Estaba yo tranquilamente haciéndome preguntas de Zenón, tomando un café, y se me pasó esta por la cabeza:
Tenemos una solución, con su solvente y su soluto. Saturamos la disolución. Aumentamos la temperatura, ¿puedo añadir más soluto sin que precipite? Es decir: ¿la saturación depende de la temperatura?
No tengo demasiada idea de química y sería interesante una explicación. ¡Gracias por vuestra ayuda!
#1 Si, la saturación depende de la temperatura, pero ésta tan solo aumenta hasta un máximo. Esto depende de numerosos factores, entre ellos el soluto y el solvente.
Ejemplo:
PD: Entre tanto, hay un hilo para hacer preguntsas de este tipo
http://www.mediavida.com/foro/ciencia/explain-like-im-five-respuestas-sencillas-preguntas-548995
Piensa en un bote de colacao/nesquick
Con leche fria disuelve peor y menos, pero caliente puedes echar el bote entero si quieres
#2 Me parece bien que haga la pregunta aquí. De hecho, creo que vamos a empezar a pasar de esos "hilos generales".
Interesante cuestión, por cierto! Aportaría mi granito de arena, pero desgraciadamente no tengo ni flapa de química.
Es como el colacao y los grumos no?
Frío no está disuelto pero si lo calientas sí y tienes que echar más para que vuelvan a salir grumos.
Nuse no soy 100quimico
Supongo que tendrá que ver con la energía libre de Gibbs (de ahí la dependencia con T) requerida en la nucleación y, por tanto, para que comience a cristalizar.
Lo suelto como primera idea que se me ocurre, pero la verdad que nunca me lo había planteado. Si te parece algo lógico podemos desarrollar un poco la idea que he puesto y a ver donde llegamos.
#5 Vale, entonces imaginate que tienes el bol de cacao, que te l has preparado a temperatura ambiente. Rascas con la cuchara para ver si tiene grumos y te encuentras con que sí. Como no te gustan, decides meterlo al microondas, puesto que al calentar admite más cacao. El resultado tras remover un poco es que los grumos que antes no absorbió ahora se disolvieron
Y si el ejemplo del cacao no te gusta piensa en el punto de rocío de las madrugadas: dependiendo de la presión y temperatura precipita más o menos agua
No tiene un límite por así decirlo, la solubilidad de un soluto en un disolvente
aumenta con la temperatura, y su límite será el punto en el cual el disolvente llege a su punto de ebullición. Por eso la tabla de #2 que llega a 100 grados.
Edit: excepto algún compuesto solido que se comporta al revés, o los gases.
#3 el nesquick se disuelve a la perfección también en leche fría 
Factores que afectan la Solubilidad:
Superficie de contacto: al aumentar la superficie de contacto del soluto, la cual se favorece por pulverización del mismo, con el solvente, las interacciones soluto-solvente aumentarán y el cuerpo se disuelve con mayor rapidez.
Grado de agitación: al disolverse el sólido, las partículas del mismo deben difundirse por toda la masa del solvente. Este proceso es lento y alrededor del cristal se forma una capa de disolución muy concentrada que dificulta la continuación del proceso; al agitar la solución se logra la separación de la capa y nuevas moléculas de solvente alcanzan la superficie del sólido.
Temperatura: la temperatura afecta la rapidez y grado de solubilidad. Al aumentar la temperatura se favorece el movimiento de las moléculas en solución y con ello su rápida difusión. Además, una temperatura elevada hace que la energía de las partículas del sólido, moléculas o iones sea alta y puedan abandonar con facilidad la superficie, disolviéndose.
Presión: Los cambios de presión ordinarios no tienen mayor efecto en la solubilidad de los líquidos y de sólidos. La solubilidad de gases es directamente proporcional a la presión. Como ejemplo imagina que se abre una botella de una bebida carbonatada, el líquido burbujeante puede derramarse del recipiente. Las bebidas carbonatadas se embotellan bajo una presión que es un poco mayor de una atmósfera, lo que hace aumentar la solubilidad del CO2 gaseoso. Una vez que se abre el recipiente, la presión desciende de inmediato hasta la presión atmosférica y disminuye la solubilidad del gas. Al escapar burbujas de gas de la solución, parte del líquido puede derramarse del recipiente.
