- Principals factors que afecten la solubilitat
- 1- Polaritat
- 2- Efecte de l'ió comú
- 3- Temperatura
- 4- Pressió
- 5- Naturalesa de l'solut
- 6- Factors mecànics
- referències
Els principals factors que afecten la solubilitat són la polaritat, l'efecte de l'ió comú, la temperatura, la pressió, la naturalesa de l'solut i els factors mecànics. La solubilitat és la capacitat d'una substància química sòlida, líquida o gasosa (anomenada el solut) de dissoldre a dissolvent (normalment un líquid) i formar una solució.
La solubilitat d'una substància depèn fonamentalment de l'dissolvent utilitzat, així com de la temperatura i la pressió. La solubilitat d'una substància en un dissolvent particular es mesura per la concentració de la solució saturada.
Una solució es considera saturada quan l'addició de solut addicional ja no augmenta la concentració de la solució.
El grau de solubilitat varia àmpliament depenent de les substàncies, des infinitament soluble (completament miscible), tal com etanol en aigua, fins a poc soluble, tal com clorur de plata en aigua. El terme «insoluble» s'aplica sovint a compostos poc solubles (Boundless, SF).
Certes substàncies són solubles en totes proporcions amb un dissolvent donat, tal com etanol en aigua, aquesta propietat es coneix com miscibilitat.
Sota diverses condicions, es pot superar la solubilitat d'equilibri per donar una solució anomenada sobresaturada (Solubility, SF).
Principals factors que afecten la solubilitat
1- Polaritat
En la majoria dels casos, els soluts es dissolen en dissolvents que tenen una polaritat similar. Els químics usen un aforisme popular per descriure aquesta característica de soluts i dissolvents: «semblant dissol semblant».
Els soluts no polars no es dissolen en dissolvents polars i viceversa (Educating online, SF).
2- Efecte de l'ió comú
L'efecte ió comú, és un terme que descriu la disminució en la solubilitat d'un compost iònic quan s'afegeix a la barreja una sal que conté un ió que ja existeix en l'equilibri químic.
Aquest efecte s'explica millor pel principi de Le Chatelier. Imagineu si el sulfat de calci compost iònic lleugerament soluble, CAS 4, s'afegeix a l'aigua. L'equació neta iònica per a l'equilibri químic resultant és la següent:
CaSO4 (s) ⇌Ca2 + (aq) + SO42- (aq)
El sulfat de calci és lleugerament soluble. En equilibri, la major part de l'calci i sulfat existeix en forma sòlida de sulfat de calci.
Suposem que el compost iònic soluble sulfat de coure (CuSO 4) es va afegir a la solució. El sulfat de coure és soluble; Per tant, el seu únic efecte important en l'equació iònica neta és l'addició de més ions de sulfat (SO 4 2-).
CuSO4 (s) ⇌Cu2 + (aq) + SO42- (aq)
Els ions sulfat dissociats de l'sulfat de coure ja són presents (comuns a) en la barreja a partir de la lleugera dissociació de l'sulfat de calci.
Per tant, aquesta addició d'ions sulfat posa èmfasi en l'equilibri prèviament establert.
El principi de Le Chatelier dicta que l'esforç addicional en aquest costat de l'producte de l'equilibri dóna com a resultat el canvi d'equilibri cap a la banda dels reactants per alleujar aquesta nova tensió.
A causa de el canvi cap al costat de l'reaccionant, la solubilitat de l'sulfat càlcic lleugerament soluble es redueix encara més (Erica Tran, 2016).
3- Temperatura
La temperatura té un efecte directe sobre la solubilitat. Per a la majoria dels sòlids iònics, l'augment de la temperatura augmenta la rapidesa amb la qual es pot fer la solució.
A mesura que la temperatura augmenta, les partícules de l'sòlid es mouen més ràpid, el que augmenta les possibilitats que interactuïn amb més partícules de el dissolvent. Això dóna com a resultat l'augment de la velocitat a la qual es produeix una solució.
La temperatura també pot augmentar la quantitat de solut que es pot dissoldre en un dissolvent. En termes generals, a mesura que augmenta la temperatura, es dissolen més partícules de solut.
Per exemple, quan s'afegeix sucre de taula a l'aigua és un mètode fàcil de fer una solució. Quan s'escalfa aquesta solució i se segueix afegint sucre, es troba que grans quantitats de sucre es poden afegir com la temperatura segueixi augmentant.
La raó d'això passa és que a mesura que la temperatura augmenta, les forces intermoleculars poden trencar més fàcilment, permetent que més partícules de solut siguin atretes a les partícules de dissolvent.
Hi ha altres exemples, però, on l'augment de la temperatura té molt poc efecte sobre la quantitat de solut es pot dissoldre.
