Las Fuerzas Intermoleculares en las Soluciones

La formación de una solución es un ejemplo de un proceso espontáneo, un proceso que ocurre bajo condiciones específicas sin energía de alguna fuente externa.

Cuando las fuerzas de atracción intermolecular entre las especies de soluto y solvente en una solución no son diferentes de las presentes en los componentes separados, la solución se forma sin ningún cambio energético acompañante. Tal solución se llama una solución ideal. Una mezcla de gases ideales (o gases como el helio y el argón, que se acercan estrechamente al comportamiento ideal) es un ejemplo de una solución ideal, ya que las entidades que componen estos gases no experimentan atracciones intermoleculares significativas.

Las soluciones ideales también se pueden formar cuando se mezclan líquidos estructuralmente similares. Por ejemplo, las mezclas de los alcoholes metanol (CH₃OH) y etanol (C₂H₅OH) forman soluciones ideales, al igual que las mezclas de los hidrocarburos pentano, C₅H₁₂ y hexano, C₆H₁₄. Sin embargo, a diferencia de una mezcla de gases, los componentes de estas soluciones líquido–líquido experimentan, de hecho, fuerzas intermoleculares de atracción. Pero dado que las moléculas de las dos sustancias que se mezclan son estructuralmente muy similares, las fuerzas intermoleculares de atracción entre moléculas similares y diferentes son esencialmente las mismas, y el proceso de disolución, por lo tanto, no implica ningún aumento o disminución apreciable de la energía. Estos ejemplos ilustran cómo una mayor dispersión de la materia por sí sola puede proporcionar la fuerza motriz necesaria para causar la formación espontánea de una solución. En algunos casos, sin embargo, las magnitudes relativas de las fuerzas intermoleculares de atracción entre especies soluto y solvente pueden impedir la disolución.

Consideremos el ejemplo de un compuesto iónico que se disuelve en agua. La formación de la solución requiere que las fuerzas electrostáticas entre los cationes y aniones del compuesto (soluto–soluto) sean completamente superadas a medida que se establecen fuerzas de atracción entre estos iones y las moléculas de agua (soluto–disolvente). Los puentes de hidrógeno entre una fracción relativamente pequeña de las moléculas de agua también deben ser superados para acomodar cualquier soluto disuelto. Si las fuerzas electrostáticas del soluto son significativamente mayores que las fuerzas de solvatación, el proceso de disolución es significativamente endotérmico y el compuesto puede no disolverse en una medida apreciable. Por otra parte, si las fuerzas de solvatación son mucho más fuertes que las fuerzas electrostáticas del compuesto, la disolución es significativamente exotérmica y el compuesto puede ser altamente soluble.

Este texto es adaptado de Openstax, Química 2e, Sección 11.1: El Proceso de Disolución.