A química é uma ciência interessante e bastante complicada. Seus termos e conceitos se deparam com nós na vida cotidiana, e nem sempre é intuitivamente claro o que eles significam e qual é o seu significado. Um desses conceitos é a solubilidade. Este termo é amplamente utilizado na teoria das soluções, e na vida cotidiana encontramos sua aplicação porque estão cercadas por essas mesmas soluções. Mas não é tanto o próprio uso desse conceito como o fenômeno físico que isso significa. Mas antes de avançar para a parte principal da nossa narrativa, passamos para o século XIX, quando Svante Arrhenius e Wilhelm Ostwald formularam a teoria da dissociação eletrolítica.
História
A investigação de soluções e solubilidade começa com a teoria física da dissociação. É o mais simples de entender, mas muito primitivo e apenas em momentos coincide com a realidade. A essência desta teoria é que a substância dissolvida, que cai na solução, se decompõe em partículas carregadas, chamadas íons. São essas partículas que determinam as propriedades químicas da solução e algumas de suas características físicas, incluindo a condutividade e o ponto de ebulição, a fusão e a cristalização.
No entanto, existem teorias mais complexas que consideram a solução como um sistema, as partículas em que interagem uns com os outros e formam os chamados solvatos – íons cercados por dipolos. O dipolo é, como um todo, uma molécula neutra, cujos pólos são carregados de forma variada. Dipolem é mais frequentemente uma molécula solvente. Entrando na solução, a substância dissolvida se separa em íons, e os dipolos são atraídos para um íon por uma extremidade diferente carregada em relação a eles e a outros íons – respectivamente, pela outra extremidade da carga, carregada em relação a eles. Assim, solvatos são obtidos – moléculas com uma concha de outras moléculas neutras.
Agora vamos falar um pouco sobre a essência das próprias teorias e olhá-las com cuidado.
Teoria das soluções
A formação de tais partículas pode explicar uma variedade de fenômenos que não podem ser descritos pela teoria clássica das soluções. Por exemplo, o efeito térmico da reação de dissolução. A partir da posição da teoria de Arrhenius, é difícil dizer porque, ao dissolver uma substância em outra, o calor pode ser absorvido e liberado. Sim, a rede de cristal é destruída e, portanto, a energia é consumida e a solução é arrefecida, ou é liberada na decadência devido ao excesso de energia das ligações químicas. Mas explicar isso do ponto de vista da teoria clássica é impossível, já que o próprio mecanismo de destruição continua incompreensível. E se você aplica a teoria química das soluções, torna-se claro que as moléculas do solvente, que se encaixam nas cavidades da rede, destroem-na por dentro, como se "protegessem" os íons um do outro com uma casca de solvato.
Na próxima seção, vamos considerar o que é solubilidade e tudo relacionado a essa figura aparentemente simples e intuitiva.
O conceito de solubilidade
É puramente intuitivamente claro que a solubilidade mostra quão bem uma determinada substância se dissolve em um determinado solvente particular. No entanto, sabemos muito pouco sobre a natureza da dissolução de substâncias. Por que, por exemplo, o giz não se dissolve na água e no sal da mesa – pelo contrário? É tudo sobre a força dos laços dentro da molécula. Se os laços são fortes, então, por causa disso, essas partículas não podem se dissociar em íons, destruindo assim o cristal. Portanto, permanece insolúvel.
A solubilidade é uma característica quantitativa que mostra a quantidade de substância dissolvida na forma de partículas solvatadas. O seu valor depende da natureza da substância dissolvida e do solvente. A solubilidade em água para diferentes substâncias é diferente, dependendo das ligações entre os átomos da molécula. As substâncias com ligações covalentes apresentam a solubilidade mais baixa, enquanto que as que possuem ligações iónicas apresentam maior solubilidade.
Mas nem sempre é possível entender qual solubilidade é grande e pequena. Portanto, na próxima seção vamos discutir qual é a solubilidade de várias substâncias na água.
