SOLUBILIDAD

La solubilidad es capacidad que posee una sustancia para poder disolverse en otra. Dicha capacidad puede ser expresada en moles por litro, gramos por litro o también en porcentaje del soluto.Generalmente, para hacer que el soluto se disuelva se suele calentar la muestra, de este modo, la sustancia disuelta se conoce como soluto y la sustancia donde se disuelve el soluto se conoce como disolvente.Para todas las sustancias no valen los mismos disolventes, pues por ejemplo, en el caso del agua usada como disolvente, es útil para el alcohol o la sal, los cuales se disuelven en ella fácilmente, en cambio, no se disuelven en ella el aceite, o la gasolina.Los caracteres,  polar  o apolar, son de gran importancia en la solubilidad, pues gracias a estos, las sustancias variarán sus solubilidades.Los compuestos que poseen menor solubilidad, son los que tienen menor reactividad, como por ejemplo, las parafinas, compuestos aromáticos, o compuestos derivados de los halógenos.El concepto de solubilidad, se utiliza tanto para describir fenómenos cualitativos de los procesos de disolución, como también para expresar de manera cuantitativa la concentración de una solución.La solubilidad de una sustancia es dependiente de la naturaleza, tanto del soluto como del disolvente, así como también de la temperatura y presión a la que esté sometido el sistema. La interacción de las moléculas del disolvente con las del soluto, para conseguir formar agregados se conocen como solvatación, pero si el disolvente es agua, a este proceso se conocerá como hidratación.La solubilidad se ve afectada por diferentes factores, y ésta viene determinada por el equilibrio de las fuerzas internas que existen entre los disolvente y los solutos. La temperatura o la presión, son factores, que al romper el equilibrio, afectan a la solubilidad.En gran parte, la solubilidad depende de la presencia de otras sustancias que se encuentran disueltas en el disolvente, y también de la cantidad en exceso o defecto de un ion común   en la solución, así como también dependerá, pero en menor medida, de la fuerza iónica de cada solución.La temperatura, es  uno de los factores que influye en la solubilidad, así, para muchos sólidos que se encuentran disueltos en agua, la solubilidad aumenta al verse también aumentada la temperatura hasta los 100ºC. Sometidos a altas temperaturas, la solubilidad de los solutos iónicos, se ven disminuidos debido a que las propiedades cambian y el agua se convierte en menos polar, al reducirse la constante dieléctrica.Sin embargo, los solutos en estado gaseoso, muestran un comportamiento algo complejo frente a la temperatura, pues al elevarse la temperatura, los gases tienen a volverse menos solubles ( en agua), pero si más solubles en disolventes de carácter orgánicos.Así, en los compuestos orgánicos, la solubilidad, generalmente aumenta con la temperatura.La solubilidad de los compuestos iónicos es algo compleja, pues en ella interviene más factores. En la práctica es bueno saber algunas reglas para determinar la solubilidad o también, la insolubilidad de las sustancias iónicas en la disolución acuosa.Las reglas, obtenidas experimentalmente, hacen que las sustancias se puedan clasificar en: Solubles, ligeramente solubles, o insolubles.

Solubles: Son las sustancias con una solubilidad superior a 0.02 moles de soluto por litro de disolución Ligeramente insolubles: son las sustancias que tienen una solubilidad aproximada de 0.02 moles por litro. Insolubles: Son las sustancias que no llegan a tener una solubilidad de 0.02 moles por litros, pero dado que esta

solubilidad no es del todo nula, se suele conocer con el nombre de poco solubles.

En muchos líquidos polares, como el agua, son buenos disolventes para sustancias iónicas, o en general, sustancias covalentes polarizadas. En cambio, no son buenos disolventes para sustancias no polares, siendo estas la gran mayoría de las sustancias covalentes.

