La Solubilidad

 

La Solubilidad  La Solubilidad  es la capacidad de una sustancia de disolverse en otra llamada disolvente. Implícitamente Implícitament e se corresponde con la máxima cantidad de  de  soluto que se puede disolver en una cantidad determinada de disolvente, a determinadas condiciones de temperatura, e incluso presión (en caso de un soluto gaseoso). Puede expresarse en unidades de concentración:  concentración:   molaridad,  molaridad,   fracción molar,  molar,  etc. Si en una disolución no se puede disolver más soluto se dice que la disolución está saturada. Bajo ciertas condiciones la solubilidad puede sobrepasar ese máximo y pasa a denominarse solución sobresaturada. Por el contrario, si la disolución admite aún más soluto, se dice que se encuentra insaturada. La solubilidad  es la cantidad máxima de soluto que puede ser disuelto en un solvente en equilibrio, conformando así una solución saturada. Las sustancias solubles son aquellas que al entrar en contacto con otro líquido se disuelven y forman una solución. La sustancia que se disuelve es el soluto y la sustancia en la que se disuelve es el solvente. La solución es la mezcla entre soluto y solvente. El solvente universal es el agua; sin embargo, no todos los materiales o sustancias son solubles en este. No todas las sustancias se disuelven en un mismo solvente. Por ejemplo, en el agua, se disuelve el alcohol y la sal,  sal,  en tanto que el aceite y la gasolina no se disuelven. En la solubilidad, el carácter polar o apolar de la sustancia influye mucho, ya que, debido a este carácter, la sustancia será más o menos soluble; por ejemplo, los compuestos con más de un grupo funcional presentan gran polaridad por lo que no son solubles en éter en éter etílico.  etílico.  Entonces para que un compuesto sea soluble en éter etílico ha de tener escasa polaridad; escon decir, tal solubilidad compuesto son no los ha que de tener más menor de un reactividad, grupo polar.como Los compuestos menor presentan son: las parafinas, las parafinas, compuestos  compuestos aromáticos y los derivados halogenados. El término solubilidad se utiliza tanto para designar al fenómeno cualitativo del proceso de  de  disolución como para expresar cuantitativamente la concentración de las soluciones. La solubilidad de una sustancia depende de la naturaleza del disolvente y del soluto, así como de la temperatura y la presión del sistema, es decir, de la tendencia del sistema a alcanzar el valor máximo de entropía.  entropía.  Al proceso de interacción entre las moléculas del disolvente y las partículas del soluto para formar agregados se le llama solvatación y si el solvente es agua, hidratación.   hidratación.

 

Factores que afectan la solubilidad La solubilidad se define para fases específicas. Por ejemplo, la solubilidad de aragonito y calcita en el agua se espera que difieran, si bien ambos son polimorfos de carbonato de  carbonato de calcio y tienen la misma fórmula misma fórmula molecular.  molecular.  La solubilidad de una sustancia en otra está por el equilibrio de fuerzas intermoleculares entre el disolvente y el determinada soluto, y la variación de entropía que acompaña a la solvatación. Factores como la temperatura la temperatura y la presión la presión influyen en este equilibrio, cambiando así la solubilidad. La solubilidad también depende en gran medida de la presencia de otras sustancias disueltas en el disolvente como por ejemplo la existencia de complejos metálicos en los líquidos. La líquidos. La solubilidad dependerá también del exceso o defecto de algún ion algún ion común, con el soluto, en la solución; tal fenómeno es conocido como el efecto del ion común. En menor medida, la solubilidad dependerá de la fuerza iónica de las soluciones. Los dos últimos efectos mencionados pueden cuantificarse utilizando la ecuación de equilibrio de solubilidad. Para un sólido un sólido que se disuelve en una reacción una reacción redox, la redox, la solubilidad se espera que dependa de las posibilidades (dentro del alcance de los potenciales en las que el sólido se mantiene la fase termodinámicamente estable). Por ejemplo, la solubilidad del oro en el agua a alta temperatura se observa que es casi de un orden de magnitud más alta cuando el potencial redox se controla mediante un tampón altamente oxidante redox Fe 3O4-Fe2O3  que con un tampón moderadamente oxidante Ni-NiO. La solubilidad (metaestable) también depende del tamaño físico del grano de cristal o más estrictamente hablando, de la superficie específica (o molar) del soluto. Para evaluar la cuantificación, se debe ver la ecuación en el artículo sobre el equilibrio de solubilidad. Para cristales altamente defectuosos en su estructura, la solubilidad puede aumentar con el aumento del grado de desorden. Ambos efectos se producen debido a la dependencia de la solubilidad constante frente a la denominada energía libre de Gibbs asociada con el cristal. Los dos últimos efectos, aunque a menudo difícil de medir, son de relevante importancia en la práctica, pues proporcionan la fuerza motriz para determinar su grado de precipitación, ya que el tamaño de cristal crece de forma espontánea con el tiempo.

