Uno dei primi esperimenti scientifici che ricordo è stato l'aggiunta di sale in una tazza d'acqua e l'attesa con impazienza che si dissolvesse. Sebbene fossi entusiasta di vedere il sale scomparire, sicuramente non capivo la complessità della solubilità. Fortunatamente, la solubilità segue un elenco di regole che ci aiutano a determinare quanto è solubile una sostanza, ad esempio la probabilità che il sale si dissolva in quell'acqua (anteprima: è molto probabile). Esamineremo cos'è la solubilità, come funziona e l'elenco completo delle regole di solubilità per aiutarti a determinare la solubilità delle sostanze.
Cos'è la solubilità?
La solubilità è la capacità di una sostanza di dissolversi . La sostanza che si dissolve è chiamata soluto, mentre la sostanza in cui si dissolve è chiamata solvente. La sostanza risultante è chiamata soluzione. Generalmente, il soluto è un solido e il solvente è un liquido, come nell'esempio del sale in acqua riportato sopra. Tuttavia, i soluti possono trovarsi in qualsiasi stato: gassoso, liquido o solido. Ad esempio, una bevanda gassata è una soluzione in cui il soluto è un gas e il solvente è un liquido.
Un soluto è considerato insolubile quando non sono in grado di dissolversi in un rapporto superiore a 10000:1. Sebbene molti composti siano parzialmente o prevalentemente insolubili, non esiste alcuna sostanza che sia completamente insolubile in acqua , il che significa che non può dissolversi affatto. Vedrai nelle regole di solubilità che molti composti etichettati come insolubili hanno delle eccezioni, come i carbonati. Questo è in parte il motivo per cui è importante seguire attentamente le regole di solubilità.
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Quando lavori su equazioni chimiche o costruisci un'ipotesi, le regole di solubilità sono utili per prevedere gli stati finali delle sostanze coinvolte. Sarai in grado di prevedere con precisione quali combinazioni porteranno a quali risultati.
Le regole di solubilità riguardano solo la capacità dei solidi ionici di dissolversi in acqua. Sebbene possiamo calcolare la solubilità misurando ciascuna sostanza e seguendo un'equazione, le regole di solubilità ci consentono di determinare la solubilità di una sostanza prima di tentare di crearla.
Regole di solubilità
È molto importante che le regole di questo elenco siano seguite in ordine, perché se una regola sembra contraddire un'altra regola, la regola che viene prima è quella che segui . Le sostanze presenti in questo elenco sono indicate dai loro nomi elementali. Fare riferimento alla tavola periodica seguente ti aiuterà a lavorare sui nomi e sui gruppi degli elementi.
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I sali contenenti elementi del gruppo I (Li+, Na+, K+, Cs+, Rb+) sono solubili. Ci sono poche eccezioni a questa regola. Anche i sali contenenti lo ione ammonio (NH4+) sono solubili.
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I sali contenenti lo ione nitrato (NO3-) sono generalmente solubili.
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I sali contenenti Cl-, Br- o I- sono generalmente solubili. Importanti eccezioni a questa regola sono i sali alogenuri di Ag+, Pb2+ e (Hg2)2+. Pertanto, AgCl, PbBr2 e Hg2Cl2 sono insolubili.
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La maggior parte dei sali d'argento sono insolubili. AgNO3 e Ag(C2H3O2) sono comuni sali solubili dell'argento; praticamente tutti gli altri sono insolubili.
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La maggior parte dei sali solfati sono solubili. Importanti eccezioni a questa regola includono CaSO4, BaSO4, PbSO4, Ag2SO4 e SrSO4.
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La maggior parte dei sali idrossido sono solo leggermente solubili. I sali idrossido degli elementi del gruppo I sono solubili. I sali idrossido degli elementi del gruppo II (Ca, Sr e Ba) sono leggermente solubili. I sali idrossido dei metalli di transizione e Al3+ sono insolubili. Pertanto, Fe(OH)3, Al(OH)3, Co(OH)2 non sono solubili.
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La maggior parte dei solfuri dei metalli di transizione sono altamente insolubili, inclusi CdS, FeS, ZnS e Ag2S. Anche l'arsenico, l'antimonio, il bismuto e i solfuri di piombo sono insolubili.
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I carbonati sono spesso insolubili. I carbonati del gruppo II (CaCO3, SrCO3 e BaCO3) sono insolubili, così come FeCO3 e PbCO3.
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I cromati sono spesso insolubili. Gli esempi includono PbCrO4 e BaCrO4.
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I fosfati come Ca3(PO4)2 e Ag3PO4 sono spesso insolubili.
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Fluoruri come BaF2, MgF2 e PbF2 sono spesso insolubili.
Domande di esempio
1. Seleziona i composti che sono Sempre solubile in acqua
UN. BaSO4
B. HG2 I2
c. Alle Olimpiadi
D. Na2SO3
In. AgClO3
F. CrCl3
G. FePO4
2. Etichetta ciascuno dei seguenti come solubile O insolubile
a.LiOH
B. HgSO4
C. PbBr2
D. Tb2 S
e. Nell'I2
F. H3AsO4
G. Né Cro4
3. Quale (se presente) argento è solubile: cloruro d'argento AgCl , fosfato d'argento, Ag3PO4 , o fluoruro d'argento, AgF ?