Para poder explicar de manera cuantitativa la capacidad de las distintas sustancias para disolverse en disolventes del tipo del agua, se ha enunciado el concepto de solubilidad, el cual explica que la solubilidad de un soluto en un disolvente, hace referencia a la cantidad máxima de dicho soluto que se pueda disolver en una cantidad concreta de disolvente o de disolución a una cierta temperatura.La solubilidad se mide en cualquiera de las unidades usadas para expresar la composición de una disolución, es decir, en moles de soluto por litro de disolución, gramos de soluto por litros de disolución, etc.Dependiendo de la cantidad de soluto, las disoluciones pueden ser de tres formas distintas:

Saturadas Sobresaturadas Insaturadas

Disoluciones saturadas:Son las disoluciones en las cuales las sustancias disueltas se encuentran en un equilibrio dinámico con el soluto que no está disuelto. En conclusión, este tipo de disoluciones contienen la máxima cantidad de soluto que sea posible, a una cierta temperatura.Por ejemplo:En el caso del cloruro de potasio, cuando este se encuentra en disolución acuosa saturada, el número de iones que en un tiempo determinado se disuelven, pasando del sólido a la disolución es igual al número de iones que se encuentran disueltos y pasan a estar en fase sólida, en el mismo tiempo.Si se pudiera seguir a un ion de K^+ o de Cl^-, lo veríamos unas veces en el sólido que no está disuelto, y otras veces en la disolución.K^+Cl^- (s) ↔ K^+ (aq) + Cl^- (aq) , produciendose hacia la derecha la disolución, y hacia la izquierda la cristalización.Disoluciones sobresaturadas:Son aquellas que contienen una cantidad determinada de soluto mayor que la que correspondería a la disolución saturada. Se trata de una situación no estable, de manera que , generalmente, basta la adición de poca cantidad de soluto para conseguir provocar la cristalización del soluto que se encuentra en exceso.Disoluciones insaturadas:Son las disoluciones que contienen poca cantidad de soluto, siendo ésta inferior incluso, a la cantidad que indica su solubilidad.Hay diferentes factores que influyen en la solubilidad, como son el aumento de entropía, la energía de red, o el calor de hidratación  y disolución.El valor de la solubilidad en el caso de los compuestos iónicos, no se predice fácilmente, pues en el proceso de la disolución de éstos, influyen al mismo tiempo distintos factores termodinámicos, como los anteriormente mencionados, así pues deberemos analizar por separado la influencia de cada uno de ellos.Aumento de la entropía:El cambio de la entropía, juega un importante papel en la disolución de compuestos iónicos, pues siempre que se produce una rotura de la red iónica que hace que se dispersen los iones, se produce también un aumento del desorden del sistema, y por lo cual, también se produce un aumento de la entropía de dicho sistema:

∆S > 0Debido a que muchos de los procesos de disolución son endotérmicos (∆H > 0), la entropía aumenta , pudiendo contrarrestar la propia naturaleza del proceso, favorenciendo la espontaneidad de la disolución a una determinada temperatura.Así, un proceso es espontáneo si en él se provoca una disminución de la entalpía libre (∆G < 0), pues la variación de la entalpía libre es ∆G = ∆H – T∆S, con que el término T∆S sea mayor que ∆H, el proceso de disolución será espontáneo aunque sea endotérmico. Y, cuanto mayor sea T∆S con respecto de ∆H, más se verá favorecida la espontaneidad del proceso de disolución, pues ∆G, será más negativo.Energía de red:La disolución de los compuestos iónicos se necesita la rotura completa de la red cristalina. Para esto se necesita aportar una cantidad de energía que sea igual en valor absoluto a la energía de red del compuesto, U.Se puede predecir que los compuestos que tienen energía de red baja en valor absoluto, serán los más solubles.Calor de hidratación:En las disoluciones, también hay que tener en cuenta la influencia del disolvente, pues la presencia de un disolvente con una elevada constante dieléctrica εr, como por ejemplo en el caso del agua, hace que bajen bastante las fuerzas de atracción entre los iones lo que hace que se debiliten sus enlaces. Cuando se separan dichos iones de la res, en el caso del agua, las moléculas que poseen gran momento bipolar, se disponen con una orientación en torno a los iones positivos y negativos, uniéndose a éstos a través de intensas fuerzas, que hacen que se desprenda una gran cantidad de energía, o entalpía (calor de solvatación), que en el caso del agua, se llama calor de hidratación.Así podemos decir, que los buenos disolventes para los compuestos iónicos son los que tienen constante y momento dipolar elevados.Calor de disolución:El calor de disolución o entalpía, se relaciona con el calor de hidratación y también con la energía de red:∆H disolución = ΔH solvatación – U , siendo éstos dos últimos términos de valor negativo, pero generalmente el calor de solvatación es menor que la energía de red U. Así que, para la mayor parte de los compuestos iónicos :∆H disolución > 0,  lo que implica que el proceso de disolución es endotérmico, por lo que según el principio de Le Chatelier, la disolución de los compuestos iónicos, al aumentar la temperatura, se ven favorecidos.

