Soluzioni e solubilità

Le soluzioni

••• Una soluzione è un miscuglio omogeneo (tra diversi componenti) con particelle minori a 1nm uniformemente distribuite nel volume che occupano.
•• Le soluzioni possono essere solide, liquide o gassose:
le soluzioni solide sono formate da un miscuglio omogeneo di due o più metalli prima fusi e poi solidificati (formando una lega metallica, dove i singoli componenti non sono più distinguibili);
le soluzioni gassose (o aeriformi) sono i miscugli di gas (es.: aria);
le soluzioni liquide i miscugli omogenei di solidi, liquidi e gas in un fluido.
•• Le più comuni e importanti sono le soluzioni acquose, dove il solvente universale è l’acqua, che scioglie tutte le sostanze tranne quelle oleose (o grasse).

I soluti sono tutte le sostanze idrosolubili (come zucchero, sale, alcool...).
••• Una soluzione è sempre formata da un solvente (che scioglie) e un soluto (che è sciolto). Il solvente, in genere, è in quantità maggiore.
•• Tra solvente e soluto si stabiliscono particolari interazioni: la soluzione (prodotto) avrà diverse qualità del solvente e del soluto originari presi singolarmente.
•• La solubilità dipende dal tipo di legami intramolecolari e intermolecolari tra le sostanze.
I liquidi con molecole polari sono ottimi solventi polari per molecole polari o solidi ionici.
I liquidi con molecole non polari sono buoni solventi non polari di liquidi e solidi non polari.
Una certa quantità di solvente è in grado di sciogliere solo una certa quantità di soluto (aggiungendo dell’altro soluto, questo resterò indisciolto: “corpo di fondo”):
la soluzione è soprasatura se ha una quantità di soluto indisciolto maggiore della quantità di equilibrio (c’è moltissimo soluto e poco solvente);
la soluzione è satura se ha una parte di soluto indisciolto, ma è in equilibrio con questo;
la soluzione è concentrata se è prossima alla saturazione (si aggiunge più soluto);
la soluzione è diluita quando è lontana dalla saturazione (poco soluto, che non si satura).
Quando la soluzione satura viene riscaldata, è in grado di accettare e sciogliere anche del solvente oltre la quantità di equilibrio, e così resta anche dopo che si è raffreddata. Però se poi si aggiunge, da fredda, una piccola quantità di soluto, questo andrà a fondo.
•• Come già detto, l’acqua è il miglior solvente. La Terra è il pianeta della vita perché è il pianeta dell’acqua.
••• La solubilità è la massa (in grammi) di una data sostanza che, a una certa temperatura, si discioglie in 100g di solvente, quando la soluzione è satura.
•• La solubilità dei solidi (nei liquidi) è influenzata molto dalla temperatura (se aumenta la temperatura, aumenta la solubilità: lo zucchero si scioglie prima nel tè caldo che nel freddo).
• In rari casi questa legge non è rispettata: nel CaSO4 la solubilità è costante; nel Li2CO3 e nel Ce2(SO4)3 la solubilità diminuisce all’aumento di temperatura.
•• La solubilità dei gas (nei liquidi) è al contrario di quella dei solidi: se aumenta la temperatura, la solubilità diminuisce.
•• In queste soluzioni gas/liquido distinguiamo quelle dove i gas reagiscono e dove non reagiscono:
i gas che non reagiscono con l’acqua sono l’ossigeno (O2), l’azoto (N2), l’elio (He2)...
i gas che reagiscono con l’acqua sono CO2, NH3...
•• La solubilità di un gas in un liquido è direttamente proporzionale alla sua pressione parziale nella fase gassosa (sopra la soluzione) - Legge di Henry.
La solubilità è maggiore con i gas che reagiscono; è minore con quelli che non reagiscono.
Acidi, basi e sali, sciogliendosi in acqua, si scompongono in ioni positivi e negativi. I metodi di formazione di una soluzione sono dunque moltissimi:
la solubilizzazione coinvolge i composti molecolari e l’acqua rompe i deboli legami intermolecolari liberando molecole intere e quindi neutre (si staccano tra loro le molecole). Queste soluzioni non riescono quindi a condurre corrente elettrica, come acqua-zucchero.
la ionizzazione coinvolge i composti di molecole polari e l’acqua rompe i forti legami covalenti polari dentro la molecola, quindi i legami intramolecolari. Si generano ioni e le soluzioni che ne risultano sono buone conduttrici di corrente.
la dissociazione coinvolge i solidi ionici (reticoli cristallini). L’acqua scioglie il reticolo formando ioni idratati, che conservano la carica dell’atomo nel composto originario. Un esempio è il sale da cucina.
•• I risultati delle soluzioni per ionizazzione e dissociazioni, le quali creano ioni positivi e negativi, si chiamano elettrolìti. Tutti gli elettroliti conducono corrente elettrica (la quantità varia, infatti ci sono elettroliti forti, che conducono molto, ed elettroliti deboli.
•• Secondo la teoria di Arrhenius, gli acidi sono sostanze che, sciolte in acqua, liberano ioni H+ (protoni).
•• Secondo la teoria di Arrhenius, le basi sono sostanze che, sciolte in acqua liberano ioni ossidrile OH-.
•• Gli ioni positivi si chiamano cationi. Gli ioni negativi si chiamano anioni.