Una curva di solubilità mostra come la solubilità di un sale come nitrato di potassio, nitrato di sodio e cloruro di sodio varia con la temperatura. La solubilità viene misurata come la massa di sale che può sciogliersi in 100 g di acqua a una data temperatura. Se alla soluzione viene aggiunta un’ulteriore quantità di sale essa diventa satura e presenta corpo di fondo.
La solubilità della maggior parte dei sali aumenta all’aumentare della temperatura: per alcuni di essi come per il nitrato di sodio e il nitrato di potassio l’incremento di solubilità è notevole mentre per altri come il cloruro di sodio non si registra un notevole incremento della solubilità al variare della temperatura. Vi sono tuttavia sali per i quali un aumento della temperatura provoca una diminuzione della solubilità come, ad esempio, il solfato di calcio e il solfato di cerio.
Da una curva di solubilità si può evincere la quantità di sale che si scioglie in 100 g di acqua a una determinata temperatura.
Consideriamo, ad esempio, la curva relativa al nitrato di potassio: si nota che a una temperatura poco al di sotto di 60°C si sciolgono 100 g del sale in 100 g di acqua. Se la temperatura decresce la solubilità del sale diminuisce e una parte di esso non sarà più solubilizzato presentandosi come cristalli sul fondo del recipiente. Al di sopra dei 60°C si ha una soluzione in una fase singola, al di sotto si ha una miscela costituita da due fasi: soluzione e nitrato di potassio solido.
La curva di solubilità rappresenta il confine tra queste due diverse situazioni.
Analizziamo le curve di solubilità relative ad alcuni sali:
Considerazioni
a) Lo ioduro di potassio ha la più alta solubilità a 0°C
b) Il clorato di potassio ha la più bassa solubilità a 0 °C
c) La solubilità del nitrato di potassio è bassa a 0°C ma aumenta notevolmente all’aumentare della temperatura
d) La solubilità del cloruro di sodio non è molto influenzata dalla temperatura: l’aumento di solubilità è di circa 4 g/ 100 g di acqua da 0°C a 100 °C
e) La solubilità del solfato di cerio (III) diminuisce con l’aumentare della temperatura passando da circa 18 g/ 100 g di H2O a 0°C a circa 3 g/ 100 g di H2O a 100 °C
Tali curve, anche se in modo approssimato, ci consentono numerose deduzioni. Ad esempio, 100 g di acqua a 10 °C solubilizzano 70 g di NH3; innalzando la temperatura a 80°C la solubilità dell’ammoniaca diminuisce scandendo a 14 g/ 100 g di acqua. Pertanto 70 – 14 = 56 g di ammoniaca gassosa fuoriusciranno dalla soluzione.
Un altro esempio ci viene fornito analizzando il comportamento del cloruro di ammonio: a 50 °C si solubilizzano 50 g in 100 g di acqua. Alla temperatura di 20°C se ne solubilizzano circa 38 g pertanto abbassando la soluzione da 50 °C a 20 °C 50 – 38 = 12 g di cloruro di ammonio si presenteranno come corpo di fondo formando dei cristalli. Quanto più lentamente avviene il raffreddamento tanto più i microcristalli dei sale hanno il tempo di aggregarsi formando veri e propri cristalli mentre se il raffreddamento avviene in modo rapido il fenomeno della cristallizzazione non sarà evidente e si noterà sul fondo del recipiente una massa apparentemente sabbiosa.
Un tipico problema che può essere posto nell’ambito dell’interpretazione delle curve di solubilità è la determinazione, ad esempio, di quanti grammi di nitrato di sodio, a 10 °C si sciolgono in 250 g di acqua. Facendo uso della curva di solubilità si ha che a 10°C si sciolgono 80 g di NaNO3 in 100 g di acqua e pertanto in 250 g di acqua se ne discioglieranno 250 ∙ 80 / 100 =200 g