Comparação
Na natureza, existem muitos solventes líquidos. Ainda mais existem substâncias alternativas que podem servir como as últimas quando determinadas condições são alcançadas, por exemplo, um certo estado agregado. Torna-se claro que, se coletamos dados sobre a solubilidade em cada um dos pares "dissolvido dissolvido-solvente", não haverá o suficiente para uma eternidade, porque as combinações produzem um grande número. Portanto, aconteceu que, em nosso planeta, o solvente e o padrão universal são a água. Eles fizeram isso porque é o mais comum na Terra.
Assim, uma tabela de solubilidade em água foi preparada para muitas centenas e milhares de substâncias. Todos nós o vimos, mas em uma versão mais curta e compreensível. Nas células da tabela, as letras inscritas indicam uma substância solúvel, insolúvel ou ligeiramente solúvel. Mas há tabelas mais estreitamente especializadas para aqueles que são sérios sobre química. Indica-se o valor numérico exato da solubilidade em gramas por litro de solução.
Agora, voltemos à teoria de um conceito como a solubilidade.
Química da solubilidade
Como o processo de dissolução está acontecendo, já desmontamos as seções anteriores. Mas como, por exemplo, escrever tudo isso sob a forma de uma reação? Aqui, tudo não é tão simples. Por exemplo, quando o ácido se dissolve, o íon de hidrogênio interage com água para formar o ião de hidroxônio H3O + . Assim, para HCl, a equação da reação ficará assim:
HCl + H2O = H 3 O + + Cl –
A solubilidade dos sais, dependendo da sua estrutura, também é determinada pela sua reação química. A aparência do último depende da estrutura do sal e das ligações dentro das suas moléculas.
Nós descobrimos como escrever graficamente a solubilidade dos sais na água. Agora é hora de aplicação prática.
Aplicação
Se listarmos os casos quando essa quantidade for necessária, não haverá tempo suficiente. Indiretamente, ele pode ser usado para calcular outras quantidades que são muito importantes para o estudo de qualquer solução. Sem isso, não poderíamos saber a concentração exata da substância, sua atividade, não poderia avaliar se o medicamento cura uma pessoa ou mata (na verdade, em grandes quantidades, mesmo a água é perigosa para a vida).
Além da indústria química e de fins científicos, a compreensão da essência da solubilidade também é necessária na vida cotidiana. Afinal, às vezes é necessário preparar, digamos, uma solução supersaturada de uma substância. Por exemplo, é necessário obter cristais de sal para o trabalho escolar de uma criança. Conhecendo a solubilidade do sal na água, podemos determinar facilmente quanto precisa adormecer em um vaso, de modo que começa a precipitar e formar cristais a partir de uma superabundância.
Antes de concluir nossa breve excursão em química, vamos falar sobre vários conceitos que são adjacentes à solubilidade.
O que mais é interessante?
Na nossa opinião, se você chegou a esta seção, você provavelmente já entendeu que a solubilidade não é apenas uma quantidade química estranha. É a base de outras quantidades. E entre eles: concentração, atividade, constante de dissociação, pH. E esta não é uma lista completa. Você deve ter ouvido pelo menos uma dessas palavras. Sem esse conhecimento da natureza das soluções, cujo estudo começou com a solubilidade, não podemos mais imaginar química e física modernas. O que a física significa? Às vezes, os físicos também lidam com soluções, medem sua condutividade e usam suas outras propriedades para suas próprias necessidades.
Conclusão
Neste artigo, nos tornamos familiarizados com um conceito tão químico quanto a solubilidade. Isto, provavelmente, era uma informação bastante útil, já que a maioria de nós dificilmente imagina a essência profunda da teoria das soluções, sem ter o desejo de mergulhar em detalhes em seu estudo. Em qualquer caso, é muito útil treinar seu cérebro, aprender algo novo. Afinal, uma pessoa deve "estudar, aprender e estudar novamente".