La solubilidad

¿Qué es la solubilidad?

Al hablar de solubilidad, podemos definirla como la máxima cantidad de soluto que puede ser disuelta en una cantidad dada de solvente, a una temperatura determinada.

Debemos tener en cuenta, que la temperatura afecta a la solubilidad de las sustancias, y en éstas, su capacidad para formar soluciones puede variar ampliamente.

Al disolverse una sustancia en otra, el soluto se distribuye en el solvente. Esto depende de las fuerzas de atracción presentes entre las partículas de solvente, como así también, de las presentes entre las partículas de soluto y por lo tanto, de la intensidad de las fuerzas de atracción entre ambas.

Por lo general, a una mayor temperatura, aumentará la solubilidad en la mayoría de las sustancias.

El aumento de la solubilidad con el incremento de la temperatura, depende de cada sustancia en particular. Así, por ejemplo, existen determinadas sustancias que al aumentar la temperatura incrementan rápidamente su solubilidad y en otras, en cambio, su solubilidad casi no se modifica.

Durante un aumento de la temperatura de la solución, se produce un incremento en la energía cinética de las partículas del soluto y del solvente. De esta manera, las partículas de soluto (sólido o líquido) pueden separarse con una mayor facilidad interactuando con una mayor frecuencia con las del solvente, llevando el efecto a toda la solución.

La solubilidad en los sólidos

Los sólidos son solubles en ciertos líquidos como el agua. Por ejemplo, si tomamos sal de mesa (cloruro de sodio - NaCl) y disolvemos una cierta cantidad de esta en agua, se disolverá, pero a medida que aumentemos la cantidad de sal, llegará un momento en que ésta ya no se disolverá más en ella. En este punto diremos que la solución se encuentra saturada, es decir, no se disolverá más sal (soluto) en el agua (solvente).

Teniendo en cuenta este punto, en donde, la máxima cantidad de este soluto (expresada en gramos) puede disolverse en agua, podemos expresar a la solubilidad del NaCl en agua como el cociente entre esos gramos de soluto y cien gramos del solvente, para este ejemplo, el agua.

En esta ecuación podemos ver que habrá una cantidad máxima de soluto que será soluble en cien gramos de solvente a una determinada temperatura, luego de este punto, la solución se volverá saturada, y ya no se disolverá más soluto, por lo que comenzará a formarse un depósito de cristales.

Es importante aclarar que en el caso de que el solvente sea agua, la fórmula anterior de solubilidad, puede expresarse como el cociente entre gramos de soluto y 100 ml ó cm³ de este solvente. Debido a que la densidad del agua es de 1g/ ml, es decir, 1 gramo de agua es equivalente a 1 ml de agua.

Este es el gráfico de una curva de solubilidad. En el eje de ordenadas (Y), eje vertical, se ubica la variable solubilidad expresada como gramos de un soluto X disueltos en 100 gramos de un solvente Y. En el de abscisas (X), eje horizontal, se ubica la variable temperatura, expresada en grados centígrados (°C).

Para poder graficar la solubilidad en función de la temperatura, tal como se observa en el gráfico, debemos realizar una tabla como la siguiente:

Una vez realizada la tabla, se deben graficar estos valores tomados de a pares. Así, por ejemplo, para 0 °C le corresponde una solubilidad de 10, a 10°C le corresponde una solubilidad de 12.3 y así sucesivamente con los demás valores.

Curvas de solubilidad

Curvas de solubilidad del bromuro de potasio, nitrato de potasio y sulfato cúprico; en agua.

Observando el gráfico vemos que a medida que aumenta la temperatura, aumenta la solubilidad de estos tres solutos, el bromuro de potasio (KBr), el nitrato de potasio (KNO3) y el sulfato cúprico (CuSO4).

Teóricamente, para la mayoría de los sólidos, la solubilidad aumenta con el incremento de la temperatura y este ejemplo es una muestra de ello.

De este tipo de gráficos se desprende gran cantidad de datos. Podemos decir, con solo ver las curvas de solubilidad, que el sulfato cúprico y el nitrato de potasio tienen la misma solubilidad a una temperatura de 0°C, siendo ésta 15 g de soluto por cada 100 cm³ de agua. Las curvas del nitrato de potasio y del bromuro de potasio se intersecan en 45 °C de temperatura, lo cual indica que a la misma tienen similar solubilidad.

Cada curva proporciona información específica y al verlas juntas en un mismo gráfico podemos realizar comparaciones. Por ejemplo, el sulfato cúprico es el menos soluble de los tres compuestos cuando el solvente es agua.

La solubilidad en los líquidos

La solubilidad de un líquido en otro, depende al igual que en el caso de los sólidos, de la temperatura, pero además depende de ciertas propiedades que poseen las sustancias y que hacen que éstas sean o no solubles.

Por ejemplo, el agua y el aceite, presentan propiedades que hacen que más allá de la temperatura a la cual se encuentren, nunca se mezclen.

Por otro lado, en aquellos líquidos que sí son solubles en otros, la solubilidad también aumenta con el incremento de la temperatura.

La solubilidad en los gases

La solubilidad en los gases es completamente diferente a la solubilidad de los sólidos. Aquí, al contrario de lo que ocurre en los sólidos, al aumentar la temperatura, disminuye la solubilidad.

Esto puede observarse en las bebidas gaseosas que a temperatura ambiente, tienen menos gas disuelto que cuando se encuentran frías. Esto se debe a que a una mayor temperatura se disuelve menos cantidad de gas y parte del mismo se escapa.

Muchos animales de vida acuática, necesitan del oxígeno que se encuentra disuelto en el agua para poder respirar. Éste gas se disuelve en pequeñas proporciones en este líquido y el grado en que lo realiza depende además de la temperatura, de la presión a la cual se encuentre.

Así, la cantidad de gas que se disolverá en un determinado solvente, dependerá de la frecuencia con que las moléculas de gas choquen con la superficie del líquido.

Un aumento de la presión producirá siempre un incremento del gas, mientras que una reducción en la misma llevará a reducción del gas, siempre que la temperatura se mantenga constante.

Por ejemplo, al destapar una botella de una bebida con gas, se reduce la presión sobre la superficie del líquido y así una cierta cantidad de moléculas de dióxido de carbono pueden subir a la superficie y escapar.

Finalmente vamos a ver una curva de solubilidad del oxígeno en agua.

Curva de solubilidad del oxígeno en agua.

Se grafica el porcentaje (%) de oxígeno disuelto en función de la temperatura (°C).

Al observar el gráfico vemos que la solubilidad del oxígeno (al igual que la de otros gases), disminuye con el aumento de la temperatura.