INTRODUCCION La solubilidad es una propiedad característica de las sustancias que depende de ciertos parámetros como la temperatura y la presión (para el caso de los gases). Se estudia la solubilidad de ciertos compuestos con el fn de establecer su nivel de solubilidad en un sistema sistema con con un solvente o más. En el caso de la extracción este procedimiento procedimiento se se utili!a a nivel de laboratorio e laboratorio e industrial. " nivel de laboratorio la aplicación básica es para remover una sustancia de un líquido o de un sólido mediante la utili!ación de un solvente orgánico como #ter cloro$ormo benceno tetracloruro de carbono carbono en en agua agua.. " nivel industrial se aplica en la remoción de elementos no deseables en el producto producto fnal fnal pero para esto se necesita saber la cantidad de solvente a utili!ar y el n%mero de veces que se debe e$ectuar el ciclo de la extracción ya que no se debe desperdiciar reactivos ni energía esta aplicación es usualmente utili!ada en la industria minera donde se requiere utili!ar un solvente apropiada para obtener la sustancia valiosa soluble en dic&o solvente.
A nivel industrial se aplica en la remoción de elementos no deseables en el producto fnal, pero para esto se necesita saber la cantidad de solvente a utilizar y el nmero de veces !ue se a de e"ectuar el ciclo de la e#tracción, ya !ue no se debe desperdiciar reactivos ni ener$%a&
'RINCI'IO( T)ORICO(& *+a *+a solu solubi bili lida dad d es la medi medida da o ma ma$n $nit itud ud !u !ue e indi indica ca la ca cant ntid idad ad m#ima de soluto !ue puede disolverse en una cantidad determinada de solvente y a una temperatura dada-& La solubilidad es una una medida de la capacidad de disolverse rse una una determinada sustancia sustancia ( (soluto soluto)) en un determinado medio ( solvente solvente)' )' implícitamente se corresponde con la máxima cantidad de soluto disuelto en una dada cantidad de solvente a una temperatura fa y en dic&o caso se establece que la solución está saturada. Su concentración puede expresarse
en moles por litro en gramos por de soluto (m(g)*++ mL) .
litro
o
tambi#n
en
porcentae
,o todas las sustancias se disuelven en un mismo solvente. -or eemplo en el agua se disuelve el alco&ol y la sal en tanto que el aceite y la gasolina no se disuelven. En la solubilidad el carácter polar o apolar de la sustancia inuye muc&o ya que debido a este carácter la sustancia será más o menos soluble' por eemplo los compuestos con más de un grupo $uncional presentan gran polaridad por lo que no son solubles en #ter etílico.
Tipos de soluciones con respecto a la solubilidad& •
•
•
Solución /nsaturada0 1Es aquella en que la cantidad de soluto disuelto es in$erior a la que indica su solubilidad2 esta solución se reconoce experimentalmente agregándole una peque3a cantidad de soluto y esta se disolverá. Solución Saturada0 1Es aquella en que la cantidad de soluto disuelto es igual a la que indica su solubilidad2. Este tipo de solución se reconoce experimentalmente agregándole una peque3a cantidad de soluto y no se disolverá. Solución Sobresaturada0 1Es aquella en que la cantidad de soluto disuelto es mayor a la que indica su solubilidad2. Este tipo de s olución se reconoce experimentalmente por su gran 1inestabilidad2 ya que al agitarla o al agregar un peque3o cristal de soluto (cristal de siembra o semilla de cristal) se provoca la cristali!ación del exceso de soluto disuelto.
.actores solubilidad&
!ue
condicionan
o
modifcan
la
+a Temperatura/ Este $actor solo modifca gaseosos los líquidos no solubilidad solo &asta me!clen).
la solubilidad de solutos sólidos y su$ren ninguna alteración en su que sean miscibles entre sí (que se
)n el caso de los la temperatura provocará aunque existen casos peque3a variación e temperatura la solubilidad
sólidos/ en general un aumento de un aumento de la solubilidad donde la solubilidad su$re una incluso casos donde al aumentar la disminuye.
)n el caso de los $ases/ un aumento de la temperatura produce siempre una disminución de la solubilidad y vise4versa. Si se coloca en un recipiente una peque3a cantidad de bebida gaseosa al ser calentada se observa
inmediatamente una e$ervescencia derivada del escape de gas (dióxido de carbono) de la solución. Si se calienta agua esta pierde el aire disuelto en ella.