Naturaleza del soluto y del solvente: Los procesos de disolución son complejos y difíciles de explicar. El fenómeno esencial de todo proceso de disolución es que la mezcla de sustancias diferentes da lugar a varias fuerzas de atracción y repulsión cuyo resultado es la solución.La solubilidad de un soluto en particular depende de la atracción relativa entre las partículas en las sustancias puras y las partículas en solución.
He copypasteado para dar una versión más técnica, si bien conocía que factores como temperatura, superficie, presión y agitabilidad influyen claramente.
A ver, el punto de saturación de un soluto en un disolvente viene determinado por la temperatura. Al aumentarla, las interacciones entre el sólido disminuye porque aumenta la energía interna, haciéndose los enlaces más débiles, y además aumenta la velocidad de las partículas del disolvente, haciendo que el este tenga una mayor facilidad para "desgranar el soluto" para que lo entiendas.
Imagina un vaso de agua saturado de sal, al calentar el agua las moléculas se moverán más deprisa haciendo que choquen más violentamente contra la sal no disuelta, y romperan más fácilmente la red que forman el sodio y el cloro. Además, la unión entre el sodio y el cloro será más debil por aumentar la temperatura.
No sé si es 100% verídico lo que he dicho pero más o menos es como funciona.
#2ertuti:pero ésta tan solo aumenta hasta un máximo
Entiendo que lo que tiene máximo es la temperatura, puede aumentar hasta que se evapora el solvente, ¿verdad?
#1 No sé si te refieres a la solvatación, creo que es lo que buscas para explicarlo. La saturación depende de la temperatura porque para que se produzca la solvatación se tienen que romper las atracciones que se forman en el soluto, y que de ésta manera se asocien con el solvente; y si aumentas temperatura requiere menos energía.
Todo ésto con mis conocimientos de 2º bach, no os fiéis al 100% se hace lo que se puede jaja
#9 Estaría guay que tiraras por la energía libre de Gibbs, si se me ocurre algo lo pongo
#9 Puede ser que tengas razón. Pero establezcamos que estamos en el equilibrio. La entalpía libre, que si no me confundo se asocia al cambio de fase, no importa cuando la solución está saturada (?)
#10 aunque me gusta el colacao y el rocío, supongamos unas condiciones isobáricas. Creo que tus ejemplos son demasiado complejos.
#11 todo tiene un límite en esta vida, hasta la vida misma. Justamente lo que importa es el proceso. En este caso mi pregunta es si en el proceso la temperatura afecta (curva de saturación) o no (punto de saturación constante) y por qué.
#12 genial, entiendo que haya curvas de saturación, ¿pero cuál es la causa? Cuando concibo una solución saturada lo hago de la forma en la que cada molécula de la solución ya está asociada al máximo de soluto con el que puede interactuar. Al subir la temperatura aparentemente se le permite interactuar con más soluto a tal molécula. ¿Por qué?, ¿cómo?
Puede que la clave esté en lo que pastea #13:
#13eXtreM3:Temperatura: la temperatura afecta la rapidez y grado de solubilidad. Al aumentar la temperatura se favorece el movimiento de las moléculas en solución y con ello su rápida difusión. Además, una temperatura elevada hace que la energía de las partículas del sólido, moléculas o iones sea alta y puedan abandonar con facilidad la superficie, disolviéndose.
Creo que habría que tirar del hilo. Tal como indica #14
#14Zaryei:Al aumentarla [la temperatura], las interacciones entre el sólido disminuye porque aumenta la energía interna, haciéndose los enlaces más débiles, y además aumenta la velocidad de las partículas del disolvente, haciendo que el este tenga una mayor facilidad para "desgranar el soluto"
Con esto que dices, vuelvo a preguntar lo que he puesto un poco más arriba en este comentario:
Cuando concibo una solución saturada lo hago de la forma en la que cada molécula de la solución ya está asociada al máximo de soluto con el que puede interactuar. Al subir la temperatura aparentemente se le permite interactuar con más soluto a tal molécula. ¿Por qué?, ¿cómo?