Producto de solubilidad

El producto de solubilidad de un compuesto es el producto de las concentraciones molares de sus iones en una disolución saturada, donde cada una de ellas se encuentra elevada a un exponente que exponente que coincide con su coeficiente estequiométrico en la ecuación de equilibrio de disolución.Poniendo el ejemplo del sulfato de bario, si añadimos 1 gramo a un litro de agua, a 25ºC de temperatura, y agitamos, para ayudar a su disolución, veremos que la mayor parte de la sal se deposita sin disolverse, en el fondo del recipiente. Exactamente, sólo se habrán disuelto, 0.0025 g. de BaSO4, comprobándose que se trata de una sal muy poco soluble.Se llega así, a una situación peculiar e interesante, conocida como, equilibrio de solubilidad de la sal. La disolución que se obtiene es una disolución saturada.Debido a que se trata de un electrolito fuerte, el sulfato de bario en disolución, se encuentra totalmente disociado en los iones que lo forman: Ba^2+ y SO4^2-.Por encontrarse saturada la disolución, se produce el equilibrio entre la sal que no se ha disuelto y los iones que están implicados en la disolución:BaSO4 (s) ↔ Ba^2+ (aq) + SO4^2- (aq)La constante de equilibrio es:K = [Ba ^2+][] / [BaSO4]En equilibrios heterogéneos se considera constante la concentración molar de sólidos, pudiendo escribir a la constante anterior como:

Ks = [Ba^2+][ SO4^2-]Así, a la constante Ks, se le da el nombre de constante del producto de solubilidad, o también conocida como, producto de solubilidad.Generalmente, para una sal con forma AmBn, se obtiene:

AmBn (s) ↔ m A^n+ (aq) + nB^m- (aq)La constante del producto de solubilidad es:

Ks = [A^n+]^m[B^m-]^nLa constante del producto de solubilidad de un compuesto, trata el valor máximo que puede llegar a tener el producto de las concentraciones de los iones que se encuentran disueltos. Representa la medición de la solubilidad del compuesto.El producto de solubilidad nos hace poder predecir que ocurrirá en una disolución acuosa en la cual se encuentran presentes iones de un compuesto en una concentración determinada. Definimos el concepto de producto iónico, representado con la letra Q, como, el producto de las concentraciones molares de los iones que están presentes en una disolución, elevadas a sus coeficientes estequiométricos correspondientes en cada caso.Por ejemplo:Una disolución acuosa de BaSO4 a una temperatura de 25ºC, y como es una disolución saturada se establece el equilibrio:

BaSO4 (s) ↔ Ba^2+ (aq) + SO4^2- (aq)El producto de solubilidad, Ks, será:

Ks = [Ba^2+].[ SO4^2-] = 1.1 . 10^-10 mol^2.L^-2Si cuando la concentración de los iones que se encuentran involucrados en la disolución, en un momento dado son: [Ba^2+]0 y [ SO4^2-]0 , el producto iónico Q, será:

Q = [Ba^2+]0 y [ SO4^2-]0La expresión del producto iónico, Q, es idéntica a la del producto de solubilidad, Ks, pero con diferentes concentraciones de las que se encuentran en el equilibrio.Se pueden comparar los valores de Q y de Ks, para así, poder predecir el comportamiento de la disolución:

Cuando Q < Ks : La disolución se encuentra insaturada, pudiendo disolverse aún más sólido en ella. Se ve favorecido el desplazamiento hacia la derecha en el equilibrio de solubilidad.

Cuando Q= Ks : La disolución se encuentra saturada, y por tanto el sistema se encuentra en equilibrio. Cuando Q> Ks : Se ve favorecido el desplazamiento hacia la izquierda del equilibrio de la solubilidad,

produciéndose la precipitación del exceso de la concentración, hasta que Q sea igual a Ks.

DEFINICION DE SOLUTO y solvente

Una solución es una mezcla homogénea de dos o más sustancias.El soluto es la sustancia que, por lo general, se encuentra en menor cantidad y que se disuelve en la mezcla. El solvente, encambio, es la sustancia que suele aparecer en mayor cantidad y donde se disuelve el soluto suele ser un sólido que se contiene enunas soluciones líquidas. La solubilidad depende en gran partede su polaridad. Los compuestos moleculares polares y los compuestos iónicos son solubles en disolventes polares. Loscompuestos moleculares apolares, en cambio, son solubles endisolventes apolares.