La química és una ciència interessant i força complexa. Els seus termes i conceptes ens trobem a la vida quotidiana, i no sempre queda clar intuïtivament què volen dir i quin és el seu significat. Un d'aquests conceptes és la solubilitat. Aquest terme és molt utilitzat en la teoria de les solucions, i en la vida quotidiana ens trobem amb el seu ús perquè estem envoltats d'aquestes mateixes solucions. Però l'important no és tant l'ús mateix d'aquest concepte, sinó els fenòmens físics que denota. Però abans de passar a la part principal de la nostra història, avancem ràpidament al segle XIX, quan Svante Arrhenius i Wilhelm Ostwald van formular la teoria de la dissociació electrolítica.
Història
L'estudi de les solucions i la solubilitat comença amb la teoria física de la dissociació. És el més fàcil d'entendre, però massa primitiu i coincideix amb la realitat només en alguns moments. L'essència d'aquesta teoria és que el solut, entrant a la solució, es descompon en partícules carregades anomenades ions. Són aquestes partícules les que determinen les propietats químiques de la solució i algunes de les seves característiques físiques, com ara la conductivitat i el punt d'ebullició, el punt de fusió i el punt de cristal·lització.
Però n'hi ha mésteories complexes que consideren una solució com un sistema en què les partícules interaccionen entre elles i formen els anomenats solvats -ions envoltats de dipols. Un dipol és, en general, una molècula neutra, els pols de la qual tenen càrrega oposada. El dipol és més sovint una molècula de dissolvent. En entrar a la solució, la substància dissolta es descompon en ions, i els dipols són atrets per un ió per l'extrem de càrrega oposada respecte a ells, i per altres ions per l' altre extrem de càrrega oposada, respectivament. Així, s'obtenen solvats: molècules amb una capa d' altres molècules neutres.
Ara parlem una mica de l'essència de les pròpies teories i mirem-les més de prop.
Teories de la solució
La formació d'aquestes partícules pot explicar molts fenòmens que no es poden descriure mitjançant la teoria clàssica de les solucions. Per exemple, l'efecte tèrmic de la reacció de dissolució. Des del punt de vista de la teoria d'Arrhenius, és difícil dir per què, quan una substància es dissol en una altra, la calor es pot absorbir i alliberar. Sí, la xarxa cristal·lina es destrueix i, per tant, l'energia es gasta i la solució es refreda, o s'allibera durant la desintegració a causa de l'excés d'energia dels enllaços químics. Però resulta impossible explicar-ho des del punt de vista de la teoria clàssica, ja que el propi mecanisme de destrucció continua sent incomprensible. I si apliquem la teoria química de les dissolucions, queda clar que les molècules de dissolvent, encaixades als buits de la gelosia, la destrueixen des de l'interior, com si "tanquessin"ions entre ells mitjançant una capa de solvació.
A la següent secció, veurem què és la solubilitat i tot allò relacionat amb aquesta quantitat aparentment senzilla i intuïtiva.
El concepte de solubilitat
És purament intuïtiu que la solubilitat indiqui com de bé es dissol una substància en un dissolvent determinat. Tanmateix, normalment sabem molt poc sobre la naturalesa de la dissolució de les substàncies. Per què, per exemple, el guix no es dissol a l'aigua i la sal de taula, a l'inrevés? Es tracta de la força dels enllaços dins de la molècula. Si els enllaços són forts, per això, aquestes partícules no es poden dissociar en ions, destruint així el cristall. Per tant, segueix sent insoluble.
La solubilitat és una característica quantitativa que mostra la proporció d'un solut en forma de partícules solvatades. El seu valor depèn de la naturalesa del solut i del dissolvent. La solubilitat en aigua per a diferents substàncies és diferent, depenent dels enllaços entre els àtoms de la molècula. Les substàncies amb enllaços covalents tenen la solubilitat més baixa, mentre que les que tenen enllaços iònics tenen la més alta.
Però no sempre és possible entendre quina solubilitat és gran i quina petita. Per tant, a la següent secció, parlarem de quina és la solubilitat de diverses substàncies a l'aigua.
