13.3: Soluciones de sólidos disueltos en agua- Cómo hacer caramelos de roca
Cómo influye la temperatura en la solubilidad
La solubilidad de una sustancia es la cantidad de esa sustancia que se requiere para formar una solución saturada en una cantidad dada de disolvente a una temperatura determinada. La solubilidad se mide a menudo como los gramos de soluto por \ ~ (100 \ ~: text{g}\ ~) de disolvente. La solubilidad del cloruro de sodio en agua es de 36,0 gramos por 100 gramos de agua a 20ºC. La temperatura debe especificarse porque la solubilidad varía con la temperatura. En el caso de los gases, también debe especificarse la presión. La solubilidad es específica para un disolvente concreto. Consideraremos la solubilidad de la materia en el agua como disolvente.
La solubilidad de la mayoría de las sustancias sólidas aumenta al aumentar la temperatura. Sin embargo, el efecto es difícil de predecir y varía mucho de un soluto a otro. La dependencia de la temperatura de la solubilidad puede visualizarse con la ayuda de una curva de solubilidad, un gráfico de la solubilidad frente a la temperatura (Figura \(\PageIndex{4}\)).
Nota cómo la dependencia de la temperatura de \ce{NaCl}} es bastante plana, lo que significa que un aumento de la temperatura tiene relativamente poco efecto en la solubilidad de \ce{NaCl}}. En cambio, la curva de \ce{KNO_3} es muy pronunciada, por lo que un aumento de la temperatura incrementa drásticamente la solubilidad de \ce{KNO_3}}.
Algunas sustancias, como \ce{HCl}, \ce{NH_3} y \ce{SO_2}, tienen una solubilidad que disminuye al aumentar la temperatura. Todos ellos son gases a presión estándar. Cuando se calienta un disolvente con un gas disuelto, la energía cinética del disolvente y del soluto aumenta. Al aumentar la energía cinética del soluto gaseoso, sus moléculas tienen una mayor tendencia a escapar de la atracción de las moléculas del disolvente y volver a la fase gaseosa. Por lo tanto, la solubilidad de un gas disminuye a medida que aumenta la temperatura.
Las curvas de solubilidad pueden utilizarse para determinar si una solución dada está saturada o insaturada. Supongamos que se añade \ (80 \: \text{g}) de \ce{KNO_3} a \ (100 \: \text{g}) de agua a \ (30^text{o} \text{C}). De acuerdo con la curva de solubilidad, aproximadamente \ (48 \: \text{g}\) de \ (\ce{KNO_3}\) se disolverá a \ (30^\text{o} \text{C}\). Esto significa que la solución estará saturada ya que \ (48 \: \text{g}\) es menor que \ (80 \: \text{g}\). También podemos determinar que habrá \ (80 – 48 = 32 \: \text{g}\) de \ (\ce{KNO_3}) sin disolver en el fondo del recipiente. Supongamos ahora que esta disolución saturada se calienta a \\N60^text{o} \NC). De acuerdo con la curva, la solubilidad del \ce{KNO_3} a \ce(60^text{o} \text{C}) es de aproximadamente \ce(107 \text{g}). Ahora la solución es insaturada, ya que sólo contiene el \ (80 \: text{g}\) original de soluto disuelto. Supongamos ahora que la solución se enfría por completo a \\️(0^text{o} \text{C}). La solubilidad a ^(0^text{o} \text{C}) es de aproximadamente \ (14 \: \text{g}), lo que significa que \ (80 – 14 = 66 \: \text{g}) de la \ (\ce{KNO_3}) volverá a cristalizar.