Solubilità dei gas: temperatura, entalpia, grafici

La Solubilità dei Soluti in Solventi: Fattori e Variazioni

La solubilità di un soluto in un determinato solvente si riferisce alla massima quantità di soluto capace di sciogliersi in una data quantità di solvente in condizioni specifiche di temperatura e pressione. Nella formazione di soluzioni solido-liquido, la solubilità tende ad aumentare all’aumentare della temperatura, anche se ci sono eccezioni in cui l’effetto della temperatura sulla solubilità varia.

Solubilità e Variazioni di Temperatura

In soluzioni gas-liquido, un aumento di temperatura determina un aumento nell’energia cinetica delle molecole gassose, che, muovendosi più rapidamente, portano alla rottura dei legami intermolecolari con il solvente e, di conseguenza, si disperdono dal solvente. Questo processo è responsabile dell’aumento della solubilità del gas al crescere della temperatura.

Entalpia e Solubilità

Dal punto di vista termodinamico, per un gas che si solubilizza in un liquido, la variazione dell’entropia è negativa poiché il soluto in fase gassosa possiede un’entropia maggiore rispetto a quella presente in soluzione. La solubilizzazione del gas può verificarsi solo se ΔG Fattori Contribuenti all'Entalpia ΔH​sol è il risultato di tre componenti: la rottura delle interazioni soluto-soluto e solvente-solvente (processi endotermici), e la formazione di interazioni soluto-solvente (processo esotermico). Nei solventi polari come l'acqua, la dissoluzione dei gas è generalmente un processo esotermico. In queste condizioni, il rilascio di calore durante la solubilizzazione è un segno distintivo.

Variazioni di Solubilità dei Gas con la Temperatura

La solubilità dei gas diminuisce con l'aumento della temperatura poiché, a differenza della fase gassosa dove le forze intermolecolari sono scarse, quando il gas si solubilizza, le sue molecole interagiscono con quelle del solvente. Queste interazioni attrattive rilasciano calore, rendendo il processo esotermico. L'aggiunta di calore alla soluzione indebolisce le forze attrattive tra il gas e il solvente, riducendo così la solubilità del gas. In generale, l'entropia ha un'influenza maggiore rispetto all'entalpia, risultando in ΔG​sol > 0. La solubilità dei gas è quindi influenzata dalla temperatura, come illustrato nell’equilibrio descritto.

In conclusione, la solubilità di un soluto in un solvente è un processo influenzato da vari fattori, tra cui temperatura, entalpia ed entropia, che concorrono a determinarne la quantità massima che può essere disciolta in condizioni specifiche.