I fattori che influenzano la solubilità di una specie sono diverse
La solubilità è la capacità di una sostanza chimica solida, liquida o gassosa detta soluto di dissolversi in solvente per formare una soluzione. Essa dipende fondamentalmente dal solvente utilizzato, nonché dalla temperatura e dalla pressione.
La solubilità di una sostanza in un determinato solvente è misurata dalla concentrazione della soluzione satura.
Vi sono specie che sono completamente miscibili in tutte le proporzioni come nel caso dell’etanolo in acqua e specie scarsamente miscibili come il solfato di bario in acqua.
Le specie scarsamente miscibili sono erroneamente definite insolubili ma tale definizione appare poco pertinente in quanto ogni elettrolita è forte a diluizione infinita.
Equilibrio
Quando un elettrolita si solubilizza in acqua si può considerare l’equilibrio:
AB(s) ⇌ An+(aq) + Bn-(aq)
che è più o meno spostato verso destra a seconda della forza dell’elettrolita.
Si possono pertanto comprendere i fattori che influenzano la solubilità applicando il principio di Le Chatelier.
Consideriamo ad esempio il solfato di calcio che è una specie scarsamente solubile per il quale l’equilibrio di solubilità è:
CaSO4(s)) ⇌ Ca 2+(aq) + SO42-(aq)
Ione in comune
Se alla soluzione viene aggiunto il solfato di rame (II) che è una specie solubile l’aggiunta di ioni solfato alla soluzione influenza l’equilibrio del solfato di calcio per effetto dello ione in comune. Pertanto l’equilibrio si sposta a sinistra e la solubilità del solfato di calcio diminuisce.
Le variazioni di temperatura influenzano in modo diverso la capacità dei solidi, dei liquidi e dei gas di solubilizzarsi.
A seconda che la reazione sia esotermica o endotermica la solubilità dei solidi può rispettivamente diminuire o aumentare a seconda se la temperatura aumenta o diminuisce.
Se la variazione di entalpia di soluzione è maggiore di zero il processo di dissoluzione del solido è endotermico pertanto secondo il principio di Le Chatelier un aumento di temperatura porta a un aumento della solubilità, mentre al contrario se ΔHsoluzione è minore di zero la reazione è esotermica e un aumento di temperatura porta a una diminuzione della solubilità.
Temperatura
Nel caso di una soluzione gas -liquido un aumento della temperatura provoca un aumento dell’energia cinetica delle molecole gassose. Esse muovendosi più velocemente, danno luogo alla rottura dei legami intermolecolari con il solvente e, conseguentemente, tendono ad allontanarsi dal solvente. La solubilità di un gas diminuisce all’aumentare della temperatura infatti mentre nella fase gassosa le forze di attrazione intermolecolari sono praticamente pari a zero, quando un gas si solubilizza le sue molecole interagiscono con quelle del solvente.
Pressione
La variazione di pressione influenza in modo significativo solo la solubilità dei gas nei liquidi e un aumento di pressione determina un aumento di solubilità.
L’effetto della pressione sulla solubilità dei gas può essere compreso considerando la legge di Henry secondo la quale, a temperatura costante, la solubilità di un gas corrisponde alla sua pressione parziale.
Si consideri la seguente formula che esprime la legge di Henry:
p = khc
dove p è la pressione parziale del gas sul liquido, kh è la costante di Henry e c è la concentrazione del gas nel liquido.
Da tale formula si evince che se la pressione diminuisce, diminuisce anche la concentrazione del gas nel liquido e, conseguentemente la solubilità diminuisce