A-Temperatura La solubilidad de un soluto en un determinado disolvente principalmente depende de la temperatura. Para muchos sólidos disueltos en el agua el agua líquida,  líquida, la  la solubilidad aumenta con la temperatura hasta 100 °C, aunque existen casos que presentan un comportamiento inverso. En el agua líquida a altas temperaturas la solubilidad de los solutos iónicos tiende a disminuir debido al cambio de las propiedades y la

 

estructura del agua líquida, el reducir los resultados de la constante dieléctrica de un disolvente menos polar. La solubilidad de un soluto sólido en un disolvente determinado suele aumentar al elevar la temperatura, de manera que podremos disolver más cantidad de soluto si aumentamos la temperatura de la mezcla. Por el contrario, cuando se trata de gases, su solubilidad en un disolvente suele aumentar al disminuir la temperatura. También tendremos que decir que disolución es toda mezcla de dos o más sustancias que forman otra sustancia homogénea a nivel molecular. Los solutos gaseosos muestran un comportamiento más complejo con la temperatura. Al elevarse la temperatura, los gases generalmente se vuelven menos solubles en agua (el mínimo mínim o que está por debajo debaj o de 120 °C para la mayoría de gases), pero más solubles en disolventes orgánicos.   El gráfico muestra las curvas de solubilidad de algunas sales sólidas inorgánicas típicas. Muchas sales se comportan como el nitrato de bario y el arseniato ácido disódico, y muestran un gran aumento de la solubilidad con la temperatura.  Algunos solutos (por ejemplo, cloruro de sodio (NaCl) en agua) exhiben una solubilidad bastante independiente de la temperatura. Unos pocos, como el sulfato de cerio (III) y el carbonato el carbonato de litio, se litio, se vuelven menos solubles en agua a medida que aumenta la temperatura. Esta dependencia de la temperatura se refiere a veces como «retrógrada» o «solubilidad inversa». En ocasiones, se observa un patrón más complejo, como con sulfato de sodio, donde el cristal decahidrato menos soluble pierde agua de cristalización a 32 °C para formar una fase anhidra menos soluble. La solubilidad de los compuestos orgánicos casi siempre aumenta con la temperatura. La cristalización es la técnica de separación de disoluciones en la que las condiciones se ajustan de tal forma que sólo puede cristalizar alguno de los solutos permaneciendo otros en la disolución. Esta operación se utiliza con frecuencia en la industrialos para la purificación de las sustancias que, generalmente, se obtienen acompañadas de impurezas. Para que la cristalización fraccionada sea un método de separación apropiado, la sustancia que se va a purificar debe ser mucho más soluble que las impurezas en las condiciones de cristalización, y la cantidad de impurezas debe ser relativamente pequeña.

B-Presión La solubilidad de los gases varía no sólo con la temperatura sino además con la presión ejercida sobre el mismo. De esta manera, la cantidad de un soluto gaseoso que puede disolverse en un determinado solvente, aumenta al someterse

 

a una presión parcial mayor (véase Ley de Henry). Henry). A nivel industrial, esto se puede observar en el envasado de bebidas gaseosas por ejemplo, donde se aumenta la solubilidad del dióxido del dióxido de carbono ejerciendo una presión de alrededor de 4 atm.

