Solubilitat
La solubilitat és la capacitat d'una substància, denominada solut, de dissoldre's en una atra cridada solvent.[1] També fa referència a la massa de solut que es pot dissoldre en determinada massa de dissolvent, en certes condicions de temperatura, i inclús pressió (en cas d'un solut gaseós). Si en una dissolució no es pot dissoldre més solut es diu que la dissolució està saturada. Baixe certes condicions la solubilitat pot sobrepassar eixe màxim i passa a denominar-se com «sobresaturada».[1] Pel contrari, si la dissolució admet encara més solut, es diu que es troba insaturada.
Conceptes, naturalea i tipo de dissolució
No totes les substàncies es dissolen en un mateix dissolvent. Per eixemple, en l'aigua, es dissol l'alcohol i la sal, mentres que l'oli i la gasolina no es dissolen en aigua. En la solubilitat, el caràcter polar o apolar de la substància influïx molt, ya que, per este caràcter, la substància soluble, per eixemple, els composts en més d'un grup funcional presenten gran polaridad per lo que no són solubles en éter etílico. Els composts poc reactius, com les parafinas, composts aromàtics i els derivats halogenados tenen menor solubilitat.
El terme «solubilitat» s'utilisa tant per a designar al fenomen qualitatiu del procés de dissolució com per a expressar cuantitativamente la concentració de les dissolució.[2][3] La solubilitat d'una substància depén de la naturalea del dissolvent i del solut, aixina com de la temperatura i la pressió del sistema.
El solut pot ser un sòlit, un líquit o un gas, mentres que el dissolvent sol ser sòlit o líquit. Abdós poden ser substàncies pures o dissolució. Els gasos són sempre miscibles en atres gasos i en totes les proporcions, llevat en situacions molt extremes,[4] i un sòlit o un líquit només pot «dissoldre's» en un gas passant primer a l'estat gaseós.
La solubilitat depén principalment de la composició del solut i del dissolvent (incloent el seu pH i la presència d'atres substàncies dissoltes), aixina com de la temperatura i la pressió. Esta dependència pot explicar-se a sovint en térmens d'interaccions entre les partícules (àtom, molècula o ion) de les dos substàncies, i de conceptes de termodinàmica com entalpia i entropía.
En determinades condicions, la concentració del solut pot superar el seu llímit de solubilitat habitual. El resultat és una dissolució sobresaturada, que és metastable i exclourà ràpidament l'excés de solut si apareix un lloc de nucleación adequat.[5]
El concepte de solubilitat no s'aplica quan hi ha una reacció química irreversible entre les dos substàncies, com la reacció del hidròxit de calcio en l'àcit clorhídric; encara que es podria dir, informalment, que una «va dissoldre» a l'atra. La solubilitat tampoc és lo mateix que la velocitat de dissolució, que és la rapidea en la que un solut sòlit es dissol en un dissolvent líquit. Esta propietat depén de moltes atres variables, com la forma física de les dos substàncies i la manera i intensitat de la mescla.
El concepte i la mida de la solubilitat són extremadament importants en moltes ciències ademés de la química, com la geologia, la biologia, la física i l'oceanografia, aixina com en l'ingenieria, la medicina, l'agricultura i inclús en activitats no tècniques com la pintura, la neteja, la cuina i l'elaboració de cervesa. La majoria de les reaccions químiques d'interés científic, industrial o pràctic només es produïxen en acabant de que els reactius s'hagen dissolt en un dissolvent adequat. l'aigua és, en molt, el dissolvent més comú.
El vocable «soluble» s'utilisa a voltes per a materials que poden formar suspensions coloidales de partícules sòlides molt fines en un líquit.[6] No obstant, la solubilitat quantitativa de dites substàncies no sol estar ben definida.
Factors que afecten la solubilitat
La solubilitat es definix per a fases específiques. Per eixemple, la solubilitat d'aragonito i calcita en l'aigua s'espera que diferixquen, si ben abdós són polimorfos de carbonat de calcio i tenen la mateixa fòrmula molecular.
La solubilitat d'una substància en una atra està determinada per l'equilibri de forces intermoleculars entre el dissolvent i el solut, i la variació d'entropía que acompanya a la solvatación. Factors com la temperatura i la pressió influïxen en este equilibri, canviant aixina la solubilitat.
La solubilitat també depén en gran mida de la presència d'atres substàncies dissoltes en el dissolvent com per eixemple l'existència de complexos metàlics en els líquits. La solubilitat dependrà també de l'excés o defecte d'algun ion comú, en el solut, en la dissolució; tal fenomen és conegut com l'efecte del ion comú. En menor mida, la solubilitat dependrà de la força iònica de les dissolució. Els dos últims efectes mencionats poden quantificar-se utilisant l'equació d'equilibri de solubilitat.
Per a un sòlit que es dissol en una reacció redox, la solubilitat s'espera que depenga de les possibilitats (dins de l'alcanç dels potencials en les que el sòlit es manté la fase termodinámicamente estable). Per eixemple, la solubilitat del or en l'aigua a alta temperatura s'observa que és casi d'un orde de magnitut més alta quan el potencial redox es controla per mig d'un tampó altament oxidant redox Fe3O4-Fe2O3 que en un tampó moderadament oxidant Ni-NiO.[7]
La solubilitat (metaestable) també depén del tamany físic del gra de cristal o més estrictament parlant, de la superfície específica (o molar) del solut. Per a evaluar la quantificació, es deu vore l'equació en l'artícul sobre l'equilibri de solubilitat. Per a cristals altament defectuosos en la seua estructura, la solubilitat pot aumentar en l'aument del grau de desorde. Abdós efectes es produïxen per la dependència de la solubilitat constant front a la denominada energia lliure de Gibbs associada en el cristal. Els dos últims efectes, encara que a sovint difícils de medir, són de rellevant importància en la pràctica cita requerida puix proporcionen la força motriu per a determinar el seu grau de precipitació, ya que el tamany de cristal creix de forma espontànea en el temps.
