Equilibrio químico y de solubilidad

Recordemos que la formación de la solución está regulada por la entropía de la mezcla, la _mezcla ΔS. La energía libre asociada a la mezcla, la _mezcla ΔG, se expresa sustituyendo la _mezcla ΔS en la ecuación de energía libre de Gibbs.

Dado que la _mezcla de ΔS es independiente de las interacciones intermoleculares, los cambios de energía asociados con estas interacciones se descuidan, y el valor de la _mezcla de ΔH en la ecuación es 0. Por lo tanto, la _mezcla ΔG es igual a T negativo por la _mezcla ΔS.

El cambio de energía libre asociado con la disolución de un soluto en un litro de solvente se denomina energía libre de una solución, _solución ΔG. Matemáticamente, se expresa como la suma de la energía libre de mezcla, mezcla ΔG, y la energía libre de interacción, interacción ΔG, entre las partículas componentes.

Si las interacciones solvente-soluto no pueden superar las interacciones soluto-soluto y solvente-solvente, la _interacción ΔG es mayor que 0.

Si la _interacción ΔG es lo suficientemente grande, la _solución ΔG es mayor que cero. A medida que aumenta la _solución de ΔG, la cantidad de soluto que se disuelve en un solvente disminuye.

Por el contrario, si la _interacción ΔG es insignificante, la _solución total de ΔG es igual a la _mezcla de ΔG y el soluto se disuelve completamente en el disolvente.

Considera disolver el pentano en hexano. Las atracciones de hexano-pentano en la solución reemplazan algunas de las atracciones de pentano-pentano y hexano-hexano en el líquido puro. Dado que ambas moléculas son del mismo tipo, la _interacción ΔG es cercana a 0, domina la _mezcla ΔG y se forma una solución.

La formación de la solución depende del equilibrio entre la _interacción ΔG y la _mezcla ΔG. Se puede formar una solución incluso si la _interacción ΔG es positiva, siempre que no sea demasiado alta.

En resumen, la formación de la solución es favorable si la _solución ΔG es menor que 0, mientras que es desfavorable si la _solución ΔG es mayor que 0.