Curve di solubilità. Esercizi, grafici, interpretazione

Le curve di solubilità sono ottenute da dati sperimentali e consentono di prevedere la solubilità di un determinato soluto in un certo solvente

In una soluzione liquido – solido la solubilità del soluto dipende dal tipo di solvente, dalla pressione, dal pH e dalla temperatura.

Per molti elettroliti l’aumento di temperatura porta all’aumento di solubilità sebbene non sia semplice poter prevedere la relazione tra la struttura di una sostanza e la sua solubilità in funzione della temperatura: molte sostanze come ad esempio il glucosio e l’acetato di sodio  mostrano un aumento notevole di solubilità all’aumentare della temperatura, per altre sostanze come  il cloruro di sodio e il solfato di potassio un aumento di temperatura ha una scarsa influenza sulla solubilità, mentre per altre sostanze come il solfato di litio potassio un aumento di temperatura porta a una diminuzione di solubilità.

In genere il solvente di riferimento è l’acqua ed è riportata in ascissa la temperatura e in ordinata la massa di soluto che si scioglie in 100 g di acqua.

Le curve di solubilità si riferiscono a una soluzione satura ovvero consentono di determinare la quantità massima di soluto che si può sciogliere in 100 g di acqua ad una determinata temperatura. Le curve di solubilità di un sale in acqua si ricavano utilizzando quantità crescenti dello stesso a diverse temperature e osservando il comportamento della soluzione

Interpretazione

I valori che si trovano al di sopra della curva rappresentano soluzioni insature ovvero soluzioni in cui si può sciogliere un’ulteriore quantità di soluto mentre quelli al di sotto della curva rappresentano soluzioni sovrassature ovvero soluzioni in cui il solvente contiene più soluto di quanto sia in grado di sciogliere per cui l’eccesso di soluto tende a separarsi dalla soluzione per formare una fase separata detta corpo di fondo. In figura vi sono le curve di solubilità di alcuni sali al variare della temperatura

Esercizi

1)      Determinare quanti grammi di KClO₃ si sciolgono in 100 g di acqua alla temperatura di 30°C

Si individua la curva relativa al soluto. Sull’asse delle ascisse ci si posiziona alla temperatura di 30°C e si traccia una perpendicolare intercettando la curva corrispondente. Si traccia una perpendicolare all’asse delle ordinate e si fa la lettura. Si rileva che circa 10 g di KClO₃ si sciolgono in 100 g di acqua.

2)      Determinare a quale temperatura si sciolgono in100 g di acqua, 130 g di KNO₃

Si individua la curva relativa al soluto. Sull’asse delle ordinate ci si posiziona a 130 e si traccia una perpendicolare fino ad intercettare la curva. Si traccia una perpendicolare all’asse delle ascisse e si fa la lettura: si rileva che la temperatura corrispondente è di 70°C.

3)      Una soluzione è preparata con  130 g di KNO₃ e 100 g di acqua alla temperatura di 70°C. Tale soluzione è raffreddata fino alla temperatura di  50°C. Determinare la quantità di KNO₃ che si presenta come corpo di fondo

Analizzando la curva di solubilità di KNO₃ alla temperatura di 70°C si nota che è stata ottenuta una soluzione satura in quanto la massima quantità di nitrato di potassio che si può sciogliere in 100 g di acqua a questa temperatura corrisponde a 130 g.

Alla temperatura di 50°C la solubilità di KNO₃ è pari a 80 g in 100 g di acqua pertanto si scioglieranno 80 g mentre la massa di sale che rimarrà indisciolta è pari a 130 – 80 = 50 g.

La quantità di KNO₃ che si presenta come corpo di fondo è pari quindi a 50 g.

4)      Determinare se alla temperatura di 30°C una soluzione contenente 70 g di NaNO₃ in 100 g di acqua è insatura, satura o sovrassatura

Dal grafico si rileva che alla temperatura di 30°C in 100 g di acqua possono essere sciolti circa 95 g di nitrato di sodio. Essendo presenti solo 70 g la soluzione è insatura. Quindi  possono essere aggiunti altri 95 – 70 = 25 g di NaNO₃ prima che si giunga alla saturazione

5)      Determinare se alla temperatura di 80°C una soluzione contenente 60 g di KCl in 100 g di acqua è insatura, satura o sovrassatura

Poiché alla temperatura di 80°C la massima quantità di KCl che può essere sciolta in 100 g di acqua è pari a 50 g la soluzione è sovrassatura e presenta 60 – 50 = 10 g di corpo di fondo