La sal de taula és un bon exemple: pots dissoldre gairebé la mateixa quantitat de sal de taula en aigua gelada que puguis en aigua bullint.
Per a tots els gasos, a mesura que la temperatura augmenta, la solubilitat disminueix. La teoria molecular cinètica es pot utilitzar per explicar aquest fenomen.
A mesura que la temperatura augmenta, les molècules de gas es mouen més ràpid i són capaços d'escapar de el líquid. La solubilitat de l'gas, llavors, disminueix.
Figura 1: gràfica de solubilitat vs temperatura.
Observant el gràfic següent, el gas amoníac, NH3, mostra una forta disminució de la solubilitat a mesura que la temperatura augmenta, mentre que tots els sòlids iònics mostren un augment de solubilitat a mesura que augmenta la temperatura (CK-12 Foundation, SF).
4- Pressió
El segon factor, la pressió, afecta la solubilitat d'un gas en un líquid però mai d'un sòlid que es dissol en un líquid.
Quan s'aplica pressió a un gas que està per sobre de la superfície d'un dissolvent, el gas es mourà a el dissolvent i ocuparà alguns dels espais entre les partícules de l'dissolvent.
Un bon exemple és la soda carbonatada. La pressió s'aplica per forçar les molècules de CO2 a la soda. L'oposat també és cert. Quan disminueix la pressió de gas, també disminueix la solubilitat d'aquest gas.
Quan s'obre una llauna de beguda gasosa, la pressió en la soda es baixa, de manera que el gas immediatament comença a sortir de la solució.
El diòxid de carboni emmagatzemat en la soda s'allibera, i es pot veure l'efervescència en la superfície de el líquid. Si deixa una llauna oberta de soda per un període de temps, pot notar que la beguda es torna plana causa de la pèrdua de diòxid de carboni.
Aquest factor de pressió de gas s'expressa en la llei de Henry. La llei d'Henry estableix que, a una temperatura donada, la solubilitat d'un gas en un líquid és proporcional a la pressió parcial de gas sobre el líquid.
Un exemple de la llei d'Henry es produeix en el busseig. Quan una persona es submergeix en aigües profundes, la pressió augmenta i més gasos es dissolen en la sang.
Mentre puja d'una immersió en aigües profundes, el bus necessita tornar a la superfície de l'aigua a una velocitat molt lenta per permetre que tots els gasos dissolts surtin de la sang molt lentament.
Si una persona puja massa ràpid, pot ocórrer una emergència mèdica a causa dels gasos que surten de la sang massa ràpid (Papapodcasts, 2010).
5- Naturalesa de l'solut
La naturalesa de l'solut i de l'solvent i la presència d'altres compostos químics en la solució afecten la solubilitat.
Per exemple, es pot dissoldre una major quantitat de sucre en aigua, que sal en aigua. En aquest cas es diu que el sucre és més soluble.
Etanol en aigua són completament solubles l'un amb l'altre. En aquest cas en particular, el solvent serà el compost que es trobi en major quantitat.
La mida de l'solut és també un factor important. Com més grans siguin les molècules de l'solut, major és el seu pes molecular i la seva grandària. És més difícil que les molècules de dissolvent envoltin molècules més grans.
Si s'exclouen tots els factors abans esmentats, es pot trobar una regla general que les partícules més grans són generalment menys solubles.
Si la pressió i la temperatura són les mateixes que entre dues soluts de la mateixa polaritat, el qual té partícules més petites sol ser més soluble (Factors Affecting Solubility, SF).
6- Factors mecànics
En contrast amb la velocitat de dissolució, la qual depèn principalment de la temperatura, la velocitat de recristal·lització depèn de la concentració de solut en la superfície de la xarxa cristal·lina, cas que s'afavoreix quan una solució està immòbil.
Per tant, l'agitació de la solució evita aquesta acumulació, maximitzant la dissolució. (Tipes of saturation, 2014).
referències
- (SF). Solubility. Recuperat de boundles.com.
- CK-12 Foundation. (SF). Factors Affecting Solubility. Recuperat de ck12.org.
- Educating en línia. (SF). Factors affecting solubility. Recuperat de solubilityofthings.com.
- Erica Tran, DL (2016, novembre 28). Solubility and Factors Affecting Solubility. Recuperat de chem.libretexts.org.
- Factors Affecting Solubility. (SF). Recuperat de sciencesource.pearsoncanada.ca.
- (2010, març 1). Factors Affecting Solubility Part 4. Recuperat de youtube.com.
- Solubility. (SF). Recuperat de chemed.chem.purdue.ed.
- Tipes of saturation. (2014, el juny 26). Recuperat de chemistry libretex.org.