+a 'resión/ Este $actor no produce alteración alguna en las solubilidades de sólidos y líquidos. La presión modifca considerablemente la solubilidad de un gas y act%a de la siguiente $orma0 15n aumento de la presión producirá siempre un aumento de la solubilidad del gas y vise4versa siempre que la temperatura permane!ca constante2 (la temperatura tambi#n modifca la solubilidad de un gas. Esta mitifcación se conoce con t#rminos matemáticos como 1ley de 6enry2 que dice0 1La solubilidad de un gas es directamente proporcional a la presión del gas sobre la superfcie del líquido a temperatura constante2.
01u2 es el calor de di"erencial de solución3 Es el calor absorbido cuando un mol de sólido se disuelve en una solución que está prácticamente saturada.
7ecuerde que la solubilidad se defne como la máxima cantidad de soluto que se puede disolver en determinada cantidad de un disolvente a una temperatura especifca. La temperatura a$ecta la solubilidad de la mayor parte de las sustancias. En la mayor parte de los casos aunque no en todos la solubilidad de una sustancia solida aumenta con la temperatura. Sin embargo no &ay una correlación clara entre el signo de
∆ H disol .
y la variación de la
solubilidad con respecto de la temperatura. -or eemplo el proceso de disolución del
CaCl 2
es exot#rmico y el del
N H 4 NO 3
es endot#rmico.
-ero la solubilidad de ambos aumenta al incrementarse la temperatura. En general el e$ecto de la temperatura sobre la solubilidad debe determinarse en $orma experimental. 8uando un soluto di$ícilmente soluble se agita con agua &asta que se satura la solución el equilibrio establecido entre la $ase solida y el soluto en solución está dado por0
A B( s) ⟷ A B( ac )
-ara este proceso la constante de equilibrio es0 K s =
a AB (ac ) a AB ( s)
=a AB ( ac )=a¿ ( 1 )
La ecuación (*)
a AB ( s)=1
por convención.
La constante de equilibrio (
K s
) se denomina constante de producto de
solubilidad o simplemente producto de solubilidad. La actividad relacione son la molalidad ( γ s
actividad
ms
a
¿
se
) del soluto mediante el coefciente de
el cual a su ve! es $unción de 9 - y composición.
La ecuación (*) deviene en0 ¿
K = γ s ms ( 2 )
La variación de : con la temperatura a presión constante viene dada por0
( )
0
∂lnK ∆ H ( 3 ) = ∂T P R T 2 0
;onde
∆ H
es el cambio estándar de entalpia para el proceso de solución. ¿
La variación de : implica por tanto un cambio en 9omando logaritmo a la ecuación
[( ) ] ∂lnγ ∂ ln ms
0
∂ ln m s ∆ H PS +1 = (4 ) 2 ∂ T R T T,P
γ s
.
(<) derivándola con respecto a 9 luego
multiplicando y dividiendo la expresión por obtiene0
m s y
( ∂ ln m s ) e igualándola con (=) se
0
∆ H PS es el calor di$erencial de solución cuando está saturada a la 9 y
;onde - dadas.
8uando el coefciente de actividad
γ para el soluto cambia ligeramente con
la concentración cercana a la saturación el t#rmino entre corc&etes que va a la i!quierda de la ecuación (>) se convierte en la unidad luego0 dlnm s dT
0
=
∆ H PS 2
R T
(5 )
E integrando esta expresión se tiene0 ln ms=
0 −∆ H PS 1
( )+
R
T
C ( 6 )
? 0
(
)
∆ H PS T 2 + T 1 log = (7 ) ms 2.303 R T 2 T 1 ms
2
1
En la cual de considera a
0
∆ H PS como independiente de la temperatura lo
cual es válido generalmente para solutos no electrolíticos.
CONC+U(ION)( 4 R)CO5)NDACION)(& CONC+U(ION)(&
La temperatura tiene estrec&a inuencia sobre la solubilidad ya que al baar o subir la temperatura se observaron cambios en la concentración de la solución. En el grafco se observa que el ln m y la inversa de la temperatura varían inversamente proporcional o sea una recta con pendiente negativa.
R)CO5)NDACION)(&
-ara baar la temperatura se puedes utili!ar agua $ría o &ielo para acelerar el experimento. "l agitar no &acer tocar el agitador al $ondo del tubo de prueba ya que podría romper dic&o tubo o la c&aqueta de aire. 9apar los Erlenmeyer rápidamente despu#s de ec&ar la muestra ya que dic&a muestra es un componente muy volátil y podría evaporarse alguna cantidad esto da3aría nuestros resultados.
