¿Qué es la solubilidad?
Conceptos básicos
En este tutorial, conocerás las propiedades de la solubilidad y los distintos factores que la afectan. También conocerás los solutos, los solventes y las soluciones.
Temas tratados en otros artículos
- KSP- Constante del producto de solubilidad
- Qué es un enlace covalente polar
- Fuerzas intermoleculares
- Qué es la constante de equilibrio
- Qué es un solvente
Vocabulario
- Soluto: es la sustancia que se disuelve en un solvente para formar una mezcla homogénea.
- Solvente – es la sustancia que se utiliza para disolver los solutos. Suele ser la sustancia en mayor cantidad.
- Solución: mezcla homogénea de uno o varios solutos.
Comprendiendo las soluciones
Para entender la solubilidad, primero debemos comprender qué constituye una solución. Las soluciones están formadas por un soluto y un solvente. Para entender la diferencia entre ambos, veamos el ejemplo del agua salada. El agua es el solvente porque es la sustancia que se utiliza para disolver el soluto. La sal es el soluto porque es la sustancia que se disuelve en el agua. Los solventes suelen ser más abundantes en la solución. Las soluciones pueden presentarse en cualquiera de los tres estados de la materia, lo que significa que no todas las soluciones son líquidos –el acero, por ejemplo, es una solución.
Para que algo se considere una solución hay que tener en cuenta las proporciones de los distintos componentes (el soluto y el solvente). En la foto de abajo, un vaso está lleno de azúcar, otro de sal y el último de barro. El vaso lleno de barro se distingue muy bien de los vasos con sal y azúcar. Esto se debe a que el vaso lleno de barro es una mezcla heterogénea y no una solución. Todas las soluciones son homogéneas, lo que significa que sus composiciones son uniformes.
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Solubilidad
La solubilidad es la capacidad de un soluto para disolverse en un solvente y formar una solución. Es la propiedad que permite que sustancias como las moléculas de azúcar se disuelvan en una taza de café. El agua se conoce como «disolvente universal» porque puede disolver la mayoría de las sustancias, pero hay algunas excepciones.
La solubilidad forma nuevos enlaces entre las moléculas de soluto y las de solvente. Es la concentración máxima de soluto que se disuelve en una concentración conocida de solvente a una temperatura determinada. Los solutos se clasifican en tres categorías: muy solubles, poco solubles o insolubles. Para que se considere soluble, una concentración de 0.1 g o más de un soluto puede disolverse en un solvente de 100 ml. Si se disuelve en el solvente una concentración inferior a 0.1 g, se dice que es poco soluble. La solubilidad puede expresarse como el número de gramos de soluto en un litro de una solución saturada. Por ejemplo, la solubilidad en agua puede indicarse como 12 g/L a 25 ℃. La solubilidad molar es el número de moles de soluto por litro de solución saturada. Por ejemplo, 0.115 mol/L a 25 ℃.
Factores que afectan la solubilidad
Temperatura
Uno de los factores que pueden afectar la solubilidad de un soluto es la variación de la temperatura. Si se modifica la temperatura podemos aumentar la solubilidad de una sustancia. Un sólido-líquido poco soluble puede disolverse completamente aumentando la temperatura haciendo que esa sustancia sea soluble a la temperatura dada. Por ejemplo, el azúcar puede ser más soluble en agua a temperaturas más altas. En el caso de una sustancia en estado gaseoso la temperatura tendrá el efecto inverso. Así, al aumentar la temperatura disminuye la solubilidad de un gas en un líquido.
Cuando la temperatura aumenta también lo hace la solubilidad
Enlaces y fuerzas variables
Las fuerzas y los enlaces también pueden afectar la solubilidad de una sustancia. El tipo de enlaces y las fuerzas intermoleculares difieren entre cada sustancia y sus moléculas. El término «lo semejante se disuelve con lo semejante» puede utilizarse para describir solventes polares que disuelven solutos polares y solventes no polares que disuelven solutos no polares. Por ejemplo, como el agua es un solvente polar, puede utilizarse para disolver el ácido clorhídrico, ya que éste es una molécula polar. Por tanto, cuanto más intensas sean las fuerzas intermoleculares entre las moléculas del soluto y las del solvente, mayor será la solubilidad del soluto en el solvente.
Presión
La presión puede influir en la solubilidad de varias maneras. En lo que respecta a la presión, los gases se ven mucho más influidos que los líquidos. La presión y la solubilidad están directamente relacionadas, de modo que cuando aumenta la presión parcial también lo hace la solubilidad. Cuando la presión disminuye ocurre lo mismo con la solubilidad. Por ejemplo, el agua a temperatura ambiente ya tiene moléculas de gas disueltas. Cuando el agua hierve, el gas se escapa en forma de burbujas, lo que disminuye la solubilidad del gas.
Solubilidad de sólidos en líquidos
Puede deducirse que la solubilidad de un sólido depende de los factores del soluto y del solvente. Debido a la variación de las fuerzas intermoleculares en una sustancia, se ha visto que solo los solutos polares tienden a disolverse en el solvente polar y los solventes no polares disuelven solo los solutos no polares.
Después de introducir un soluto sólido en un solvente, las partículas del soluto se disuelven en el solvente, es decir, se disuelven. En este punto se alcanza el equilibrio dinámico. El número de moléculas de soluto en la solución será igual al número de partículas que se expulsan de la solución. La concentración del soluto en la solución permanecerá constante a una temperatura y presión dadas. Cuando ya no se puede disolver más soluto en un solvente, la solución se considera saturada. Es entonces cuando la molaridad (M) y la solubilidad se relacionan directamente. La molaridad del soluto es igual a su solubilidad. La concentración de soluto en una solución de este tipo se denomina solubilidad a una temperatura y presión determinadas. Cuando no se puede añadir más soluto a la solución, ésta está insaturada.