Disolucions: concentració, solubilitat i propietats coligatives

Disolucions

Una disolució és una mescla homogènia de composició variable formada per dos o més components. Les partícules que formen una disolució són tan petites que no es poden distingir els seus components ni amb els microscopis més potents.

En el present estudi ens referirem a disolucions formades per dos components. A aquests dos components se'ls sol anomenar:

Soluto: és la substància que es troba en menor quantitat en la disolució.

Disolvent: és la que es troba en major quantitat. A ella s'hi afegeix el soluto per formar la disolució.

Concentració d'una disolució

Una forma senzilla de classificar les disolucions és:

• Diluïda: hi ha molt poc soluto i gran quantitat de disolvent.
• Concentrada: hi ha molt soluto i poc disolvent.
• Saturada: a una temperatura determinada, la disolució no admet més soluto.
• Sobresaturada: si conté més soluto dissolt del que pot admetre a la temperatura a la qual es troba la disolució.

Mesures físiques

Sovint interessa la quantitat de soluto i disolvent que es va a utilitzar, sense importar de quina substància es tracta. Les mesures més habituals són: percentatge en massa, percentatge en volum i grams per litre.

• Percentatge en massa: és el nombre de grams de soluto que hi ha en 100 grams de disolució.
• Percentatge en volum: és el nombre de centímetres cúbics de soluto que hi ha en 100 cm³ de disolució.
• Grams per litre: és el nombre de grams de soluto que hi ha en un litre de disolució.

Solubilitat

S'anomena solubilitat d'una substància en un determinat disolvent i a una temperatura determinada la concentració del soluto en la seva disolució saturada. Sol expressar-se en grams de soluto per cada 100 grams de disolvent.

Variació de la solubilitat amb la temperatura

A la majoria de les substàncies sòlides es dissolen mitjançant processos endotèrmics, per la qual cosa, en general, són més solubles en calent que en fred, ja que hi ha més energia disponible per trencar les unions entre les partícules del sòlid. Molts líquids i gasos es dissolen mitjançant processos exotèrmics, de manera que la seva solubilitat disminueix quan augmenta la temperatura.

Variació de la solubilitat amb la pressió

En general, la solubilitat d'un gas en un líquid augmenta quan s'incrementa la pressió d'aquest gas sobre el líquid; la concentració de gas dissolt és directament proporcional a la pressió del gas. La pressió no influeix en la solubilitat d'un líquid o d'un sòlid.

Factors que afavoreixen la dissolució de la substància

• Polvoritzar el soluto: augmenta la superfície de contacte.
• Agitar la disolució: impedim la saturació de la disolució al voltant del soluto.
• Escalfar la disolució: augmentem l'agitació molecular.

Propietats coligatives

Les propietats físiques del disolvent es veuen alterades per la presència del soluto. Les propietats coligatives són aquelles que només depenen de la concentració de la disolució i no de la naturalesa del soluto. Són les següents:

Pressió de vapor

Què passa? En dissoldre un soluto no volàtil, la pressió de vapor del disolvent disminueix.

La disminució de la pressió de vapor és directament proporcional a la fracció molar del soluto. En dissoldre un soluto, les partícules impedeixen que les partícules del disolvent s'escapin, per la qual cosa la pressió de vapor disminueix.

Descens del punt de congelació

Què passa? En dissoldre un soluto no volàtil, la temperatura de congelació del disolvent disminueix respecte de la temperatura del disolvent pur.

En dissoldre un soluto no volàtil, el descens del punt de congelació és directament proporcional a la seva molalitat.

Ascens del punt d'ebullició

Què passa? En dissoldre un soluto no volàtil, la temperatura d'ebullició del disolvent augmenta respecte de la temperatura del disolvent pur.

En dissoldre un soluto no volàtil, l'ascens del punt d'ebullició de la disolució és proporcional a la seva molalitat.

Per què passa? Perquè cal subministrar una major quantitat d'energia perquè la pressió de vapor i l'atmosfèrica s'igualin, cosa que suposa un augment de la temperatura d'ebullició.

Pressió osmòtica

És la pressió que cal exercir per impedir el procés d'osmosi.

Què passa? En dissoldre un soluto no volàtil, la pressió osmòtica augmenta.