Descripción general y propiedades de la solubilidad ¿Qué es la solubilidad?
¿Qué es la solubilidad?
En química, la materia es todo lo que tiene masa y ocupa espacio. La materia puede existir en tres formas; sólido, líquido o gaseoso. La materia tiene propiedades físicas como olor, forma, punto de fusión y solubilidad. ¿Qué es la solubilidad como propiedad física de la materia? Mezclar un sólido o un gas en un líquido y agitar bien da como resultado una mezcla, es decir, una solución. Supongamos que un sólido se disuelve y desaparece por completo en el líquido, de modo que sus partículas se distribuyen uniformemente en el líquido y ya no se pueden ver, entonces se dice que el sólido es soluble .. En este caso, un sólido se llama soluto, mientras que el líquido en el que se disuelve es el solvente. Un soluto es una sustancia que se disuelve en un solvente. Puede ser un gas, un sólido o un líquido. El agua es el disolvente más utilizado en química ya que la mayoría de las sustancias se disuelven en ella. Sin embargo, cuando se agrega un soluto al agua y se disuelve en ella, forma una solución acuosa de ese soluto. Una solución acuosa es una solución en la que el disolvente es agua.
Algunos sólidos o solutos no pueden mezclarse con el solvente o el agua. Se dice que estos son insolubles . Cuando se mezclan con un líquido o solvente, los solutos insolubles forman un precipitado o sedimento. Un precipitado se forma cuando la partícula sólida permanece suspendida o flotando en el líquido, es decir; el sólido se separa de la solución. Por otro lado, los sedimentos se forma cuando las partículas sólidas se hunden y se depositan en el fondo del líquido. Ejemplos de sólidos insolubles y compuestos iónicos en agua son harina, tierra, yoduro de plomo, sales de plata, plomo y mercurio I. Además, todos los carbonatos, fosfatos, cromatos, sulfuros (excepto calcio, magnesio, bario, radio, berilio y compuestos de estroncio) y los hidróxidos (excepto los compuestos de calcio, bario y estroncio) son insolubles.
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La definición de solubilidad en química es la cantidad máxima de soluto/sólido que se disuelve en una cantidad dada de un solvente a una temperatura específica. Por tanto, la solubilidad en química explica la naturaleza y la velocidad a la que un soluto se disuelve en un disolvente. Entonces, ¿qué significa solubilidad en ciencia? La solubilidad se puede definir como la capacidad de una sustancia para mezclarse con otra sustancia. Un soluto puede ser soluble, insoluble o ligeramente soluble.
Unidades de solubilidad
Una vez que un soluto se disuelve en un solvente, la solución resultante puede ser insaturada, saturada o sobresaturada. Una solución insaturada contiene menos soluto y tiene la capacidad de disolver más soluto. Una solución saturada contiene la máxima cantidad de soluto y no puede disolver más. Por otro lado, una solución sobresaturada tiene una mayor cantidad de soluto que el solvente necesario para disolverla.
La solubilidad generalmente se expresa en miligramos por litro (mg\L) o 1 gramo por 100 mililitros del solvente (g/100ml), por lo tanto, las unidades de solubilidad. Los términos utilizados para describir la solubilidad son soluble, ligeramente/moderadamente soluble o insoluble. Un soluto con una solubilidad superior a 1 g por 100 ml de disolvente se describe como soluble. Por otro lado, el soluto con una solubilidad de menos de 0,1 g por 100 ml de disolvente se describe como insoluble. Los solutos poco o escasamente solubles se encuentran entre estos dos límites.
Estas tasas describen la solubilidad de sólidos y líquidos y no de gases. Por ejemplo, la solubilidad del oxígeno en agua es de 0,0009 g por 100 ml a 20 grados centígrados. Sin embargo, esto se describe como soluble y no insoluble ya que esta cantidad de oxígeno puede sustentar la vida acuática. Si un sólido o un líquido tiene una solubilidad de 0,0009 g por 100 ml, entonces es insoluble, según las tasas de solubilidad.
Factores que afectan la solubilidad
Varios factores determinan la solubilidad de los solutos en los solventes. Estos incluyen la temperatura, la presión y la naturaleza de la interacción.
