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Al estudiar el término solubilidad es necesario comprender la naturaleza de las disoluciones o soluciones químicas. Las disoluciones o soluciones químicas son sistemas o medios homogéneos, es decir, mezclas de una fase, en donde un compuesto interacciona con otro compuesto, disolviéndose completamente.
Las disoluciones están formadas por un soluto, aquel que se encuentre en menor cantidad y es el que se disuelve, como por ejemplo, el azúcar, las sales; y un solvente, el que se halla en mayor cantidad, y es el lugar en donde se da la disolución. Ejemplos de solventes son el agua, el etanol, la acetona, etc.
La concentración de las disoluciones puede ser expresada cualitativamente a través de los términos diluido y concentrado en función a la cantidad de soluto presente en la solución. Las soluciones diluidas son aquellas en donde el soluto está en una proporción muy pequeña con respecto al volumen total de la disolución.
Las soluciones concentradas son aquellas en donde la proporción del soluto es grande con respecto al volumen final de la disolución. Dentro de las disoluciones concentradas pueden existir:
La solubilidad, en general, se encuentra determinada por la naturaleza de las fuerzas existentes entre sus moléculas. En una disolución en donde el soluto y el solvente son líquidos, esto es disoluciones de líquidos en líquidos, si las fuerzas existentes son parecidas, los líquidos serán miscibles, y si son diferentes serán inmiscibles. Se comprende entonces que líquidos polares sean miscibles entre sí, como por ejemplo la mezcla alcohol-agua, y que los líquidos no polares también lo sean entre ellos, como la mezcla aceite-tetracloruro de carbono.
Cuando una sustancia sólida se disuelve en cantidades insignificantes en algún determinado solvente (sólido o líquido) se dice que es insoluble, es decir, menos de 0,1 gramos en 100 gramos del disolvente (agua por lo general). Utilizando al agua como solvente, ejemplos de sustancias insolubles en ella son el azufre, la arena, el cloruro de plata, entre otros.
La solubilidad de una sustancia en otra depende de la temperatura. Para la mayoría de las sustancias la solubilidad aumenta con la temperatura. En general, si las disoluciones son parcialmente solubles o miscibles un aumento de la temperatura incrementa la solubilidad mutua. Un ejemplo de ello es el caso de la disolución agua-fenol, líquidos que son totalmente miscibles a la temperatura de 65,9 °C.
En el caso de los gases, la temperatura tiene un efecto contrario, es decir, su solubilidad disminuye al aumentar la temperatura. Este comportamiento de los gases se puede estudiar en disoluciones de gases en líquidos. La ley de Henry, enunciada por William Henry en 1803, explica dicho efecto entre la solubilidad de un gas y su presión:
A temperatura constante, la cantidad de un gas disuelto en un líquido es directamente proporcional a la presión a la que se encuentra el gas. Una evidencia de dicha ley se observa al descorchar una botella de champagne en donde la presión exterior de la disolución se hace menor, con lo que se produce una disminución de la solubilidad del gas, cuyo exceso escapa al exterior empujando al tapón.
LA CRISTALIZACIÓN
La cristalización es el fenómeno inverso a la disolución. En toda disolución saturada, mientras se mantiene la temperatura, también se mantiene la concentración, ya que, a la vez que se va disolviendo más soluto, se va precipitando el que estaba disuelto. La concentración se mantiene en un equilibrio dinámico que puede expresarse de la siguiente forma:
Si se tiene una disolución en un recipiente abierto en la que el solvente es agua, ésta si se evapora o enfría, para mantener la concentración, el exceso de soluto se va precipitando y finalmente se cristaliza. Cuanto más lentamente se produce la precipitación, mejor se cristaliza ya que los iones tendrán más tiempo para ordenarse y los cristales son mayores.
Éste es un método para purificar sustancias, es decir, disolviendo primero en agua y, después de una filtración, dejándolas cristalizar. La mayor parte de la impurezas quedarán en el filtro, y las que lo traspasen quedarán en el disolvente, pero no es los cristales (serán puros puesto que no pueden ordenar impurezas).
Las soluciones sobresaturadas son aquellas donde la cantidad de soluto es mayor que en la solución saturada, por lo que el equilibrio en los componentes es inestable, esto es, la disolución adquiere una concentración superior a su solubilidad. En dichas condiciones, una simple agitación o la adicción de un pequeño cristal, que hace el papel de núcleo, es suficiente para que la disolución cristalice de repente.
Referencias bibliográficas:
Cuerpo de redacción (1997). Mentor interactivo. Enciclopedia temática estudiantil. Editorial Océano. Barcelona, España. Pág: 150-154.
Cuerpo de redacción (1989). Atlas visual de la ciencia. Editorial Océano. Barcelona, España. Pág: 500-502.