Curva de la Solubilidad Que son Curvas de solubilidad: son representaciones gráficas de la solubilidad de un soluto en función de la temperatura.

En la Curva de solubilidad el coeficiente de solubilidad representado depende de la temperatura, de la naturaleza del soluto, de la naturaleza del disolvente y de la presión. Para el caso de un sólido disuelto, la influencia de la presión en muy pequeña. Al elevar la temperatura, el coeficiente de solubilidad aumenta si el fenómeno de disolución a temperatura constante es endotérmico (es el caso más frecuenta), y disminuye en caso contrario.

Coeficiente de Solubilidad Coeficiente de solubilidad. Es la máxima cantidad de soluto que puede disolverse en 100 ml. de agua a determinada temperatura.

En resumen el coeficiente de solubilidad depende principalmente de: En la solubilidad influyen la naturaleza del soluto, la del disolvente y la temperatura.   Se llaman curvas de solubilidad a las representaciones gráficas de la solubilidad de un soluto en función de la temperatura.

 

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Como has visto la solubilidad depende de cada sustancia que entre en disolución.  A continuación continuación te presentamos presentamos un applet donde puedes seleccionar seleccionar cationes, aniones y distintos compuestos para estudiar la solubilidad, pulsa el botón para empezar.

Disolución Una disolución es una mezcla de dos o más sustancias. El soluto es la sustancia presente en menor cantidad, y el disolvente es la sustancia que está en mayor cantidad.

 

Clasificación de las Disoluciones Se dice que una disolución se encuentra saturada  cuando contiene la máxima cantidad de un soluto que se disuelve en un disolvente particular, a una temperatura específica. Una disolución es noUna saturada cuando contiene menos cantidad  cuando de solutocontiene que la sobresaturada que puede disolver. disolución se encuentra más soluto que el que puede haber en una disolución sobresaturada. En este sentido, el proceso de disolución está relacionado con la solubilidad, la cual está referida a la proporción en que un soluto se disuelve en un solvente. Los factores importantes que afectan la solubilidad de los sólidos cristalinos son la temperatura, la naturaleza del solvente y la presencia de otros iones en la solución. En virtud de que nuestro interés de estudio es la dependencia de la solubilidad con la temperatura haremos un breve comentario acerca de dicho factor. De acuerdo a lo expresado por Sienko y Plane, la mayoría de las sales inorgánicas aumentan en solubilidad cuando la temperatura se incrementa. Por lo general es ventajoso llevar a cabo en solución caliente las operaciones de precipitación, filtración y lavado, pues con esto pueden resultar partículas de gran tamaño, la filtración es más rápida y las impurezas se disuelven más rápidamente. Sin embargo, en el caso de un compuesto bastante soluble, como el Nitrato de Potasio (KNO3), la solución se debe enfriar en agua en  agua helada antes de la filtración, lo cual se conoce como sobre enfriamiento de la solución. Si la solución se filtrara caliente se perdería una cantidad apreciable del compuesto en cuestión. El proceso de sobre enfriamiento de una solución es cuando un líquido se enfría temporalmente por debajo de su punto de congelación sin formar el sólido. Se presenta en situaciones donde el calor del líquido se elimina tan rápido que las moléculas no tienen tiempo de acomodarse en la estructura de un sólido.  Ahora bien, bien, las atracciones atracciones intermoleculare intermoleculares s que mantienen mantienen juntas a las moléculas moléculas en líquidos y sólidos también tienen un papel importante en la formación de las disoluciones. Cuando una sustancia (el soluto) se disuelve en otra (el disolvente), las partículas del soluto se dispersan en el disolvente. Las partículas de soluto ocupan posiciones que estaban ocupadas por moléculas del disolvente. Según Raymond Chang, la facilidad con la que una partícula de soluto sustituye a una molécula de disolvente depende de la fuerza relativa de tres tipos de interacciones: interacción disolvente-disolvente, interacción soluto-soluto e interacción disolvente-soluto. Así, la solubilidad de un soluto en un solvente dado se relaciona con la temperatura por el

