Spieghiamo cos'è la solubilità in chimica e quali fattori la influenzano. Inoltre, qual è il prodotto di solubilità e vari esempi.
Cos'è la solubilità?
In chimica, la solubilità è la capacità di un corpo o a sostanza determinato (chiamata soluto) per dissolversi in un certo mezzo (chiamato solvente); cioè, è la quantità massima di a soluto che un solvente può ricevere in determinate condizioni ambientali.
Il soluto è la sostanza che si dissolve in un determinato solvente. Può essere un solido, un liquido o un gas. In generale il soluto si trova in quantità minore del solvente in a scioglimento.
Il solvente o solvente è la sostanza in cui si dissolve un determinato soluto. Il solvente si trova generalmente in quantità maggiore del soluto in soluzione.
La solubilità può essere espressa in unità di concentrazione, come ad esempio molarità o molalità.
La concentrazione molare (riferita alla molarità) è definita come il numero di moli di soluto per litro di soluzione (o unità equivalente), e si calcola come segue:
Dove:
- M (X). Molarità della sostanza X espresso in mol/L.
- n (X). Sostanza quantità di sostanza X espresso in nei (mol).
- V (X). Volume di dissoluzione espressa in litri (L) o unità equivalenti.
La concentrazione molale (riferita alla molalità) è definita come il numero di moli di soluto in un chilogrammo di solvente, ed è calcolata come segue:
Dove:
- m (X). È la molalità della sostanza X espresso in mol/(kg di solvente).
- n (X). È la quantità di sostanza della sostanza X espresso in moli (mol).
- m (solvente espresso in kg). È il massa solvente espresso in kg.
Tuttavia, la solubilità non è una caratteristica universale di tutte le sostanze. Alcuni si dissolvono facilmente, altri più difficilmente e alcuni semplicemente non si dissolvono.
Tutto dipende anche da quali sostanze stiamo mescolando. Il Acqua, comunemente indicato come il solvente universale, non può dissolvere completamente l'olio, per esempio.
Ma anche quando un solvente riesce a dissolvere un soluto, lo fa in una certa misura, per cui le soluzioni possono essere classificate in:
- Saturato. Quando non è più possibile sciogliere più soluto, cioè quando la soluzione ha il massimo soluto che il solvente supporta.
- insaturo Quando puoi continuare a sciogliere più soluto nella soluzione.
- Sovrasaturato Quando la soluzione ha più soluto di quanto possa dissolversi. Una soluzione sovrasatura può essere ottenuta modificando determinate condizioni, come la temperatura, in modo che si dissolva più soluto rispetto al massimo che può essere sciolto.
Fattori che influenzano la solubilità
In linea di principio, la solubilità di una sostanza dipende da quale la stiamo mescolando. In linea di massima, le sostanze sono classificate in:
- Solubile in acqua. Sono quelli che possono dissolversi più facilmente (o completamente) in acqua.
- Liposolubile. Sono quelli che possono dissolversi più facilmente negli oli.
D'altra parte, la solubilità delle sostanze dipende dai seguenti fattori:
Temperatura. La maggior parte dei solidi aumenta la propria solubilità in acqua con l'aumentare della temperatura, sebbene vi siano alcune eccezioni. Anche i composti organici, in genere, aumentano la loro solubilità all'aumentare della temperatura. Questo aumento di solubilità con l'aumentare della temperatura è dovuto alle maggiori interazioni tra il particelle di soluto e solvente, quindi le forze intermolecolari tra di loro possono essere spezzate. Diverso è invece il comportamento dei soluti gassosi, poiché all'aumentare della temperatura la loro solubilità nei solventi organici aumenta, ma diminuisce in acqua perché il gas tende a fuoriuscire dal liquido con l'aumentare della temperatura.
Ad esempio, un bicchiere d'acqua scioglie una certa quantità di zucchero, finché l'eccesso non inizia a depositarsi sul fondo. Se scaldiamo questo bicchiere d'acqua, noteremo come l'eccesso inizia a scomparire, aumentando la solubilità del soluto nel solvente.
Pressione. La pressione influenza principalmente la solubilità dei soluti gassosi. Aumentando la pressione di un soluto gassoso, aumenta la sua solubilità in un determinato solvente.
Natura del soluto e del solvente. Le sostanze con la stessa polarità sono solubili l'una nell'altra, da qui la frase: "simile dissolve simile". Tuttavia, quando un soluto e un solvente hanno polarità diverse, sono completamente insolubili l'uno nell'altro, sebbene esista sempre una gamma di polarità intermedie in cui un soluto e un solvente possono essere parzialmente solubili.
La polarità è una proprietà di composti chimici Hanno la tendenza a separare le cariche elettriche nella loro struttura.
Il molecole Le molecole polari sono costituite da atomi la cui elettronegatività è molto diversa, mentre le molecole non polari sono costituite da atomi con uguale elettronegatività.
Ma la polarità di una molecola è determinata anche dalla simmetria della sua struttura, quindi ci possono essere molecole formate da atomi la cui elettronegatività è diversa, ma sono disposti in modo tale nella struttura molecolare che i loro dipoli e infine la molecola si annullano .è apolare.
Agitazione. Agitare o agitare le soluzioni aumenta la solubilità del soluto, poiché contribuisce a una maggiore interazione tra soluto e solvente.
Prodotto di solubilità
Quando si parla di prodotto di solubilità o prodotto ionico (abbreviato Ksolo Ks), ci riferiamo al prodotto delle concentrazioni molari del ioni che formano un composto, elevato ai rispettivi indici stechiometrici dell'equazione di equilibrio. Quindi, maggiore è il Ksol, più solubile sarà il composto. Questo si esprime con la seguente formula, considerando l'equazione di equilibrio:
Dove:
- Ksol. È il prodotto di solubilità.
- [Cn +] m. È la concentrazione molare del catione elevato al coefficiente stechiometrico m.
- [Am-] n. È la concentrazione molare dell'anione elevato al coefficiente stechiometrico n.
Esempi di solubilità
- Sale sciolto in acqua. Il sale comune (cloruro di sodio, NaCl) si scioglie facilmente in acqua, alla velocità di 360 grammi per litro, purché l'acqua sia a 20ºC. Se aumentiamo la temperatura del solvente, aumenterà la quantità di sale che possiamo sciogliere.
- Bevande frizzanti Le bibite in lattina o in bottiglia che consumiamo ogni giorno hanno una quantità di diossido di carbonio (CO2) gassosi disciolti al loro interno, e quindi hanno il loro caratteristico gorgogliamento. Per realizzare questo, industrie saturare il miscela in condizioni di pressione molto elevata. Pertanto, quando li scopriamo, la pressione si equilibra e inizia una fuga di gas.
- Soluzioni di iodio. Usiamo spesso soluzioni di iodio per guarire ferite superficiali, che non possono essere fatte con l'acqua, poiché lo iodio non è solubile in essa. Ecco perché usano alcol, il cui tasso di solubilità migliora e consente la produzione della miscela.
- Caffèlatte. Per preparare un caffè con latte, aggiungiamo il latte all'infuso e osserviamo il suo cambiamento in colori come si mescolano. Questo viene sempre fatto con caffè caldo, poiché il tasso di solubilità di entrambe le sostanze aumenta con la temperatura. Se aspettiamo che le sostanze si raffreddino, però, noteremo la formazione di crema in superficie, poiché la soluzione si è saturata più rapidamente.