Risposte
1. Seleziona i composti che sono Sempre solubile in acqua (in grassetto sono corretti)
UN. BaSO4 (vedi regola 5)
B. HG2I2 (vedi regola 3)
C. Quello, oh (vedi regola 1)
D. Na2SO3 (vedi regola 1)
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È . A ClO3 (vedi regola 3)
F. CrCl3 (vedi regola 3)
G. Fe PO4 (vedi regola 6)
Nota: Lettera e è un esempio di utilizzo dell'ordine delle regole per determinare la solubilità. La regola 4 dice che gli argenti (Ag) sono spesso insolubili, ma la regola 3 dice che i clorati (Cl) sono solubili. Poiché Ag ClO3 è un clorato d'argento e la regola 3 viene prima della regola 4, la sostituisce. Questo composto è solubile.
2. Etichetta ciascuno dei seguenti elementi come solubile o insolubile
a.LiOH solubile - regola 1
B. Fe(OH)2 insolubile - regola 7
C. PbBr2 insolubile – regola 2
È. Rb2SO3 solubile - regola 1
e. Nell'I2 solubile – regola 3
F. H3AsO4 insolubile - regola 10
G. Né CRo4 insolubile - regola 8
3. Quale (se presente) argento è solubile: cloruro d'argento AgCl, fosfato d'argento, Ag3PO4 , o fluoruro d'argento, AgF ?
Nessuno dei suddetti argento è solubile. Nella regola n. 4 si afferma che i sali d'argento (Ag) lo sono
insolubile, con nitrato d'argento, AgNO3, come eccezione.
Come funziona la solubilità
Come vediamo dalle nostre regole di solubilità, alcune sostanze sono molto solubili, mentre altre sono insolubili o hanno una bassa solubilità. Diamo un'occhiata a come funziona la solubilità per comprendere meglio le regole di solubilità.
Fattori che influenzano la solubilità
Se una sostanza è solubile o meno, e in che misura, dipende da una varietà di fattori. I soluti in genere si dissolvono meglio nei solventi che presentano le maggiori somiglianze molecolari. La polarità è un fattore importante nella solubilità di una sostanza. Le molecole in cui un'estremità è carica negativamente e l'altra è carica positivamente sono considerate polari, nel senso che hanno poli elettrici. Se una molecola non ha questa composizione ionica, è considerata non polare.
Generalmente i soluti sono solubili nei solventi a loro più simili dal punto di vista molecolare. I soluti polari si dissolveranno meglio nei solventi polari, mentre i soluti non polari si dissolveranno meglio nei solventi non polari. Ad esempio, lo zucchero è un soluto polare e si assorbe molto bene in acqua. Tuttavia, lo zucchero avrebbe una bassa solubilità in un liquido non polare come l’olio vegetale. In generale, i soluti saranno anche più solubili se le molecole del soluto sono più piccole di quelle del solvente.
Altri fattori che influenzano la solubilità sono la pressione e la temperatura. In alcuni solventi, quando riscaldate, le molecole vibrano più velocemente e sono in grado di rompere il soluto. La pressione è un fattore importante soprattutto quando è coinvolta una sostanza gassosa e ha un effetto minimo o nullo sulle sostanze liquide.
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La velocità di soluzione si riferisce alla velocità con cui una sostanza si dissolve ed è separata dalla solubilità. La solubilità dipende interamente dalle proprietà fisiche e chimiche del soluto e del solvente e non è influenzato dalla velocità di soluzione. La velocità non dovrebbe essere presa in considerazione nella solubilità di una sostanza. Ciò può spesso creare confusione quando si apprende per la prima volta la solubilità, poiché in un esempio visivo, guardare qualcosa dissolversi rapidamente può sembrare un'affermazione della sua capacità di dissolversi. Tuttavia, il processo di solubilità è unico e la velocità con cui si dissolve non viene presa in considerazione nell'equazione.
Prevedere i risultati
Quando un soluto viene miscelato con un solvente, ci sono tre possibili risultati: se la soluzione contiene meno soluto della quantità massima che è in grado di dissolvere (solubilità), è un soluzione diluita . Se la quantità di soluto è esattamente uguale alla solubilità che è saturato. Se c'è più soluto di quello che può essere sciolto, l'eccesso si separa dalla soluzione e forma a precipitato .
Una soluzione è considerata satura quando l'aggiunta di ulteriore soluto non aumenta la concentrazione della soluzione. Inoltre, una soluzione è miscibile quando può essere miscelata insieme in qualsiasi rapporto; ciò si applica principalmente ai liquidi, come l'etanolo, C2H5OH, e l'acqua, H2O.
Conoscere e seguire le regole di solubilità è il modo migliore per prevedere il risultato di una determinata soluzione. Se sappiamo che una sostanza è insolubile, è probabile che contenga un eccesso di soluto, formando così un precipitato. Tuttavia, i composti che sappiamo essere altamente solubili, come il sale, possono formare soluzioni in vari rapporti; in questo caso saremo in grado di determinare la quantità di soluto e solvente necessaria per formare ciascuna soluzione e se è possibile formarne una.
Pensando ora all’esperimento del sale nell’acqua, è chiaro che il sale, noto anche come NaCl o cloruro di sodio, sarebbe altamente solubile secondo le nostre regole di solubilità. Il cloruro di sodio contiene Na, che è quasi sempre solubile secondo la regola 1, e Cl, che solitamente è solubile secondo la regola 3. Anche se posso capirlo solo dando un'occhiata alle regole, nulla toglie la magia di guardare i composti chimici scomporsi e dissolversi proprio davanti ai tuoi occhi. Ricorda di tenere le tavole periodiche a portata di mano e di prestare molta attenzione alle regole di solubilità nel tuo prossimo esperimento.
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