 

Calor de Disolución Es la energía necesaria para disolver una sustancia hasta la saturación. Si la atracción soluto-disolvente es mayor que la atracción disolvente-disolvente y que la atracción soluto-soluto, el proceso de disolución será favorable, o exotérmico (ΔH disolución < 0). Si la interacción soluto -disolvente es más débil que las interacciones disolvente-disolvente y soluto-soluto, el proceso de disolución será endotérmico (ΔH disolución > 0). No hay una correlación clara entre el signo de ΔH disolución y la variación de la solubilidad con la temperatura. Sin embargo, Mortimer señala que las solubilidades de sustancias que absorben calor cuando se disuelven en soluciones casi saturadas, aumentan con el aumento de la temperatura. La mayoría de los compuestos iónicos se comportan de esta forma. La entalpía de solución de muchos compuestos iónicos en soluciones que son infinitamente diluidas, son exotérmicas. Los mismos compuestos, sin embargo, generalmente se disuelven en soluciones casi saturadas con absorción de  energía. Cuando un soluto se disuelve en una solución casi saturada, la entalpía de hidratación es menor que cuando se disuelve en una solución muy diluida. La variación de la solubilidad se mide mediante una curva de solubilidad, y se realiza a través de la medición de la cantidad de soluto que satura una cantidad de solvente a distintas temperaturas. Estas curvas hacen posible saber a simple vista si la solubilidad aumenta o disminuye con la temperatura y poder calcular la cantidad de solvente necesaria para disolver completamente una cantidad de soluto a determinada temperatura.

Solubilidad de los Sólidos La dependencia de la solubilidad de un sólido respecto de la temperatura varía de manera considerable, y dicha variación proporciona una forma para obtener sustancias puras a partir de mezclas. La precipitación selectiva es la separación de una mezcla de sustancias en sus componentes puros con base en sus diferentes solubilidades, pues se puede pasar del punto de saturación en la solución con respecto a uno de los solutos y obligarlo a precipitar, dejando el otro soluto en solución. Este método funciona mejor si el compuesto que se va a purificar tiene una curva con una fuerte pendiente, es decir, si es mucho más soluble a altas temperaturas que a temperaturas bajas. De otra manera, una gran parte del compuesto permanecerá disuelto a medida que se enfría la disolución. La precipitación

 

selectiva también funciona si la cantidad de impurezas en la disolución es relativamente pequeña.

-  20 ejemplos de solubilidad de materiales y sustancias solubles Solubles en agua: 1- Sal: o cloruro de sodio, es ordinariamente soluble en agua a 20 °C. 2- Azúcar: es ordinariamente soluble en agua a 20 °C. 3- Gelatina: es soluble en agua en presencia de calor. 4Jugos en polvo:  mezcla de azúcar, saborizantes y conservantes, ordinariamente solubles en agua a 20 °C. 5- Los nitratos: están comúnmente presentes en los fertilizantes empleados en la agricultura. 6- Alcohol: tanto etílico como isopropílico. 7- Vino: es una mezcla de alcohol y fruta fermentada. 8- Jabón: por poseer carbono, hidrógeno y sal en su composición, se disuelve al entrar en contacto con el agua. 9- Amoníaco: existe en la amplia gama de productos de limpieza doméstica. 10- Oxígeno: este gas disuelto en agua es el que respiran los animales acuáticos.

Solubles en otras sustancias: 11- Mayonesa: es una mezcla de huevo, vinagre y sal en aceite. 12- Pinturas, lacas y tintes: se disuelven en thinner, acetona o metiletilcetona. 13- Barniz de uñas: se disuelve en thinner o acetona.

 

14- Plástico: reacciona ante disolventes orgánicos a base de etilenglicol. 15- Pegamento: se disuelve disuelve en formol. 16- Aceites y ceras:  en dietil éter, también llamado éter etílico. 17- Resinas y gomas:  disueltos en tolueno. 18- Caucho y cuero: pueden disolverse en xileno. 19- Grasas: logran disolverse en metanol. 20- Amalgama dental de oro:  es oro disuelto en mercurio.