La solubilidad

  LA SOLUBILIDAD

¿Qué se sabe acerca de la solubilidad?

En química, la solubilidad se define como la capacidad de una sustancia para disolverse en otra. Es decir, la cantidad máxima de un soluto que un solvente puede recibir en unas condiciones ambientales establecidas .

El soluto será aquella sustancia solida, liquida o gaseosa que se disuelva en el solvente. El soluto, de manera general, se encuentra en menor cantidad  que el solvente en una disolución. Mientras tanto el solvente o disolvente será la sustancia donde se disuelve el soluto.

Figura 1: Demostración gráfica de incorporación de un soluto a un solvente, dando lugar a una disolución.

La solubilidad puede expresarse en distintas medidas de concentración, como puede ser en molaridad (moles/litro),  gramos por litro o en porcentaje de soluto. 

Cabe destacar, que la solubilidad no es una característica que tengan todas las sustancias. En algunos casos se puede encontrar que ciertas sustancias se disuelven en otras con extrema facilidad, otras con extrema dificultad u otras que simplemente nunca lleguen a disolverse. 

Sin embargo incluso cuando un solvente logra disolver un soluto, lo hace hasta un determinado punto. Por lo que las disoluciones se pueden clasificar en: 

• Saturadas: Se encuentra la máxima cantidad de soluto que se puede disolver en la solución.
• Insaturadas: Se puede seguir agregando soluto a la solución. 
• Sobresaturada: La solución tiene mas soluto del que puede disolver. 

Figura 2: Ejemplos de disoluciones insaturadas, saturadas y sobresaturadas, respectivamente.

También se presenta el coeficiente de solubilidad que se corresponde a la cantidad de soluto que se necesita para saturar una cierta cantidad de solvente bajo ciertas condiciones de temperatura y presión. 

El coeficiente de solubilidad se calcula a través de la siguiente ecuación: 

 Cs = 100 * (m1/m2)

Donde m1 seria la masa correspondiente al soluto, mientras que la m2 seria aquella que es igual a la masa del solvente. 

¿Qué factores son importantes en la solubilidad? ¿Y como afectan?

• Uno de los factores mas importantes de la solubilidad es la polaridad, ya que el carácter polar o apolar de una sustancia determina su capacidad de solubilidad, es decir establece si es más o menos soluble. 

Gracias a la polaridad se puede saber que una sustancia polar siempre se disolverá en un disolvente polar, mientras que una sustancia apolar se disolverá en un disolvente apolar. Aunque existe un rango de polaridades intermedias en el que pueden ser parcialmente solubles un soluto y un disolvente. 

• Temperatura: Normalmente al aumentar la temperatura se aumenta la solubilidad. Esto se debe a que cuando se incrementa el nivel de temperatura en la solución se incrementan las interacciones entre las partículas de soluto y disolvente. 

Figuras 3 y 4: Demostraciones gráficas de cómo afecta la temperatura a la solubilidad

Hay casos excepcionales como las sustancia gaseosas, donde si hay un aumento de temperatura se aumenta la solubilidad en solventes orgánicos, pero no en agua. 

• Presión: Factor muy importante cuando se trata con la solubilidad de sustancias gaseosas. La relación será directamente proporcional, al incrementar la presión de un soluto gaseoso, se incrementa la solubilidad de este mismo en un determinado solvente. 

Figura 5: Demostración gráfica de la aplicación de la Ley de Henry y como afecta la presión a la solubilidad.

• Agitación: Al agitar una solución se esta provocando una mayor interacción entre las partículas de soluto y solvente, provocando así un aumento de la solubilidad. 

¿ Qué es el producto de solubilidad?

Al hablar de solubilidad es inevitable hablar de producto de solubilidad(K_S), que será el factor matemático que nos indique como de soluble es un compuesto determinado. El producto de solubilidad se halla mediante el producto de las concentraciones molares de los iones producto elevadas a sus respectivos índices estequiométricos:

Figura 6: Reacción en equilibrio 

- Algunos ejemplos de solubilidad....

Un ejemplo clásico es el del sal común en agua. La sal común, de composición NaCl, posee una elevada solubilidad en agua, 360g/L a 1atm y 20°C. Como ya hemos visto, la solubilidad de este producto podría variar en condiciones en las que varíe la temperatura o la presión.

 

Figura 7: Disolución de sal en agua

Otro caso muy frecuente es el de las bebidas carbonatadas, donde tenemos CO₂ disuelto en agua o la bebida concreta. La solubilidad del CO2 en agua en condiciones normales es de 1,45g/L. Sin embargo, el CO2 que estamos acostumbrados a ver en este tipo de bebidas ha sido disuelto en agua sometida a altas presiones, por lo que se mejora la solubilidad del CO2.

Por esto, al abrir la botella se vuelve a establecer la presión de entorno a 1atm en la bebida y la reacción de solubilidad se revierte, dando lugar al burbujeo característicos de estas bebidas carbonatadas.

Referencias: 

https://www.quimica.es/enciclopedia/Solubilidad.html

https://nucleovisual.com/coeficiente-de-solubilidad-que-es-y-ejercicio/

https://www.clsb.cl/wp-content/uploads/2020/03/Contenido-Solubilidad-2-Medio.pdf

https://www.liceoagb.es/quimigen/diso4.html