1.13 : Solubilidade

Solução, solubilidade e equilíbrio de solubilidade

Uma solução é uma mistura homogênea composta de um solvente, o componente principal, e um soluto, o componente secundário. O estado físico de uma solução, sólido, líquido ou gasoso, é normalmente o mesmo do solvente. As concentrações de soluto são frequentemente descritas com termos qualitativos como diluída (de concentração relativamente baixa) e concentrada (de concentração relativamente alta).

Em uma solução, as partículas de soluto (moléculas, átomos e/ou íons) estão intimamente cercadas pelas espécies de solvente e interagem através de forças de atração. Esse processo de dissolução é chamado de solvatação. Quando a água é o solvente, o processo é conhecido como hidratação. Para a solvatação, as interações soluto-solvente devem ser mais fortes do que as interações soluto-soluto e solvente-solvente. A precipitação é o oposto da solvatação e ocorre devido a fortes interações soluto-soluto.

Solubilidade é a medida da quantidade máxima de soluto que pode ser dissolvida em determinada quantidade de solvente. Temperatura, pressão e polaridade molecular são alguns dos fatores importantes que afetam a solubilidade. O equilíbrio de solubilidade é estabelecido quando a dissolução e a precipitação de uma espécie de soluto ocorrem em taxas iguais.

Semelhante dissolve semelhante

Para prever se um soluto será solúvel em determinado solvente, a regra prática é “semelhante dissolve semelhante”. Solutos polares ou iônicos dissolvem-se em solventes polares devido às interações íon-dipolo ou dipolo-dipolo resultantes com as moléculas do solvente. Tal interação não será possível com um solvente apolar. Solutos apolares dissolvem-se em solventes apolares através de forças de dispersão intermoleculares.

Compostos hidrofílicos, hidrofóbicos e anfifílicos

A água é um solvente polar. Os solutos que são solúveis em água são chamados de “hidrófilos” ou “que gostam de água”. Por exemplo, quando KCl sólido é adicionado à água, a extremidade positiva (hidrogênio) das moléculas polares de água é atraída pelos íons cloreto negativos, e as extremidades negativas (oxigênio) da água são atraídas pelos íons positivos de potássio. As moléculas de água cercam individualmente os íons K⁺ e Cl⁻, reduzindo as fortes forças que mantêm os íons juntos e permitindo que eles se movam para a solução como íons solvatados.

Um soluto que é insolúvel em água é denominado “hidrofóbico” ou “que repele a água”. Tais solutos, como o óleo, são incapazes de formar ligações de hidrogênio com as moléculas de água circundantes devido às fortes interações soluto-soluto. Como resultado, as partículas de soluto se agrupam e permanecem não dissolvidas.

Compostos que possuem grupos polares e apolares são chamados de 'anfipáticos' ou 'anfifílicos', por exemplo, sabões, que são sais de ácidos graxos. Eles têm uma cauda hidrofóbica de hidrocarbonetos apolares e uma cabeça hidrofílica polar. A ação de limpeza dos sabões e detergentes pode ser explicada em termos das estruturas das moléculas envolvidas. A extremidade de hidrocarboneto (apolar) de uma molécula de sabão ou detergente se dissolve ou é atraída por substâncias apolares, como óleo, graxa ou partículas de sujeira. A extremidade iônica é atraída pela água (polar). Como resultado, as moléculas de sabão ou detergente ficam orientadas na interface entre as partículas de sujeira e a água, atuando como uma espécie de ponte entre dois tipos diferentes de matéria, apolar e polar. Como consequência, as partículas de sujeira se tornam suspensas como partículas coloidais e são facilmente removidas pela lavagem.

Este texto foi adaptado doOpenStax Chemistry 2e, Section 11.1: The Dissolution Process, Section 11.3: Solubility, and Section 11.5: Colloids.