Solubilità dei gas nei liquidi
La solubilità di un gas in un liquido dipende dalla loro rispettiva natura, dalla temperatura e dalle pressioni parziali: la solubilità diminuisce all’aumentare della temperatura, e cresce all’aumentare della pressione (legge di Henry).
La legge di Henry è rigorosamente valida solo in condizioni di estrema diluizione, e perde validità in soluzioni concentrate, dove intervengono interazioni tra molecole di soluto. Essa è valida, inoltre, anche quando sono presenti più gas in soluzione. Se invece il gas interagisce chimicamente con il solvente, la dipendenza della solubilità dalla pressione è più complessa e non esprimibile con una legge generale.
Data la natura delle interazioni tra particelle molecolari e del continuo movimento disordinato, le particelle di un gas, a causa del loro caotico movimento, vengono più frequentemente e facilmente in contatto con quelle superficiali del liquido. Inoltre, poiché non tutte le particelle del gas hanno la stessa energia cinetica, quelle con energia cinetica abbastanza bassa subiscono maggiormente l’attrazione delle particelle superficiali del liquido, rimanendo “invischiate” e disperdendosi tra esse. Tuttavia, alcune particelle di gas, possono riaffiorare e, se possiedono energia cinetica sufficiente, tornano allo stato gassoso.
A temperatura costante, il numero di particelle di gas che nell’unità di tempo sono catturate dalle particelle del liquido, cioè la velocità con cui il gas si scioglie nel liquido, dipende dal numero di urti tra le particelle del gas e quelle superficiali del liquido, ovvero dalla pressione del gas. Viceversa, il numero di particelle del gas che, disperse nel liquido, sfuggono da esso, dipende dalla loro concentrazione.
Quando la velocità di dispersione nel liquido e la velocità di ritorno allo stato gassoso sono uguali, si raggiunge l’equilibrio; la concentrazione di gas nel liquido e la pressione di gas sul liquido rimangono costanti nel tempo; in tali condizioni la soluzione del gas nel liquido si dice satura.
La solubilità dei gas nei liquidi polari, infine, diminuisce all’aumentare della forza ionica della soluzione per effetto sale (effetto osservato negli equilibri di precipitazione, consistente in un aumento della solubilità di un composto poco solubile quando a esso viene aggiunto un forte eccesso di elettrolita).