2.6 : Equilibrio químico y de solubilidad

El cambio de energía libre asociado con la disolución de un soluto en un litro de disolvente es llamada energía libre de una solución, ΔG_solución . La ΔG_solución total libre se expresa como el equilibrio de ΔG_interacción contra la siempre favorable energía libre de mezcla, ΔG_mezcla. La formación de soluciones es favorable si ΔG_solución es menor que cero, mientras que es desfavorable si ΔG_solución es mayor que cero. En resumen, para que se forme una solución y se produzca la disolución completa, el cambio de energía de Gibbs debe ser negativo. La cantidad de disolución de un soluto en un disolvente está determinada por la intensidad de las fuerzas intermoleculares entre los componentes. Esta propiedad de disolución se denomina solubilidad.

Además de la energía libre de la mezcla, las interacciones no covalentes también contribuyen a la formación de soluciones. Las sustancias que forman enlaces de hidrógeno se denominan sustancias polares. En tales casos, las atracciones dipolo-dipolo de las partículas de soluto con partículas de disolvente son tan fuertes como las que existen entre moléculas en un soluto o disolvente puro. Por tanto, los dos tipos de moléculas se mezclan fácilmente. Del mismo modo, los líquidos apolares son miscibles entre sí porque no existe una diferencia apreciable en las fuerzas de las atracciones intermoleculares soluto-soluto, disolvente-disolvente y soluto-disolvente. Si un par de soluto y disolvente tienen atracciones intermoleculares similares a las de un líquido puro, la ΔG_interacción es insignificante. La ΔG_solución total es igual a ΔG_mezcla y el soluto se disuelve completamente en el disolvente. Sin embargo, si se mezclan dos sustancias significativamente diferentes, la probabilidad de formación de una solución depende del equilibrio entre ΔG_interacción y ΔG_mezcla. Pueden formar una solución incluso si ΔG_interacción es positiva, siempre que no sea demasiado alta.