Estudio de la influencia de la temperatura en la solubilidad de los compuestos

En esta oportunidad centraré el estudio en el análisis de la influencia que tiene la temperatura en la solubilidad de los compuestos, ya que la variación de este factor puede aumentarla o disminuirla bajo ciertas condiciones. Aunque no existe una regla general que determine su comportamiento frente a los cambios de temperatura, en forma general, hay compuestos cuya solubilidad tiende a aumentar con un incremento de temperatura mientras que otros tienden a hacerse menos solubles.

Recordemos que la solubilidad se define como la cantidad máxima de soluto que se puede disolver en una cantidad de solvente determinado, y que varía dependiendo de las condiciones de presión y temperatura.

Empecemos por analizar su efecto en la solubilidad de compuestos gaseosos. Si observamos la siguiente figura, conocida como Curva de solubilidad, veremos que nos muestra la dependencia de la solubilidad (unidades de milimoles/L) con la temperatura (°C), a una presión constante de 1 atm. En este caso se presentan tres compuestos el CH₄, O₂ y CO.

Figura realizada en power point con datos tomados de Brown y Lemay

Del análisis podemos deducir que en los tres casos la solubilidad disminuye a medida que se incrementa la temperatura a una presión constante, es decir que su efecto es inversamente proporcional. Este comportamiento es típico de los gases ya que se disuelven en procesos exotérmicos.

Por ejemplo, si se toma una bebida carbonatada, se abre y se calienta, a medida que la temperatura aumenta el CO₂ de la solución comienza a escapar, haciéndose menos soluble.

Este efecto adquiere especial importancia en el área ambiental, ya que como producto de la contaminación térmica del agua de ríos y mares, el agua caliente que es descargada de muchas industrias se ubica por encima del agua fría por ser menos densa, impidiendo que se disuelva el oxígeno necesario en las capas más profundas, por lo que se altera el metabolismo de las especies, se ve limitada la respiración de las especies acuáticas que lo requieren para vivir, provocando así la muerte y la afectación del ambiente.

Fuente: imagen realizada en power point con imágenes de dominio público: 12

Por otra parte, analicemos el efecto de la temperatura sobre la solubilidad de diferentes sustancias iónicas que se disuelven en agua.

Comencemos con las sustancias que se disuelven en procesos endotérmicos. Observemos las siguientes curvas de solubilidades

Figura realizada en power point con datos tomados de Brown y Lemay

En estos casos, como podemos observar que el KClO₃ y KNO₃ y el CaCl₂ aumentan su solubilidad al producirse un incremento en la temperatura, por lo que su efecto es directamente proporcional. Esto puede explicarse partiendo del Principio de Lechatelier, si el compuesto absorbe calor de los alrededores el sistema reaccionará en el sentido que contrarreste dicha perturbación. En este caso el proceso predominará hacia la derecha aumentando la solubilidad del compuesto.

Ahora bien, si el proceso de disolución es exotérmico, donde se libera calor, la solubilidad disminuirá a medida que se aumenta la temperatura, en estos casos se presenta lo que se conoce como solubilidad inversa, como es el caso del Ce₂(SO₄)₃.

También existen algunos compuestos como por ejemplo, el cloruro de sodio (NaCl), que muestran una solubilidad casi independiente de las variaciones de temperatura.

Las curvas de solubilidad de algunos compuestos las podemos encontrar en la bibliografía, sin embargo las podemos construir a nivel experimental, la cual van a permitir estimar la cantidad de solvente necesario para disolver completamente una cantidad de soluto a determinada temperatura.

El procedimiento consiste en pesar el sólido en una balanza y colocarlo en un tubo de ensayo, adicionar una cantidad determinada de agua destilada al tubo de ensayo y disolver la cantidad máxima posible, calentar el tubo de ensayo en un baño de María, y a la vez ir agitando para disolver todo el sólido, retirar el tubo de ensayo y enfriar hasta observar la aparición de pequeños cristales y registrar la temperatura.

Se repite nuevamente el procedimiento aumentando gradualmente la cantidad de sólido hasta obtener los valores para realizar la curva. Con los datos obtenidos se grafica la solubilidad (gramos de soluto disueltos/volumen de H₂O) vs la temperatura.

Fuente: Hive account@yusvelasquez
Como vemos resulta importante conocer el efecto de los diferentes factores que afectan la solubilidad de los compuestos, entre ellos la temperatura, de manera que se pueda aumentar o disminuir bajo determinadas condiciones y evaluando el efecto de dicho cambio.

¡Hasta una próxima oportunidad, gracias por leer!

Referencias

Brown, T y Lemay, H (1993). Química. La ciencia central. 5ta edición. Prentice Hall