Solubilidade em Água

Introdução

Solubilidade ou coeficiente de solubilidade (CS) é a quantidade máxima que uma substância pode dissolver-se em um líquido, e expressa-se em mols/L, g/L ou em porcentagem de soluto/solvente. Esse conceito também se estende para solventes sólidos.

Na solubilidade, o caráter polar ou apolar de uma substância influi principalmente, pois devido à polaridade, estas substâncias serão mais ou menos solúveis. Dessa forma, substâncias polares tendem a se dissolver em líquidos polares e substâncias apolares, em líquidos apolares.

Os compostos com mais de um grupo funcional apresentam grande polaridade, por isso não são solúveis em éter etílico, por exemplo, que apresenta baixíssima polaridade. Portanto, para que uma substância seja solúvel em éter etílico deve apresentar pouca polaridade. Os compostos com menor polaridade são os que apresentam menor reatividade como, por exemplo, as parafinas, compostos núcleos aromáticos e os derivados halogenados.

O termo solubilidade designa tanto fenômeno qualitativo do processo (dissolução), como expressa quantitativamente a concentração das soluções. A solubilidade de uma substância depende da natureza do soluto e do solvente, assim como da temperatura e da pressão às quais o sistema é submetido. É a tendência do sistema em alcançar o valor máximo de entropia.

Ao misturar um soluto com um solvente, pode haver a formação de três tipos de soluções: saturada, solução insaturada ou solução supersaturada, cada uma delas dependendo da quantidade de soluto que se dissolveu no solvente.

O processo de interação entre as moléculas do solvente e as partículas do soluto para formar agregados é denominado solvatação e, se o solvente for a água, hidratação.

Quando consideramos a solubilidade de compostos orgânicos entre si e com a água devemos levar em consideração a polaridade, as forças de atração intermolecular e o tamanho da cadeia carbônica. Há uma tendência de substâncias polares dissolverem substâncias polares e substâncias apolares dissolverem substâncias apolares, ou seja, semelhante dissolve semelhante, mas há exceções à essa regra. Assim, a maioria dos compostos orgânicos é insolúvel ou pouco solúvel em água, porque a maioria é apolar e a água é um composto polar.

Outro fator importante para analisar a solubilidade são as forças intermoleculares. Quando essas forças estabelecidas entre soluto e solvente são mais fortes ou iguais às estabelecidas entre as moléculas do próprio solvente e entre as do próprio soluto, a tendência de dissolução aumenta. Quanto maior essa diferença de força, maior a solubilidade.

Analisando o caso do etanol, vemos que ele é infinitamente solúvel na água, mas também dissolve materiais apolares, como, por exemplo, a gasolina. Isso deve-se ao fato de haver na molécula do etanol uma parte polar (formada pela hidroxila) e uma parte apolar, que é responsável por dissolver bem os compostos orgânicos, caracterizando-o com um composto anfipático.

Outro fator importante é o tamanho da cadeia carbônica. Quanto maior a parte apolar carbônica menos solúvel é o composto orgânico. É por isso que o ácido acético é mais solúvel que o ácido caproico. Os dois possuem uma carboxila, mas o ácido caproico possui uma parte hidrofóbica maior.

Outro ponto importante a considerar é a tendência de o soluto se cristalizar quando o solvente evapora ou quando a temperatura da solução diminui, sendo que a cristalização de uma substância iônica é mais fácil, pois os íons se atraem eletricamente , se comparado à atração entre moléculas. A cristalização dos compostos orgânicos é, em geral, lenta e demorada e alguns compostos nem se cristalizam, como a parafina.

O teste da solubilidade de uma substância orgânica é realizada em água, NaOH 5%, NaHCO3 a 5%, HCl 5% Fria, H2 SO4 concentrado. Uma substância é considerada "solúvel" se dissolve na medida de 3,3 g/100 ml de solvente.

Na série homóloga de muitos compostos monofuncionais, os membros com menos de cerca de 5 átomos de carbono são solúveis em água, enquanto que os seus homólogos superiores são insolúveis.

Solubilidade em Água

Água é um solvente fraco para os hidrocarbonetos.

Presença de ligações duplas, ligações triplas ou anéis aromáticos não afeta muito a polaridade - semelhante ao alcano em sua solubilidade; halogêneo substituindo um hidrogénio diminui a solubilidade na água; sais são extremamente polares e são geralmente solúveis em água; ácidos e aminas são mais solúveis do que os compostos não polar(devido à ligação de H-).

Temperatura

De acordo com o princípio de Le Châtelier, é possível alterar um equilíbrio químico por meio da mudança de temperatura. Tal mudança depende do processo de dissolução, ou seja, se o processo é endotérmico ou exotérmico. O aumento da temperatura no caso endotérmico favorece a solução e, assim, aumenta a solubilidade. Já, o aumento da temperatura no caso exotérmico favorece o soluto não dissolvido e, assim, reduz o valor da solubilidade.

Para diversos sólidos dissolvidos na água no estado líquido, a solubilidade aumenta com a temperatura a por volta de 100 °C. 5 No estado líquido, a água, em altas temperaturas, (por exemplo, que se aproxima da temperatura crítica), o grau de solubilidade de solutos iônicos tende a diminuir em direção a mudança de propriedades e estruturas de água líquida.

Alguns sais comportam-se de forma diferenciada, como os casos onde a solubilidade independe praticamente da temperatura, ou seja, cresce muito pouco, como