Solubilidade

O que é solubilidade?

Em química , a solubilidade é a capacidade de um corpo ou de uma determinada substância (chamada soluto ) se dissolver em um determinado meio (chamado solvente ); ou seja, é a quantidade máxima de um soluto que um solvente pode receber sob certas condições ambientais.

O soluto é a substância que se dissolve em um determinado solvente. Pode ser um sólido , um líquido ou um gás . Em geral, o soluto é encontrado em menos quantidade do que o solvente em uma solução .

O solvente ou solvente é a substância na qual um determinado soluto se dissolve. O solvente é geralmente encontrado em maior quantidade do que o soluto em solução.

A solubilidade pode ser expressa em unidades de concentração , como molaridade ou molalidade, por exemplo.

A concentração molar (referida à molaridade) é definida como o número de moles de soluto por litro de solução (ou unidade equivalente), e é calculada da seguinte forma:

Onde:

• M (X). Molaridade da substância X expressa em mol / L.
• n (X).  Quantidade de substância da substância X expressa em moles (mol).
• V (X).  Volume da solução expresso em litros (L) ou unidades equivalentes.

A concentração molecular (referida à molalidade) é definida como o número de moles de soluto em um quilograma de solvente e é calculada da seguinte forma:

Onde:

• m (X).  É a molalidade da substância X expressa em mol / (kg de solvente).
• n (X).  É a quantidade de substância da substância X expressa em moles (mol).
• m (solvente expresso em kg).  É a massa do solvente expressa em kg.

No entanto, a solubilidade não é uma característica universal de todas as substâncias. Alguns se dissolvem facilmente, outros mais difíceis e alguns simplesmente não se dissolvem.

Também depende de quais substâncias estamos misturando. A água , comumente chamada de solvente universal, não pode dissolver o todo no óleo, por exemplo.

Mas mesmo quando um solvente consegue dissolver um soluto, ele o faz até certo ponto, devido ao qual as soluções podem ser classificadas em:

• Saturado. Quando nenhum soluto pode ser dissolvido, isto é, quando a solução tem o máximo de soluto que o solvente suporta.
• Insaturado Quando você pode continuar a dissolver mais soluto na solução.
• Oversaturado Quando a solução tem mais soluto do que pode se dissolver. Uma solução supersaturada pode ser alcançada modificando certas condições, como temperatura, de modo que mais soluto se dissolva do que o máximo que pode ser dissolvido.

Veja também: Soluto e solvente

Fatores que afetam a solubilidade

Em princípio, a solubilidade de uma substância depende de qual substância estamos misturando. Em termos gerais, as substâncias são classificadas em:

• Solúvel em água. São aqueles que podem se dissolver mais facilmente (ou completamente) na água.
• Gordura solúvel. São aqueles que podem se dissolver mais facilmente em óleos.

Por outro lado, a solubilidade das substâncias depende dos seguintes fatores:

Temperatura . A maioria dos sólidos aumenta sua solubilidade em água com o aumento da temperatura, embora haja algumas exceções. Também os compostos orgânicos, em geral, aumentam sua solubilidade com o aumento da temperatura. Esse aumento da solubilidade à temperatura aumenta devido ao aumento das interações entre as partículas do soluto e o solvente , de forma que pode quebrar as forças intermoleculares entre eles. Por outro lado, os solutos gasosos têm um comportamento diferente, pois quando a temperatura aumenta, sua solubilidade em solventes orgânicos aumenta, mas diminui na água porque o gás tende a escapar do líquido com o aumento da temperatura.

Por exemplo, um copo d’água dissolve certa quantidade de açúcar, até que o excesso comece a se depositar no fundo. Se aquecermos esse copo d’água, perceberemos como o excesso começa a desaparecer, aumentando a solubilidade do soluto no solvente.

Pressão . A pressão influencia principalmente a solubilidade dos solutos gasosos. Conforme a pressão de um soluto gasoso aumenta, sua solubilidade em um determinado solvente aumenta.

Natureza do soluto e do solvente. As substâncias com a mesma polaridade são solúveis umas nas outras, daí a frase: “semelhante dissolve semelhante”. No entanto, quando um soluto e um solvente têm polaridades diferentes, eles são completamente insolúveis um com o outro, embora haja sempre uma faixa de polaridades intermediárias em que um soluto e um solvente podem ser parcialmente solúveis.

Polaridade é uma propriedade de compostos químicos que têm a tendência de separar cargas elétricas em sua estrutura.

As moléculas polares consistem em átomos cuja eletronegatividade é muito diferente, enquanto as moléculas apolares são formadas por átomos com eletronegatividade igual.

Mas a polaridade de uma molécula também é determinada pela simetria de sua estrutura, então pode haver moléculas feitas de átomos cuja eletronegatividade é diferente, mas elas estão dispostas de tal forma na estrutura molecular que seus dipolos e finalmente a molécula se cancelam .é apolar.

Agitação. Agitar ou mexer as soluções aumenta a solubilidade do soluto, pois contribui para uma maior interação entre o soluto e o solvente.

Veja também: Forças de Van der Waals

Produto de solubilidade

Quando falamos de produto de solubilidade ou produto iônico (abreviado K sol ou K s), nos referimos ao produto das concentrações molares dos íons que formam um composto , elevados aos seus respectivos índices estequiométricos da equação de equilíbrio. Assim, quanto maior a K sol, o mais solúvel do composto será. Isso é expresso com a seguinte fórmula, considerando a equação de equilíbrio:

Onde:

• Ksol. É o produto de solubilidade.
• [ ^{Cn +} ] ^m . É a concentração molar do cátion elevado ao coeficiente estequiométrico m .
• [A ^m- ] ⁿ . É a concentração molar do ânion elevado ao coeficiente estequiométrico n .

Exemplos de solubilidade

• Sal dissolvido em água. O sal comum (cloreto de sódio, NaCl) dissolve-se facilmente na água, a uma taxa de 360 ​​gramas por litro, desde que a água esteja a 20 ºC. Se aumentarmos a temperatura do solvente, a quantidade de sal que podemos dissolver aumentará.
• Refrigerantes Os refrigerantes enlatados ou engarrafados que consumimos diariamente possuem uma quantidade de dióxido de carbono (CO ₂ ) dissolvido em seu interior, por isso possuem seu borbulhamento característico. Para conseguir isso, as indústrias supersaturam a mistura em condições de pressão muito alta. Portanto, quando os descobrimos, a pressão se equilibra e um vazamento de gás começa.
• Soluções iodadas. Muitas vezes usamos soluções de iodo para curar feridas superficiais, que não podem ser feitas com água, pois o iodo não é solúvel nela. Por isso usam álcool , cuja taxa de solubilidade melhora e permite que a mistura seja produzida.
• Café com leite. Para preparar um café com leite, acrescentamos o leite à infusão e observamos nas mudanças de cores como se misturam. Isso sempre é feito com café quente, pois a taxa de solubilidade das duas substâncias aumenta com a temperatura. Se esperarmos que as substâncias esfriem, no entanto, notaremos a formação de um creme na superfície, pois a solução saturou mais rapidamente.

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