La química es una ciencia interesante y bastante compleja. Sus términos y conceptos nos llegan en la vida cotidiana, y no siempre es intuitivamente claro qué significan y cuál es su significado. Uno de estos conceptos es la solubilidad. Este término es muy utilizado en la teoría de soluciones, y en la vida cotidiana nos encontramos con su uso porque estamos rodeados de estas mismas soluciones. Pero no es tanto el uso mismo de este concepto lo que es importante, sino los fenómenos físicos que denota. Pero antes de pasar a la parte principal de nuestra historia, avancemos rápidamente hasta el siglo XIX, cuando Svante Arrhenius y Wilhelm Ostwald formularon la teoría de la disociación electrolítica.
Historia
El estudio de las soluciones y la solubilidad comienza con la teoría física de la disociación. Es el más fácil de entender, pero demasiado primitivo y coincide con la realidad solo en algunos momentos. La esencia de esta teoría es que el soluto, al entrar en la solución, se descompone en partículas cargadas llamadas iones. Son estas partículas las que determinan las propiedades químicas de la solución y algunas de sus características físicas, incluida la conductividad y el punto de ebullición, el punto de fusión y el punto de cristalización.
Pero hay másteorías complejas que consideran una solución como un sistema en el que las partículas interactúan entre sí y forman los llamados solvatos, iones rodeados de dipolos. Un dipolo es, en general, una molécula neutra cuyos polos tienen cargas opuestas. El dipolo suele ser una molécula de disolvente. Al entrar en la solución, la sustancia disuelta se descompone en iones, y los dipolos son atraídos hacia un ion por el extremo con carga opuesta con respecto a ellos, y hacia otros iones por el otro extremo con carga opuesta, respectivamente. Así, se obtienen solvatos, moléculas con una capa de otras moléculas neutras.
Ahora hablemos un poco sobre la esencia de las propias teorías y echemos un vistazo más de cerca.
Teorías de la solución
La formación de tales partículas puede explicar muchos fenómenos que no se pueden describir usando la teoría clásica de las soluciones. Por ejemplo, el efecto térmico de la reacción de disolución. Desde el punto de vista de la teoría de Arrhenius, es difícil decir por qué, cuando una sustancia se disuelve en otra, se puede absorber y liberar calor. Sí, la red cristalina se destruye y, por lo tanto, se gasta energía y la solución se enfría o se libera durante la descomposición debido al exceso de energía de los enlaces químicos. Pero resulta imposible explicar esto desde el punto de vista de la teoría clásica, ya que el mecanismo de destrucción en sí sigue siendo incomprensible. Y si aplicamos la teoría química de las soluciones, queda claro que las moléculas de solvente, encajadas en los vacíos de la red, la destruyen desde adentro, como si "encerraran"iones entre sí por una capa de solvatación.
En la siguiente sección, veremos qué es la solubilidad y todo lo relacionado con esta cantidad aparentemente simple e intuitiva.
El concepto de solubilidad
Es puramente intuitivo que la solubilidad indica qué tan bien se disuelve una sustancia en un solvente particular dado. Sin embargo, generalmente sabemos muy poco sobre la naturaleza de la disolución de las sustancias. ¿Por qué, por ejemplo, la tiza no se disuelve en agua y la sal de mesa, al revés? Se trata de la fuerza de los enlaces dentro de la molécula. Si los enlaces son fuertes, entonces debido a esto, estas partículas no pueden disociarse en iones, destruyendo así el cristal. Por lo tanto, permanece insoluble.
La solubilidad es una característica cuantitativa que muestra qué proporción de un soluto está en forma de partículas solvatadas. Su valor depende de la naturaleza del soluto y del disolvente. La solubilidad en agua de diferentes sustancias es diferente, dependiendo de los enlaces entre los átomos en la molécula. Las sustancias con enlaces covalentes tienen la solubilidad más baja, mientras que las que tienen enlaces iónicos tienen la más alta.
