Significado de solubilidad Definición, soluto, disolvente, temperatura, y gases
MSc. Licenciada en Química
Definición formal
La solubilidad es el número que expresa la relación de la masa de una sustancia que puede disolverse en un tanto fijo (usualmente 100 g) de determinado disolvente a una temperatura dada. Este valor de solubilidad cambia de acuerdo al tipo de disolvente, a las características de la sustancia a disolver, la temperatura y presión.
Como el agua es el disolvente universal, suele expresarse la solubilidad en términos de gramos de sustancia por cada 100 gramos de agua. Sin embargo, existen muchas otras unidades y formas en las que se representa la solubilidad. Por ejemplo, gramos de sustancia/100 centímetros cúbicos de disolvente, gramos de sustancia/litros de disolvente, etc. Es aconsejable, al momento de usar estos datos revisar con detenimiento dichas unidades.
Función y diferencia del soluto y del disolvente
La concepción de solubilidad está conectada con dos términos: soluto y disolvente. Podemos definir al soluto como el material que se disuelve en otro. Mientras que el disolvente, también llamado solvente, es quien contiene y disgrega al soluto. Una generalización útil para identificar al soluto y al disolvente en una disolución, es observar la proporción de cada uno en la mezcla. Se establece que el soluto se encuentra en menor cantidad o proporción en la disolución y, por ende, el disolvente es el de mayor ponderación.
El agua, como ya indicamos antes, es el disolvente más usado; esto debido a factores como costo, toxicidad, disponibilidad, etc. Empero, no siempre el agua es la mejor opción para disolver cosas. Por ello, existe un gran número de sustancias disolventes tales como: alcoholes, éteres, aceites, etc. muchos solutos se disuelven en varios de estos disolventes, pero el valor de solubilidad en cada uno de ellos es distinto. Por ejemplo, la solubilidad de la sacarosa (azúcar) en agua es muy alta (más de 1 kg/100 g agua a 20ºC), pero es casi insoluble en alcohol etílico o éter.
Solución saturada e insaturada
Cuando un sólido se sumerge en un disolvente, las partículas del sólido (pequeños cristales) se van lentamente separando, en forma de iones, de la superficie del material. Muchos de estos iones permanecen en la disolución, pero otros regresan a la superficie del sólido. Así, se crea un equilibrio entre las partículas en el sólido y en la disolución.
Una solución saturada se encuentra en equilibrio, es decir la disolución posee la máxima masa de sólido disuelto que puede contener. Si a esta disolución se le añade más sólido éste precipitará, es decir, no se disolverá pues está saturada. Sin embargo, si tomamos esta disolución y la calentamos, posiblemente este sólido se disolverá, formando así una solución sobresaturada.
En una mezcla insaturada no se ha alcanzado la saturación, por lo tanto es capaz de admitir más sólido para su disolución.
Dependencia de la solubilidad con la temperatura
El valor de solubilidad se afecta de manera importante con la temperatura, para la mayoría de las sustancias sólidas, la solubilidad aumenta con el incremento de la temperatura. Este aumento es generalmente gradual y diferente para cada sustancia. Como un ejemplo podemos ver que, la solubilidad del cloruro de sodio a 0ºC es 35,6 g/100 g de agua, mientras que a 50ºC es 36,7 g/100 g de agua y, para otra sustancia como el nitrato de potasio, la solubilidad a 0ºC es 13,3 g/100 g de agua y a 50ºC es 85,6 g/100 g de agua.
En ambas sustancias la solubilidad aumenta, pero no en la misma medida. Los valores de solubilidad de muchos sólidos se determinan experimentalmente y se expresan en gráficos llamados curvas de solubilidad.
Solubilidad de gases
Hemos señalado que la solubilidad de los sólidos en líquidos está influenciada por la temperatura, sin embrago la presión ejerce un menor impacto en ellos, ya que, tanto los sólidos como los líquidos son prácticamente incompresibles. Pero, en el caso de los gases, la presión es un factor importante que debemos considerar. La solubilidad de los gases varía significativamente con la presión. A mayor presión se disuelve mayor cantidad de gas en el agua. Un ejemplo típico son las bebidas carbonatadas. Estas bebidas son envasadas en latas o en botellas a presiones un poco superiores a la atmosférica, para aumentar la cantidad de dióxido de carbono disuelto en la bebida. Es por ello que al abrir una botella de estas, la presión disminuye bruscamente y se observa el desprendimiento de burbujas del gas.
Por otra parte, los gases son menos solubles a temperaturas más altas, caso contrario a la mayoría de los sólidos. Este efecto se debe a que con el calor, hay un mayor movimiento de las moléculas del soluto y del disolvente, provocando que las moléculas del gas escapen fácilmente de la disolución cuando llegan a la superficie del líquido.
Bibliografía
Burns R. Fundamentos de Química. 2da ed. Prentice Hall Hispanoamerica, s.a. 1996.
Irazábal A. y de Irazábal C. Química. Ediciones Co-bo.Caracas, 1995.
Trabajo publicado en: Mar., 2021.