Comparació
Hi ha molts dissolvents líquids a la natura. Encara hi ha més substàncies alternatives que poden servir d'última quan s'assoleixen determinades condicions, per exemple, una determinadaestat agregat. Queda clar que si es recullen dades sobre la solubilitat entre si de cada parell de "solut - dissolvent", no serà suficient per una eternitat, perquè les combinacions són enormes. Per tant, va passar que al nostre planeta l'aigua és el dissolvent i estàndard universal. Ho van fer perquè és el més comú a la Terra.
Així, es va compilar una taula de solubilitat en aigua per a molts centenars i milers de substàncies. Tots l'hem vist, però en una versió més curta i entenedora. Les cel·les de la taula contenen lletres que denoten una substància soluble, insoluble o lleugerament soluble. Però hi ha taules més especialitzades per a aquells que estan seriosament versats en química. Indica el valor numèric exacte de la solubilitat en grams per litre de solució.
Ara passem a la teoria de la solubilitat.
Química de la solubilitat
Com es produeix el propi procés de dissolució, ja hem analitzat en els apartats anteriors. Però, com, per exemple, escriure-ho tot com a reacció? Aquí no tot és tan senzill. Per exemple, quan es dissol un àcid, un ió hidrogen reacciona amb l'aigua per formar un ió hidroni H3O+. Així, per a HCl, l'equació de la reacció serà així:
HCl + H2O =H3O+ + Cl-
La solubilitat de les sals, en funció de la seva estructura, també ve determinada per la seva reacció química. El tipus d'aquest últim depèn de l'estructura de la sal ienllaços dins de les seves molècules.
Vam descobrir com registrar gràficament la solubilitat de les sals a l'aigua. Ara és el moment de l'aplicació pràctica.
Aplicació
Si enumereu els casos en què es necessita aquest valor, ni tan sols un segle n'hi ha prou. Indirectament, utilitzant-lo, podeu calcular altres magnituds molt importants per a l'estudi de qualsevol solució. Sense ell, no podríem conèixer la concentració exacta de la substància, la seva activitat, no podríem avaluar si el medicament curarà una persona o matarà (al cap i a la fi, fins i tot l'aigua posa en perill la vida en grans quantitats)..
A més de la indústria química i els propòsits científics, també és necessari comprendre l'essència de la solubilitat a la vida quotidiana. De fet, de vegades cal preparar, per exemple, una solució sobresaturada d'una substància. Per exemple, això és necessari per obtenir cristalls de sal per als deures d'un nen. Coneixent la solubilitat de la sal a l'aigua, podem determinar fàcilment quant s'ha d'abocar en un recipient perquè comenci a precipitar i a formar cristalls a partir d'un excés.
Abans d'acabar la nostra breu excursió a la química, parlem d'uns quants conceptes relacionats amb la solubilitat.
Què més és interessant?
En la nostra opinió, si heu arribat a aquesta secció, probablement ja heu entès que la solubilitat no és només una quantitat química estranya. És la base d' altres quantitats. I entre ells: concentració, activitat, constant de dissociació, pH. I aquesta no és una llista completa. Deu haver sentit almenys und'aquestes paraules. Sense aquest coneixement sobre la naturalesa de les solucions, l'estudi de les quals va començar amb la solubilitat, ja no podem imaginar la química i la física modernes. Quina és la física aquí? De vegades, els físics també tracten solucions, mesuren la seva conductivitat i utilitzen les seves altres propietats per a les seves pròpies necessitats.
Conclusió
En aquest article ens vam familiaritzar amb un concepte químic com la solubilitat. Probablement aquesta va ser una informació força útil, ja que la majoria de nos altres gairebé no entenem l'essència profunda de la teoria de les solucions sense tenir el desig d'aprofundir-ne en el seu estudi. En qualsevol cas, és molt útil entrenar el cervell aprenent alguna cosa nova. Després de tot, una persona ha de "estudiar, estudiar i tornar a estudiar" tota la vida.