Temperatura
La solubilitat d'un solut sòlit en un determinat dissolvent depén principalment de la temperatura. La major part dels sòlits són més solubles en un líquit a mida que aumenta la temperatura. Per a molts sòlits dissolts en l'aigua líquida, la solubilitat aumenta en la temperatura fins a 100 °C,[8] encara que existixen casos que presenten un comportament invers. En la majoria dels casos en l'aigua líquida a altes temperatures la solubilitat dels soluts iònics tendix a aumentar pel canvi de les propietats i l'estructura de l'aigua líquida, que reduïx la constant dielèctrica d'un dissolvent menys polar. El gràfic mostra la curva de solubilitat d'algunes sales sòlides inorgàniques típiques.[9] Moltes sales es comporten com el nitrat de bari i l'arseniat àcit disódico, i mostren un gran aument de la solubilitat en la temperatura. Alguns soluts (per eixemple, clorur de sodi (NaCl) en aigua) exhibixen una solubilitat prou independent de la temperatura. Uns pocs, com el sulfat de ceri (III) i el carbonat de liti, es tornen menys solubles en aigua a mida que aumenta la temperatura. Esta dependència de la temperatura es referix a voltes com a «retrògrada» o «solubilitat inversa». En ocasions, s'observa un patró més complex, com en sulfat de sodi, a on el cristal decahidratado menys soluble pert aigua de cristalisació a 32 °C per a formar una fase anhidra menys soluble i en un patró opost, en que a mida que aumenta la temperatura, la solubilitat del Na2SO4 disminuïx. [10]
La solubilitat dels composts orgànics casi sempre aumenta en la temperatura. La tècnica de la recristalisació, utilisat per a la purificació de sòlits, depén d'un solut de diferents solubilitates en un dissolvent calfe i fret. Existixen algunes excepcions, tals com determinades ciclodextrinas.[11]
Els soluts gaseosos en dissolvents líquits mostren un comportament més complex en la temperatura. En elevar-se la temperatura, els gasos generalment es tornen menys solubles en aigua (el mínim que està per baix de 120 °C per a la majoria de gasos),[12] pero més solubles en dissolvents orgànics.[8]
Respecte a solubilitat de líquits en atres dissolvents líquits, l'influència de la temperatura en molt distinta d'uns casos a uns atres, en situacions en que la solubilitat aumenta en la temperatura i unes atres en que disminuïx. Es poden donar casos en que dos líquits solament siguen miscibles a baixes temperatures, com la dissolució d'aigua i nicotina que, per damunt de 60 °C se separen en dos fases.[10]
Pressió
La solubilitat dels gasos varia no solament en la temperatura sino ademés en la pressió eixercida sobre el mateix. D'esta manera, la cantitat d'un solut gaseós que pot dissoldre's en un determinat dissolvent, aumenta en sometre's a una pressió parcial major (vore Llei d'Henry). [10] A nivell industrial, açò es pot observar en l'envasament de begudes gaseoses per eixemple, a on s'aumenta la solubilitat del diòxit de carbono eixercint una pressió d'al voltant de 4 atm.
Referències
- ↑ 1,0 1,1 Química i (en és), EUNED. ISBN 9789968316262.
- ↑ Diccionario de la lengua española
- ↑ «solubilidad» (en castellà). Real Acadèmia Nacional de Medicina d'Espanya.
- ↑ J. de Swaan Arons i G. A. M. Diepen (1966): "Gas-Gas Equilibria". Journal of Chemical Physics, volum 44, número 6, pàgina 2322. doi:10.1063/1.1727043
- ↑ Tomlinson, Charles. “On Supersaturated Saline Solutions”. Philosophical Transactions of the Royal Society of London 158: 659-673. doi:. ISSN 0261-0523.
- ↑ Claudius Kormann, Detlef W. Bahnemann, i Michael R. Hoffmann (1988): "Preparació i caracterisació de diòxit de titani de tamany quàntic". Journal of Physical Chemistry,volum 92, número 18, pàgines 5196-5201. doi:10.1021/j100329a027
- ↑ Nekrasov, I.Y. Geochemistry, Mineralogy and Genesis of Gold Deposits, M1 Books., Taylor & Francis, 1996, p.135-136. Google Books.
- ↑ 8,0 8,1 Hill, John W. i Ralph H. Petrucci, General Chemistry, 2nd edition, Prentice Hall, 1999.
- ↑ Handbook of Chemistry and Physics, 27th edition, Chemical Rubber Publishing Co., Cleveland, Ohio, 1943.
- ↑ 10,0 10,1 10,2 Morcillo, J. (1980). «Cap. 10 Dissolució», Temes bàsics de Química, Madrit: Alhambra, pp. 172-173. ISBN 84-205-0382-7.
- ↑ Salvatore Filippone, Frank Heimanna and André Rassat(2002).«A highly water-soluble 2+1 b-cyclodextrin–fullerene conjugate».Chem. Commun..2002
- 1508–1509.doi:10.1039/b202410a.
- ↑ Cohen, P. (editor), The ASME handbook on Water Technology for Thermal Power Systems, The American Society of Mechanical Engineers, 1989, page 442.
- Este artícul conté una traducció derivada de «Solubilidad» de Wikipedia en castellà publicada baix la Llicència de documentació lliure de GNU i la Llicència Creative Commons Reconeiximent-CompartirIgual 4.0 Internacional.