Solubilitatea Precipitatelor

Solubilitatea indică gradul în care o substanţă pură se poate dizolva într-un dizolvant, alcătuind o soluţie omogenă unde repartizarea atomilor, moleculelor, ionilor este uniformă. Pentru lichide parţial miscibile reciproc care formează o soluţie eterogenă cu 2 faze lichide solubilitatea se denumeşte miscibilitate. Dizolvantul în modul cel mai frecvent este un lichid, sunt şi unele excepţii când unii dizolvanţi sunt

solide ca în cazul aliajelor, sticlei, ceramicii, semiconductoare

gaze ce dizolvă solide sau lichide de obicei la temperaturi şi presiuni înalte ca de exemplu silicea în vapori de apă în anumite procese geochimice.

În gravimetrie, solubilitatea este importantă deoarece reprezintă o măsură de natură cantitativă a procesului de precipitare. O solubilitate ridicată poate reprezenta diferenţa ca un proces să fie clasificat drept cantitativ sau necantitativ.

Ideea clasificării substanţelor ca fiind solubile, parţial solubile sau insolubile este o noţiune relativă. Nici un electrolit, slab sau tare nu este complet insolubil. De exemplu: solubilitatea AgCl este 1,3x10–5M sau 1,43 mg/l în cazul unor condiţii experimentale bine definite. Dacă un precipitat de AgCl cântăreşte aproximativ 1 g şi volumul soluţiei de precipitare este de aproximativ 200 ml, în soluţie va rămâne o cantitate de precipitat de AgCl de aproximativ 0,3 mg. Această cantitate este detectată cu greu cu ajutorul balanţelor analitice obişnuite. Pe măsură ce scade masa de AgCl, cantitatea ce rămâne în soluţie devine mai semnificativă. Aşadar, dacă dintr-o soluţie de precipitat se încearcă izolarea a 10 mg, acest lucru nu se face prin procedee gravimetrice uzuale, dacă se urmăresc rezultate cantitative precise.

Solubilitatea KClO4 în apă este de 2,04g/100ml, fiind clasificat drept parţial solubil. În consecinţă, nu este posibilă o determinare cantitativă a ionilor de potasiu prin precipitarea lor sub formă de KClO4 într-un sistem apos. Solubilitatea rămâne destul de ridicată, chiar în cazul în care drept agent de precipitare se foloseşte o cantitate mare de soluţie ionică de perclorat. Totuşi, adăugarea unei mari cantităţi de etanol, face ca solubilitatea să descrească, astfel încât de la un anumit punct, procedeul poate fi folosit în scopuri cantitative.

Solubilitatea sărurilor ionice. În general, compuşii ionici prezintă cea mai mare solubilitate în solvenţi polari, cum ar fi apa. Procesul de dizolvare are loc deoarece moleculele solventului polar au o forţă de atracţie suficientă pentru a scoate ionii din poziţiile pe care le ocupă în reţeaua cristalină. În timpul acestui proces ionii devin solvataţi:

MX(s)

Cu toate ca anionii şi cationii sunt reprezentaţi sub formă de ioni solvataţi, atracţia dintre moleculele de apă şi ionii metalici este destul de slabă. Datorită faptului că moleculele de apă şi ionii din soluţie sunt într-o mişcare continuă şi rapidă, numărul de molecule de apă corespunzător pentru un ion metalic tinde să fie variabil. Numărul mediu este cunoscut sub numele de număr de hidratare. În cristalele care sunt hidratate, numărul moleculelor de apă este fix.

Solubilitatea compuşilor covalenţi. Solubilitatea compuşilor covalenţi depinde de caracteristicile structurale ale moleculei. Unii compuşi au un caracter ionic, pe când alţii au un caracter aproape covalent. Un vechi dicton din chimie spune că "substanţe asemănătoare dizolvă în mod asemănător". Esenţa acestei afirmaţii este că forţele dintre moleculele similare sunt comparabile cu cele dintre moleculele identice. Astfel, noile molecule le pot înlocui pe celelalte, dacă sunt similare. Forţele care ţin împreună moleculele pot fi clasificate, în ordine crescătoare, după cum urmează: forţe London (forţe de atracţie induse între dipoli), forţe de atracţie între dipoli, forţe de atracţie între ioni şi dipoli şi, în sfârşit, legătura de hidrogen.

Dacă un lichid rămâne sub această formă datorită legăturii de hidrogen, atunci o altă substanţă, solidă sau lichidă, poate fi solubilă în acest lichid cu condiţia să fie capabilă să realizeze, de asemenea, o legătură de hidrogen. În mod similar, două substanţe diferite din fiecare din celelalte clase pot forma soluţii, cu condiţia ca una dintre ele să servească drept solvent.

În gravimetrie este foarte important să se ia în consideraţie solubilitatea agentului de precipitare, mai ales când se folosesc agenţi de precipitare organici. Dacă agentul de precipitare are o solubilitate limitată, precipitatul va fi contaminat cu exces de reactiv. Mulţi dintre agenţii de precipitare utilizaţi conţin grupuri de radicali acizi, astfel încât creşte solubilitatea lor în apă sau în solvenţi polari. În mod frecvent, solubilitatea unui reactiv folosit în scopuri analitice este mărită prin introducerea unui radical de acid sulfonic în moleculă.

Cunoscându-se care sunt factorii ce influenţează solubilitatea, poate fi ales în mod adecvat un solvent sau un amestec de solvenţi, sau poate fi mărită solubilitatea unui agent de precipitare prin modificarea sa structurală.