I 6 fattori che influenzano la solubilità principale
I principali fattori che influenzano la solubilità sono la polarità, l'effetto dello ione comune, la temperatura, la pressione, la natura del soluto e i fattori meccanici.
La solubilità di una sostanza dipende principalmente dal solvente utilizzato, nonché dalla temperatura e dalla pressione. La solubilità di una sostanza in un determinato solvente è 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, dall'infinitamente solubile (completamente miscibile), come l'etanolo in acqua, a poco solubile, come il cloruro d'argento in acqua. Il termine "insolubile" viene spesso applicato a composti scarsamente solubili (Boundless, SF).
Alcune sostanze sono solubili in tutte le proporzioni con un determinato solvente, come l'etanolo nell'acqua, questa proprietà è nota come miscibilità.
In varie condizioni, la solubilità di equilibrio può essere superata per dare una soluzione chiamata supersatura (Solubilità, SF).
Principali fattori che influenzano la solubilità
1- Polarità
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: "simili si dissolvono come".
I soluti non polari non si dissolvono nei solventi polari e viceversa (Educare online, SF).
2- Effetto dello ione comune
L'effetto ione comune è un termine che descrive la diminuzione della solubilità di un composto ionico quando alla miscela viene aggiunto un sale che contiene uno ione che già esiste nell'equilibrio chimico.
Questo effetto è meglio spiegato dal principio di Le Châtelier. Immaginate se il solfato di calcio ionico leggermente solubile, CaSO 4, venga 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. In equilibrio, la maggior parte del calcio e del solfato esiste in forma solida di solfato di calcio.
Supponiamo che il solfato di rame composto solubile ionico (CuSO 4 ) sia stato aggiunto alla soluzione. Il solfato di rame è solubile; Pertanto, il suo unico effetto importante nell'equazione ionica netta è l'aggiunta di più ioni solfato (SO 4 2-).
CuSO4 (s) ⇌Cu2 + (aq) + SO42- (aq)
Gli ioni solfato di solfato di rame dissociati 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 sforzo extra su questo lato del prodotto di equilibrio si traduca nel cambiamento di equilibrio verso il lato dei reagenti per alleviare questa nuova tensione.
A causa del cambiamento verso il lato reagente, la solubilità del solfato di calcio leggermente solubile è ulteriormente ridotta (Erica Tran, 2016).
3- Temperatura
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 realizzare la soluzione.
All'aumentare della temperatura, le particelle del solido si muovono più velocemente, il che aumenta le probabilità che interagiscano con più particelle del solvente. Ciò si traduce nell'aumento della velocità con cui si verifica una soluzione.
La temperatura può anche aumentare la quantità di soluto che può essere sciolto in un solvente. In generale, all'aumentare della temperatura, si dissolvono più particelle di soluto.
Ad esempio, quando lo zucchero da tavola viene aggiunto all'acqua, è un metodo semplice per creare una soluzione. Quando questa soluzione viene riscaldata e lo zucchero continua ad essere aggiunto, si scopre che è possibile aggiungere grandi quantità di zucchero mentre la temperatura continua a salire.
La ragione di ciò è che all'aumentare della temperatura, le forze intermolecolari possono decomporsi più facilmente, consentendo ad altre particelle di soluto di essere attratte dalle particelle di solvente.
Vi sono altri esempi, tuttavia, in cui l'aumento della temperatura ha un effetto molto limitato sulla quantità di soluto che può essere sciolto.
Il sale da cucina è un buon esempio: puoi sciogliere quasi la stessa quantità di sale da tavola in acqua ghiacciata, come puoi in acqua bollente.
Per tutti i gas, all'aumentare della temperatura, la solubilità diminuisce. La teoria cinetica molecolare 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 seguente, 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, SF) .
4- Pressione
Il secondo fattore, la pressione, influenza la solubilità di un gas in un liquido ma mai un solido che si dissolve in un liquido.
Quando la pressione viene applicata a un gas che è al di sopra della superficie di un solvente, il gas si sposta nel solvente e occupa alcuni degli spazi tra le particelle di solvente.
Un buon esempio è la bibita gassata. La pressione viene applicata per forzare le molecole di CO2 nella soda. È vero anche il contrario. Quando la pressione del gas diminuisce, anche la solubilità di quel gas diminuisce.
Quando una lattina di bevanda gassata viene aperta, la pressione nella soda viene abbassata, in modo che il gas inizi immediatamente ad uscire dalla soluzione.
Il biossido di carbonio immagazzinato nella soda viene rilasciato e si può vedere l'effervescenza sulla superficie del liquido. Se lasci una lattina di soda aperta 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, ad una data temperatura, la solubilità di un gas in un liquido è proporzionale alla pressione parziale del gas sul liquido.
Un esempio della legge di Henry si verifica durante l'immersione. Quando una persona si immerge in acque profonde, la pressione aumenta e più gas si dissolvono nel sangue.
Mentre si sta risalendo da un'immersione in acque profonde, il subacqueo deve tornare alla superficie dell'acqua 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 velocemente (Papapodcast, 2010).
5- Natura del soluto
La natura del soluto e del solvente e la presenza di altri composti chimici nella soluzione influiscono sulla solubilità.
Ad esempio, è possibile sciogliere una maggiore quantità di zucchero nell'acqua, rispetto al sale nell'acqua. In questo caso si dice che lo zucchero è più solubile.
L'etanolo nell'acqua è completamente solubile l'uno con l'altro. In questo caso particolare, il solvente sarà il composto che è in maggiore quantità.
Anche la dimensione del soluto è un fattore importante. Più grandi sono le molecole di soluto, maggiore è il loro peso molecolare e la loro dimensione. È più difficile per le molecole di solvente circondare molecole più grandi.
Se tutti i suddetti fattori sono esclusi, si può trovare una regola generale che le particelle più grandi sono generalmente meno solubili.
Se la pressione e la temperatura sono le stesse di due soluti con la stessa polarità, quella con particelle più piccole è solitamente più solubile (Fattori che influenzano la solubilità, SF).
6- Fattori meccanici
In contrasto con il tasso di dissoluzione, che dipende principalmente dalla temperatura, il tasso di ricristallizzazione dipende dalla concentrazione di soluto sulla superficie del reticolo cristallino, che è favorito quando una soluzione è immobile.
Pertanto, l'agitazione della soluzione evita questo accumulo, massimizzando la dissoluzione. (Tipes of saturation, 2014).