Pero no siempre es posible entender qué solubilidad es grande y cuál es pequeña. Por lo tanto, en la siguiente sección, discutiremos cuál es la solubilidad de varias sustancias en agua.
Comparación
Hay muchos disolventes líquidos en la naturaleza. Hay incluso más sustancias alternativas que pueden servir como último cuando se alcanzan ciertas condiciones, por ejemplo, un ciertoestado agregado. Queda claro que si recopila datos sobre la solubilidad entre sí de cada par de "soluto - solvente", no será suficiente por una eternidad, porque las combinaciones son enormes. Por lo tanto, sucedió que en nuestro planeta el agua es el solvente y estándar universal. Hicieron esto porque es el más común en la Tierra.
Así, se compiló una tabla de solubilidad en agua para muchos cientos y miles de sustancias. Todos lo hemos visto, pero en una versión más corta y comprensible. Las celdas de la tabla contienen letras que indican una sustancia soluble, insoluble o ligeramente soluble. Pero hay tablas más especializadas para aquellos que están seriamente versados en química. Indica el valor numérico exacto de la solubilidad en gramos por litro de solución.
Ahora pasemos a la teoría de la solubilidad.
Química de solubilidad
Cómo se lleva a cabo el proceso de disolución en sí, ya lo hemos analizado en las secciones anteriores. Pero, ¿cómo, por ejemplo, escribirlo todo como una reacción? No todo es tan simple aquí. Por ejemplo, cuando se disuelve un ácido, un ion hidrógeno reacciona con el agua para formar un ion hidronio H3O+. Por lo tanto, para HCl, la ecuación de reacción se verá así:
HCl + H2O =H3O+ + Cl-
La solubilidad de las sales, dependiendo de su estructura, también está determinada por su reacción química. El tipo de este último depende de la estructura de la sal yenlaces dentro de sus moléculas.
Descubrimos cómo registrar gráficamente la solubilidad de las sales en agua. Ahora es el momento de la aplicación práctica.
Solicitud
Si enumera los casos en los que se necesita este valor, ni siquiera un siglo es suficiente. Indirectamente, al usarlo, puede calcular otras cantidades que son muy importantes para el estudio de cualquier solución. Sin él, no podríamos saber la concentración exacta de la sustancia, su actividad, no podríamos evaluar si el medicamento curará o matará a una persona (después de todo, incluso el agua es potencialmente mortal en grandes cantidades).
Además de la industria química y los fines científicos, también es necesario comprender la esencia de la solubilidad en la vida cotidiana. De hecho, a veces se requiere preparar, digamos, una solución sobresaturada de una sustancia. Por ejemplo, esto es necesario para obtener cristales de sal para la tarea de un niño. Conociendo la solubilidad de la sal en agua, podemos determinar fácilmente cuánto se necesita verter en un recipiente para que comience a precipitar y formar cristales por un exceso.
Antes de terminar nuestra breve incursión en la química, hablemos de algunos conceptos relacionados con la solubilidad.
¿Qué más es interesante?
En nuestra opinión, si ha llegado a esta sección, probablemente ya entendió que la solubilidad no es solo una cantidad química extraña. Es la base para otras cantidades. Y entre ellos: concentración, actividad, constante de disociación, pH. Y esta no es una lista completa. Debes haber escuchado al menos unode estas palabras. Sin este conocimiento sobre la naturaleza de las soluciones, cuyo estudio comenzó con la solubilidad, ya no podemos imaginar la química y la física modernas. ¿Qué es la física aquí? A veces, los físicos también tratan con soluciones, miden su conductividad y usan sus otras propiedades para sus propias necesidades.
Conclusión
En este artículo nos familiarizamos con un concepto químico como el de solubilidad. Esta fue probablemente una información bastante útil, ya que la mayoría de nosotros apenas entendemos la esencia profunda de la teoría de soluciones sin tener el deseo de sumergirnos en su estudio en detalle. En cualquier caso, es muy útil para entrenar tu cerebro aprendiendo algo nuevo. Después de todo, una persona debe "estudiar, estudiar y volver a estudiar" toda su vida.
