Solubilidad

La solubilidad es una medida de la capacidad de un soluto para disolverse en un solvente. Diferentes solutos tienen diferentes solubilidades. Por ejemplo, el cloruro de sodio tiene una solubilidad de 39 gramos en 100 mililitros de agua, mientras que el cloruro de plata es de solo 0,002 gramos.

Entonces, ¿a qué se debe esto? La solubilidad depende de las propiedades físicas y químicas tanto del soluto como del disolvente. Tú mismo lo has visto. Por ejemplo, sabes que la mantequilla no se disuelve en agua, pero sí en aceite de oliva.

El término "lo semejante disuelve lo semejante" nos recuerda que un disolvente disuelve un soluto con una polaridad similar. Por lo tanto, los disolventes polares disuelven los solutos polares, mientras que los disolventes no polares disuelven los solutos no polares. Además, podemos influir en la solubilidad a través de otros factores como el pH, la temperatura y la presión.

Por ejemplo, la solubilidad suele aumentar con el aumento de la temperatura. Piense en disolver el azúcar en el café helado en lugar del café caliente. Ahora bien, si un soluto se disuelve en un disolvente, sólo se puede disolver una cantidad limitada. Cuando se alcanza este límite, los iones disociados están en equilibrio con el sólido y la solución está saturada. Esto significa que si agregas más soluto, no se disolverá.

Podemos cuantificar este equilibrio usando una constante de equilibrio K_c. Esta ecuación utiliza las concentraciones de los productos disueltos en el numerador y los reactivos en el denominador, cada uno elevado a la potencia de su coeficiente estequiométrico. Podemos usar esta constante de equilibrio para comprender la termodinámica del proceso de disolución a medida que va desde su estado inicial no disuelto hasta su estado final disuelto.

La entalpía, H, de una solución es una medida cuantitativa del contenido total de calor del sistema, y ΔH describe el cambio en este contenido de calor. Si ΔH es positivo, indica que la reacción absorbió calor o es endotérmica. Cuando ΔH es negativo, indica que la reacción libera calor, o es exotérmica. A continuación, la entropía, S, describe el grado de desorden en un sistema. ΔS es 0 para una reacción reversible, pero por lo demás es positivo, ya que el desorden de un sistema prefiere aumentar.

Finalmente, la energía libre de Gibbs, G, es una medida de la energía que se puede utilizar para realizar un trabajo. Se calcula a partir de ΔH y ΔS y depende de la temperatura. Cuando ΔG es positivo, la reacción no es espontánea y se debe poner energía para que la reacción continúe. Cuando ΔG es menor que 0, indica que la reacción es espontánea.

Estas propiedades nos dicen mucho sobre cómo se disuelve un soluto en un disolvente. Por ejemplo, podemos usar la entalpía y la entropía para saber si el soluto prefiere permanecer sin disolver en su forma cristalina ordenada o desordenado en solución. Y podemos usar la energía de Gibbs para aprender si necesitamos o no poner energía, a través del calor, para disolver una sustancia.

En este laboratorio, explorará la solubilidad de un compuesto a diferentes temperaturas y utilizará la valoración para determinar la concentración exacta de la solución saturada. A continuación, utilizará los datos para calcular las propiedades termodinámicas de la disolución.