Principale fattori che influenzano la solubilità Sono polarità, effetto ionico comune, temperatura, pressione, natura del soluto e fattori meccanici. La solubilità è la capacità di una sostanza chimica solida, liquida o gassosa (chiamata soluto) di dissolversi in un solvente (solitamente un liquido) e formare una soluzione..
La solubilità di una sostanza dipende principalmente dal solvente utilizzato, nonché dalla temperatura e dalla pressione. La solubilità di una sostanza in un particolare solvente viene misurata dalla concentrazione della soluzione satura.
Una soluzione è considerata satura quando l'aggiunta di soluto aggiuntivo non aumenta più la concentrazione della soluzione..
Il grado di solubilità varia ampiamente a seconda delle sostanze, da infinitamente solubile (completamente miscibile), come l'etanolo in acqua, a leggermente solubile, come il cloruro d'argento in acqua. Il termine "insolubile" viene spesso applicato a composti scarsamente solubili (Boundless, S.F.).
Alcune sostanze sono solubili in tutte le proporzioni con un dato solvente, come l'etanolo in acqua, questa proprietà è nota come miscibilità.
In varie condizioni, la solubilità di equilibrio può essere superata per dare una cosiddetta soluzione sovrasatura (Solubility, S.F.).
Nella maggior parte dei casi, i soluti si dissolvono in solventi che hanno una polarità simile. I chimici usano un aforisma popolare per descrivere questa caratteristica di soluti e solventi: "il simile dissolve il simile".
I soluti non polari non si dissolvono in solventi polari e viceversa (Educating online, S.F.).
L'effetto dello ione comune è un termine che descrive la diminuzione della solubilità di un composto ionico quando viene aggiunto alla miscela un sale contenente uno ione che esiste già in equilibrio chimico..
Questo effetto è spiegato al meglio dal principio di Le Châtelier. Immagina se il composto ionico leggermente solubile di solfato di calcio, CaSO4, viene aggiunto all'acqua. L'equazione ionica netta per l'equilibrio chimico risultante è la seguente:
CaSO4 (s) ⇌Ca2 + (aq) + SO42− (aq)
Il solfato di calcio è leggermente solubile. All'equilibrio, la maggior parte del calcio e del solfato esiste sotto forma solida di solfato di calcio..
Supponiamo che il solfato di rame composto ionico solubile (CuSO4) è stato aggiunto alla soluzione. Il solfato di rame è solubile; Pertanto, il suo unico effetto principale sull'equazione ionica netta è l'aggiunta di più ioni solfato (SO4Due-).
CuSO4 (s) ⇌Cu2 + (aq) + SO42− (aq)
Gli ioni solfato dissociati dal solfato di rame sono già presenti (comuni a) nella miscela dalla leggera dissociazione del solfato di calcio.
Pertanto, questa aggiunta di ioni solfato enfatizza l'equilibrio precedentemente stabilito.
Il principio di Le Chatelier impone che lo stress aggiuntivo su questo lato del prodotto di equilibrio si traduca nello spostamento dell'equilibrio verso il lato reagenti per alleviare questo nuovo stress..
A causa dello spostamento verso il lato reagente, la solubilità del solfato di calcio leggermente solubile è ulteriormente ridotta (Erica Tran, 2016).
La temperatura ha un effetto diretto sulla solubilità. Per la maggior parte dei solidi ionici, l'aumento della temperatura aumenta la velocità con cui è possibile preparare la soluzione.
All'aumentare della temperatura, le particelle del solido si muovono più velocemente, il che aumenta le possibilità che interagiscano con più particelle del solvente. Ciò si traduce in un aumento della velocità con cui viene prodotta una soluzione..
La temperatura può anche aumentare la quantità di soluto che può essere sciolta in un solvente. In generale, all'aumentare della temperatura, più particelle di soluto si dissolvono.
Ad esempio, l'aggiunta di zucchero da tavola all'acqua è un metodo semplice per preparare una soluzione. Quando quella soluzione viene riscaldata e viene aggiunto zucchero, si scopre che è possibile aggiungere grandi quantità di zucchero mentre la temperatura continua ad aumentare..
