las moléculas de gas se mueven más rápido y son capaces de escapar del líquido. La solubilidad del gas, entonces, disminuye.
Observando el gráfico siguiente, el gas amoníaco, NH3, muestra una fuerte disminución de la solubilidad a medida que la temperatura aumenta, mientras que todos los sólidos iónicos muestran un aumento de solubilidad a medida que aumenta la temperatura (CK-12 Foundation, S.F.).
4- Presión
El segundo factor, la presión, afecta a la solubilidad de un gas en un líquido pero nunca de un sólido que se disuelve en un líquido.
Cuando se aplica presión a un gas que está por encima de la superficie de un disolvente, el gas se moverá al disolvente y ocupará algunos de los espacios entre las partículas del disolvente.
Un buen ejemplo es la soda carbonatada. La presión se aplica para forzar las moléculas de CO2 en la soda. Lo opuesto también es cierto. Cuando disminuye la presión del gas, también disminuye la solubilidad de ese gas.
Cuando se abre una lata de bebida gaseosa, la presión en la soda se baja, por lo que el gas inmediatamente comienza a salir de la solución.
El dióxido de carbono almacenado en la soda se libera, y se puede ver la efervescencia en la superficie del líquido. Si deja una lata abierta de soda por un período de tiempo, puede notar que la bebida se vuelve plana debido a la pérdida de dióxido de carbono.
Este factor de presión de gas se expresa en la ley de Henry. La ley de Henry establece que, a una temperatura dada, la solubilidad de un gas en un líquido es proporcional a la presión parcial del gas sobre el líquido.
Un ejemplo de la ley de Henry se produce en el buceo. Cuando una persona se sumerge en aguas profundas, la presión aumenta y más gases se disuelven en la sangre.
Mientras sube de una inmersión en aguas profundas, el buzo necesita volver a la superficie del agua a una velocidad muy lenta para permitir que todos los gases disueltos salgan de la sangre muy lentamente.
Si una persona asciende demasiado rápido, puede ocurrir una emergencia médica debido a los gases que salen de la sangre demasiado rápido (Papapodcasts, 2010).
5- Naturaleza del soluto
La naturaleza del soluto y del solvente y la presencia de otros compuestos químicos en la solución afectan la solubilidad.
Por ejemplo, se puede disolver una mayor cantidad de azúcar en agua, que sal en agua. En este caso se dice que el azúcar es más soluble.
Etanol en agua son completamente solubles el uno con el otro. En este caso en particular, el solvente será el compuesto que se encuentre en mayor cantidad.
El tamaño del soluto es también un factor importante. Cuanto más grandes sean las moléculas del soluto, mayor es su peso molecular y su tamaño. Es más difícil que las moléculas de disolvente rodeen moléculas más grandes.
Si se excluyen todos los factores antes mencionados, se puede encontrar una regla general de que las partículas más grandes son generalmente menos solubles.
Si la presión y la temperatura son las mismas que entre dos solutos de la misma polaridad, el que tiene partículas más pequeñas suele ser más soluble (Factors Affecting Solubility, S.F.).
6- Factores mecánicos
En contraste con la velocidad de disolución, la cual depende principalmente de la temperatura, la velocidad de recristalización depende de la concentración de soluto en la superficie de la red cristalina, caso que se favorece cuando una solución está inmóvil.
Por lo tanto, la agitación de la solución evita esta acumulación, maximizando la disolución. (tipes of saturation, 2014).
Referencias
- (S.F.). Solubility. Recuperado de boundles.com.
- CK-12 Foundation. (S.F.). Factors Affecting Solubility. Recuperado de ck12.org.
- Educating online. (S.F.). Factors affecting solubility. Recuperado de solubilityofthings.com.
- Erica Tran, D. L. (2016, Noviembre 28). Solubility and Factors Affecting Solubility. Recuperado de chem.libretexts.org.
- Factors Affecting Solubility. (S.F.). Recuperado de sciencesource.pearsoncanada.ca.
- (2010, Marzo 1). Factors Affecting Solubility Part 4. Recuperado de youtube.com.
- Solubility. (S.F.). Recuperado de chemed.chem.purdue.ed.
- tipes of saturation. (2014, junio 26). Recuperado de chemistry libretex.org.