Formazione di soluzioni

Una soluzione è una miscela omogenea di due componenti. Il componente principale è chiamato solvente, mentre il componente minore è chiamato soluto. A seconda dello stato fisico del solvente, una soluzione può essere solida, come una lega, ad esempio l'ottone, gassosa, come l'aria, e liquida, come una soluzione salina.

Le soluzioni liquide possono anche contenere gas o altri liquidi miscelati in un solvente liquido. Se il solvente è acqua, la soluzione è chiamata acquosa. Un soluto sciolto in un solvente diverso dall'acqua, come lo iodio in tetracloruro di carbonio, forma una soluzione non acquosa.

Un solvente non può dissolvere tutti i soluti. Il sale si dissolverà in acqua, ma l'olio si separerà. Pertanto, si dice che il sale sia solubile, mentre l'olio è insolubile in acqua.

La solubilità è la quantità massima di soluto che si dissolverà in una data quantità di solvente ad una certa temperatura. La solubilità dipende sia dalle forze intermolecolari fra le molecole di soluto e solvente, che dalla tendenza a mescolarsi, guidata da un aumento dell'entropia del sistema. L'entropia è una misura termodinamica della dispersione, o del disordine, dell'energia.

Un processo si verifica spontaneamente quando si verifica un aumento dell'entropia totale. Considerate due gas separati da una barriera. Se la barriera viene rimossa, i due gas si mescolano spontaneamente in un'unica soluzione omogenea.

A bassa pressione e temperatura moderata, non ci sono forze intermolecolari significative fra le loro molecole costituenti. Quindi, i gas si comportano come gas ideali. In questo caso, la formazione di una soluzione non abbassa l'energia potenziale degli atomi, ma la loro energia cinetica può ora essere distribuita su un volume maggiore.

Questa dispersione di energia aumenta l'entropia di ciascuno dei gas, rendendo la formazione della soluzione un processo spontaneo.