La ragione di ciò è che all'aumentare della temperatura, le forze intermolecolari possono rompersi più facilmente, consentendo a più particelle di soluto di essere attratte dalle particelle di solvente..
Ci sono altri esempi, tuttavia, in cui l'aumento della temperatura ha un effetto minimo sulla quantità di soluto che può essere sciolta..
Il sale da cucina è un buon esempio: puoi sciogliere quasi la stessa quantità di sale da cucina in acqua ghiacciata che in acqua bollente..
Per tutti i gas, all'aumentare della temperatura, la solubilità diminuisce. La teoria molecolare cinetica può essere utilizzata per spiegare questo fenomeno..
All'aumentare della temperatura, le molecole di gas si muovono più velocemente e sono in grado di fuoriuscire dal liquido. La solubilità del gas, quindi, diminuisce.
Guardando il grafico sottostante, il gas di ammoniaca, NH3, mostra una forte diminuzione della solubilità all'aumentare della temperatura, mentre tutti i solidi ionici mostrano un aumento della solubilità all'aumentare della temperatura (CK-12 Foundation, S.F.).
Il secondo fattore, la pressione, influenza la solubilità di un gas in un liquido ma mai di un solido che si dissolve in un liquido..
Quando la pressione viene applicata a un gas che si trova sopra la superficie di un solvente, il gas si sposterà nel solvente e occuperà alcuni degli spazi tra le particelle di solvente..
Un buon esempio è la soda gassata. La pressione viene applicata per forzare le molecole di CO2 nella soda. È vero anche il contrario. Quando la pressione del gas diminuisce, diminuisce anche la solubilità di quel gas.
Quando una lattina di soda viene aperta, la pressione nella soda diminuisce, quindi il gas inizia immediatamente a uscire dalla soluzione.
L'anidride carbonica immagazzinata nella soda viene rilasciata e puoi vedere l'effervescenza sulla superficie del liquido. Se lasci una lattina aperta di soda per un periodo di tempo, potresti notare che la bevanda diventa piatta a causa della perdita di anidride carbonica.
Questo fattore di pressione del gas è espresso nella legge di Henry. La legge di Henry afferma che, a una data temperatura, la solubilità di un gas in un liquido è proporzionale alla pressione parziale del gas sopra il liquido.
Un esempio della legge di Henry si verifica nelle immersioni. Quando una persona si tuffa in acque profonde, la pressione aumenta e più gas si dissolvono nel sangue.
Durante la risalita da un'immersione in acque profonde, il subacqueo deve tornare in superficie ad una velocità molto bassa per consentire a tutti i gas disciolti di lasciare il sangue molto lentamente.
Se una persona sale troppo velocemente, può verificarsi un'emergenza medica a causa dei gas che lasciano il sangue troppo rapidamente (Papapodcasts, 2010).
La natura del soluto e del solvente e la presenza di altri composti chimici nella soluzione influiscono sulla solubilità..
Ad esempio, più zucchero può essere sciolto in acqua che sale in acqua. In questo caso si dice che lo zucchero è più solubile.
L'etanolo in acqua è completamente solubile tra loro. In questo caso particolare, il solvente sarà il composto trovato nella quantità maggiore.
Anche la dimensione del soluto è un fattore importante. Più grandi sono le molecole di soluto, maggiore è il suo peso molecolare e le sue dimensioni. È più difficile per le molecole di solvente circondare molecole più grandi.
Se tutti i fattori sopra menzionati sono esclusi, si può trovare una regola pratica generale che le particelle più grandi sono generalmente meno solubili..
Se la pressione e la temperatura sono le stesse di due soluti della stessa polarità, quello con particelle più piccole è solitamente più solubile (Fattori che influenzano la solubilità, S.F.).
A differenza della velocità di dissoluzione, che dipende principalmente dalla temperatura, la velocità di ricristallizzazione dipende dalla concentrazione del soluto sulla superficie del reticolo cristallino, che è favorita quando una soluzione è immobile.
Pertanto, l'agitazione della soluzione impedisce questo accumulo, massimizzando la dissoluzione. (tipes of saturation, 2014).
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