Temperatura
La solubilidad siempre etiqueta la frase “a una temperatura específica” en su definición. Esto se debe a que la solubilidad de las sustancias no siempre es la misma a diferentes velocidades de temperatura. Por ejemplo, la solubilidad de los sólidos aumenta con la temperatura. Inicialmente, para que un sólido se disuelva en un líquido, se necesita algo de energía para romper los enlaces entre las partículas sólidas. Por tanto, un aumento de la temperatura rompe estos enlaces, aumentando así la solubilidad. El aumento de la temperatura también puede hacer que un solvente retenga/disuelva más soluto de lo que puede hacerlo a una temperatura promedio. Esto da como resultado una solución sobresaturada. Se alcanza un equilibrio de solubilidad cuando un soluto se disuelve en agua para formar una solución acuosa saturada a una temperatura específica.
La solubilidad de los líquidos no se ve muy afectada por el cambio de temperatura. Esto se debe a que los enlaces presentes en los líquidos no son muy fuertes que los de los sólidos; por lo tanto, requieren un cambio de temperatura insignificante para romperse.
Por otro lado, la solubilidad de los gases disminuye al aumentar la temperatura. Esto se debe a que las moléculas de gas están en constante movimiento, por lo que poseen algo de energía (energía cinética). A medida que el gas se disuelve en un solvente, pierde esta energía, por lo que es altamente soluble. Sin embargo, a medida que aumenta la temperatura, el gas recupera su energía y escapa del solvente, reduciendo así su solubilidad.
Un gráfico trazado para determinar la solubilidad de los solutos a diferentes temperaturas se llama curva de solubilidad .
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Presión
La solubilidad de sólidos y líquidos en solventes apenas se ve afectada por la presión. Sin embargo, la presión influye dramáticamente en la solubilidad de los gases en varios solventes. Esto se debe a que la solubilidad de los gases depende directamente de la cantidad de presión sobre el solvente/líquido. Por tanto, su solubilidad es directamente proporcional a la presión del líquido. Por ejemplo, la solubilidad del oxígeno gaseoso en el agua del lago depende de la presión atmosférica sobre el agua del lago. Por lo tanto, su solubilidad aumenta con la presión.
Naturaleza de la interacción
La solubilidad ocurre debido a la interacción de diferentes fuerzas de atracción entre el soluto y las partículas del solvente. Las fuerzas de atracción son entre partículas soluto-soluto, partículas solvente-solvente y partículas soluto-solvente. La fuerza de estas fuerzas influye en la solubilidad de un soluto. Por ejemplo, una atracción más fuerte de diferentes partículas (soluto-solvente) aumenta la solubilidad en comparación con cuando las fuerzas de atracción son más fuertes en partículas similares (soluto-soluto o solvente-solvente). Estas atracciones también se conocen como interacciones intermoleculares.
En algunos líquidos, como el agua, sus electrones de oxígeno no se comparten por igual entre los dos átomos de hidrógeno, por lo que son polares. Por lo tanto, el agua y el aceite no pueden mezclarse ya que el aceite no es polar (el aceite no puede ser atraído por las cargas eléctricas del agua). Las moléculas polares tienen un momento dipolar neto (separación de cargas eléctricas) ya que no comparten electrones por igual, mientras que las moléculas no polares carecen de momento dipolar. Por lo tanto, los líquidos no polares no se mezclan con líquidos polares.
Resumen de la lección
Los sólidos o solutos insolubles no se mezclan con el solvente o el agua, y forman un precipitado o sedimento cuando se mezclan con solventes. Los sólidos/solutos solubles se mezclan con un solvente para formar una solución. La cantidad máxima de soluto/sólido que se disuelve en una cantidad dada de un solvente a una temperatura específica se llama solubilidad. Por lo tanto, la solubilidad se puede definir como la capacidad de una sustancia para mezclarse con otra sustancia. La solubilidad generalmente se expresa en miligramos por litro (mg\L) o 1 gramo por 100 mililitros del solvente (g/100ml). Se describe como insoluble, ligeramente/moderadamente soluble o soluble.
La solubilidad se ve afectada por la temperatura, la presión y las interacciones intermoleculares. La solubilidad de los gases disminuye con el aumento de la temperatura. Un gráfico trazado para determinar la solubilidad de los solutos a diferentes temperaturas se llama curva de solubilidad . La solubilidad de sólidos y líquidos en solventes no se ve afectada por la presión; sin embargo, la presión influye mucho en la solubilidad de los gases en varios solventes. Además, la solubilidad ocurre debido a la interacción de diferentes fuerzas de atracción entre el soluto y las partículas del solvente. Una atracción más fuerte de diferentes partículas aumenta la solubilidad en comparación con cuando las fuerzas de atracción son más fuertes en partículas iguales/similares. Las moléculas polares , como el agua, tienen un momento dipolar neto , mientras queLas moléculas no polares (aceite) carecen de momento dipolar. Por lo tanto, los líquidos no polares no se mezclan con líquidos polares.