La solubilità è la quantità massima di soluto che può sciogliersi in un solvente a temperatura e pressione fissate, formando una soluzione satura in equilibrio con eventuale soluto non disciolto. Può essere espressa come concentrazione molare, massa per volume, frazione molare, molalità o grammi di soluto per 100\,\text{g} di solvente.
In termini pratici, la solubilità non dice solo “quanto si scioglie”, ma anche quale equilibrio si stabilisce tra fase disciolta e fase separata.
Solidi e prodotto di solubilità
Per solidi ionici poco solubili, il riferimento è il prodotto di solubilità. Se un sale generico si dissocia come:
allora:
Il valore di K_{ps} non coincide sempre direttamente con la solubilità molare s: bisogna tener conto dei coefficienti stechiometrici. Per esempio, per AB(s)\rightleftharpoons A^+ + B^- si ha K_{ps}=s^2, mentre per AB_2(s)\rightleftharpoons A^{2+}+2B^- si ha K_{ps}=s(2s)^2=4s^3.
L’effetto dello ione comune riduce la solubilità perché aumenta la concentrazione di uno ione già presente nell’equilibrio e sposta il sistema verso il solido.
Gas disciolti
Per gas disciolti in liquidi, una legge limite è la legge di Henry:
oppure, secondo un’altra convenzione tabulare:
La forma dipende dalla convenzione usata per la costante. Per questo, quando si usa la legge di Henry, è indispensabile controllare unità e definizione di k_H.
Per molti gas in acqua, la solubilità diminuisce all’aumentare della temperatura e aumenta all’aumentare della pressione parziale del gas. È il motivo per cui una bevanda gassata perde più facilmente anidride carbonica se scaldata o lasciata aperta.
Fattori che la influenzano
La solubilità dipende da temperatura, pressione nel caso dei gas, natura del solvente, polarità e interazioni intermolecolari.
La regola qualitativa “il simile scioglie il simile” è utile ma non sufficiente: solventi polari favoriscono soluti ionici o polari, solventi apolari favoriscono soluti apolari, ma entrano in gioco anche energia reticolare, solvatazione, legami idrogeno, pH, complessazione e reazioni acido-base.
Solubilità e velocità di dissoluzione
Un errore comune è confondere solubilità e velocità di dissoluzione. La solubilità è una grandezza di equilibrio; la velocità con cui un soluto si scioglie dipende da superficie di contatto, agitazione, granulometria, temperatura e trasporto di massa. Un solido può essere molto solubile ma sciogliersi lentamente se ha poca superficie esposta.
Vedi anche: Equilibrio chimico, Mole, Prodotto di solubilità.