Solubilidad

INTRODUCCION

Las soluciones son mezclas homogéneas de sustancias en iguales o distintos estados de complemento. La concentración de una disolución constituye una de sus principales características. Bastantes propiedades de las disoluciones dependen exclusivamente de la concentración. Su estudio resulta de interés tanto para la física como para la química.

SOLUBILIDAD

MARCO TEORICO

La solubilidad es la medida o magnitud que indica la cantidad máxima de soluto que puede disolverse en una cantidad determinada de solvente y a una temperatura dada.

La solubilidad de una sustancia (soluto) es la cantidad que se disuelve en otra (solvente). La solubilidad de una sustancia en disolvente puro a una temperatura determinada es el peso de la sustancia que se disolverá en un peso dado (por lo regular 100 g) del disolvente. La solubilidad es una propiedad específica y que se utiliza para identificar una sustancia y se define como el número máximo en gramos de una sustancia pura que puede disolverse en 100 ó 1 000 g de solvente a una temperatura determinada.

So = g soluto/ 100 g de solvente a una temperatura dada

Tipos de soluciones con respecto a la solubilidad.

• Solución Insaturada: “Es aquella en que la cantidad de soluto disuelto es inferior a la que indica su solubilidad” esta solución se reconoce experimentalmente agregándole una pequeña cantidad de soluto y esta se disolverá.

• Solución Saturada: “Es aquella en que la cantidad de soluto disuelto es igual a la que indica su solubilidad”. Este tipo de solución se reconoce experimentalmente agregándole una pequeña cantidad de soluto y no se disolverá.

• Solución Sobresaturada: “Es aquella en que la cantidad de soluto disuelto es mayor a la que indica su solubilidad”. Este tipo de solución se reconoce experimentalmente por su gran “inestabilidad” ya que al agitarla o al agregar un pequeño cristal de soluto (cristal de siembra o semilla de cristal) se provoca la cristalización del exceso de soluto disuelto.

Factores que condicionan o modifican la solubilidad.

Solubles: si su solubilidad es 0,1 M o >.

Poco Solubles: si su solubilidad se sitúa entre 0,1 M y 0,001 M

Insolubles: si su solubilidad no llega a 0,001 M

Como se ha comprobado mediante experiencias cotidianas, hay sustancias muy solubles en agua (azúcar), otras muy poco solubles y otras prácticamente insolubles (aceite), por lo tanto la solubilidad no posee siempre valor fijo o constante sino que depende de ciertos factores que harán de la solubilidad un valor que puede ser aumentado o disminuido según sea el factor modificante y éstos son los siguientes:

• La Temperatura:

Este factor solo modifica la solubilidad de solutos sólidos y gaseosos, los líquidos no sufren ninguna alteración en su solubilidad, solo hasta que sean miscibles entre sí (que se mezclen).

En el caso de los sólidos: en general un aumento de la temperatura provocará un aumento de la solubilidad aunque existen casos donde la solubilidad sufre una pequeña variación e incluso casos donde al aumentar la temperatura la solubilidad disminuye.

En el caso de los gases: un aumento de la temperatura produce siempre una disminución de la solubilidad y vise-versa. Si se coloca en un recipiente una pequeña cantidad de bebida gaseosa, al ser calentada, se observa inmediatamente una efervescencia derivada del escape de gas (dióxido de carbono) de la solución. Si se calienta agua, esta pierde el aire disuelto en ella.

• La Presión:

Este factor no produce alteración alguna en las solubilidades de sólidos y líquidos.

La presión modifica considerablemente la solubilidad de un gas y actúa de la siguiente forma: “Un aumento de la presión producirá siempre un aumento de la solubilidad del gas y vise-versa, siempre que la temperatura permanezca constante” (la temperatura también modifica la solubilidad de un gas. Esta mitificación se conoce con términos matemáticos como “ley de Henry” que dice: “La solubilidad de un gas es directamente proporcional a la presión del gas sobre la superficie del líquido a temperatura constante”.

Esto se puede comprobar fácilmente con la siguiente experiencia:

Las bebidas y el champagne, contienen un gas disuelto (dióxido de carbono) a una alta presión, sobre todo el champagne, de ahí que al abrirlos se produzca una disminución de la presión y el gas escapa violentamente de la solución. Esto se puede evitar un cierto grado enfriando, ya que como uno puede darse cuenta fácilmente en el caso de los gases, su solubilidad varía en forma contraria con la presión y la temperatura.

• Naturaleza Química del Soluto y el Solvente:

Este factor podemos tomarlo en términos sencillos en el siguiente sentido:

“Una sustancia podrá ser muy soluble en un determinado solvente, pero esto no permite asegurar que lo sea en otros solventes”, para ejemplificar lo dicho, hay que observar la solubilidad del azúcar y el yodo (en g/100g de solvente a 20ºC), utilizando como solventes agua y alcohol.

Kps Es la constante de equilibrio que se aplica a la disolución de un compuesto poco soluble.

Incluso en las sustancias más insolubles hay siempre una pequeña proporción de partículas que pasan a la disolución. Esto se puede indicar en un campo iónico como un equilibrio entre la forma sólida y los iones en disolución. Este equilibrio está desplazado claramente hacia la forma iónica no disociada.

A la constante de equilibrio se la denota constante del producto de solubilidad o también producto de solubilidad

Cuanto menor sea el producto de solubilidad menor solubilidad tendrá la sustancia.

MATERIALES Y REACTIVOS

• Tubo de prueba - Clorato de potasio

• Vaso de precipitado de 250 ml - Agua destilada

• Vaso de precipitado de 50 ml

• Mechero

• Termómetro de 100 °C

• Soporte universal

• Aro y rejilla de asbesto

PREPARACIÓN DE SOLUCIÓN DE CLORATO DE POTASIO A 60 °C

• Colocar agua en un vaso de 250 ml y calentarlo

• Añadir agua destilada a un tubo de prueba

• Fijar en un soporte el tubo con agua y sumergirlo en el baño caliente del vaso

• Añadir clorato de potasio al tubo con agua destilada sin dejar de agitar con una varilla de vidrio.

• Mantener el agua del vaso, mediante calentamiento, a 60 °C

• Añadir clorato de potasio hasta que se forme un precipitado en el fondo del tubo.

• Suspender la agitación y la solución del tubo será una solución saturada.

SOLUBILIDAD DEL CLORATO DE POTASIO EN AGUA A 60°C

• Mantener en reposo, a 60°C, la solución saturada anterior hasta que todos los cristales no disueltos se orienten al fondo del tubo.

• Pesar un vaso limpio de 50 ml

• Verter 10 ml de solución saturada clara en el vaso anterior

• Pesar el vaso con la solución

• Evaporar cuidadosamente la solución hasta sequedad

• Pesar el vaso con el depósito seco y blanco (clorato de potasio)

DATOS:

1. Peso del vaso vacío ……………

2. Peso del vaso + solución ……………

3. Peso del vaso + clorato de potasio ……………

4. Peso de Clorato de potasio Seco (3 - 1) ……………

5. Peso de agua evaporada (2-3) ……………

CALCULOS:

So = peso x clorato potasio peso agua 100

S0 : Solubilidad en g de clorato de potasio / 100 g de agua.

CUESTIONARIO

1. Diferenciar entre solución saturada y sobresaturada. Ejemplo

2. ¿A 20 °C la solubilidad del Clorato de potasio será mayor o menor que el valor de su experimento?. Explique su respuesta.

3. ¿ Qué sucedería si, en su experimento, se añadiría KClO3 al agua sin agitación alguna?

4. Comparar la solubilidad del clorato de potasio con la del cloruro de sodio considerando la influencia de la temperatura.

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