¿Podemos ir un poco más a fondo?
Enlazando con lo que pone #15 acerca de la solvantación: «A mayor tamaño del ion de soluto, más moléculas de solvente son capaces de rodearlo, y más solvatado se encuentra el ion». El punto es que nuestros iones de soluto no varían su tamaño al calentar la solución, ¿o sí?
Para con el ejemplo que pone #14, tengo una duda. Él dice:
#14Zaryei:Imagina un vaso de agua saturado de sal, al calentar el agua las moléculas se moverán más deprisa haciendo que choquen más violentamente contra la sal no disuelta, y romperan más fácilmente la red que forman el sodio y el cloro.
Y aquí voy a dejar patente mi ignorancia en química: ¿cuando se produce una disolución, el ión de soluto, en este caso la sal, se deshace? ¿Se enlazan por separado sodios y cloros con el agua? ¿Esto es la disolución? Porque, oh supina ignorancia, yo siempre he pensado que se iba rompiendo el cristal de sal (que no el NaCL en sí) y los iones de NaCL unitarios se asociaban al agua.
Según lo que dices, #14, si evaporamos toda el agua de una disolución agua-sal, ¿los iones de sal que restarán se habrán formado espontáneamente mediante los átomos separados de Na y Cl? Holy fuck. ¿Es esto así?
¡Muchas gracias a todos por vuestros aportes!
#16 La entalpía también podríamos entenderla como las interacciones atractivas que se producen entre moléculas (creo, tampoco me hagas mucho caso xD). Como dices, en los cambios de fase hay diferentes interacciones ya que no es lo mismo la energía de las partículas en un sólido que un líquido. Además, también es lo que se conoce como calor latente.
La energía de Gibbs viene determinada por: G = H - ST (con sus deltas bien puestas)
Si estamos en el equilibrio: G = 0 y por tanto H=ST
Ahora pensemos qué significa H y S:
S: Lo entenderemos como el nivel de "orden" (y que me perdonen los puritanos). Cuanto más grande, más orden.
H: Interacciones entre moléculas. Cuando se crean más enlaces, se libera calor latente y se reduce la entalpía.
Si volvemos a la ecuación vemos como si aumentamos T la entapía sube y la entropía baja, se estaría favoreciendo que no precipitase.
Si ya entramos en ver cada término más en profundidad:
Entropía: Se estudiaría la entropía de mezcla con la ecuación de Boltzmann con todas las posibles configuraciones entre las moléculas de disolventes y soluto.
Entalpía: Se estudian las interacciones de todas las moleculas entre si, es decir, las A con las A, las B con las B y las A con las B. En esta parte aparece un parámetro importante X ( chi, ji o como se llame). Este parametro lo podemos explicar como la energía asociada a coger una molécula del tipo A y meterla rodeada de moléculas B. El valor de X determinará bastante cuanto es capaz de mezclarse la disolución. Si es negativa favorece las interacciones atractivas (se mezcla), pero si es positiva favorece que ambos compuestos se separen (o tiendan a separarse). La ecuación que lo determina creo que es: X=(z/2kT)(2Eab-Eaa-Ebb) donde z es el número de vecinos próximos. Vemos que si T sube, X baja y tendería a una mayor mezcla.
Hasta aquí tenemos la explicación de la ecuación de la energía de Gibbs con sus términos e influencias. Ahora vemos por qué va a separarse o no. El sistema busca su mínima energía, siempre. Todo lo descrito hasta ahora es muy bonito pero no termina de tener en cuenta las fluctuaciones que puede tener el sistema. Muchas veces serán estas fluctuaciones las que comiencen un cambio de fase, hasta pequeñisimas fluctuaciones térmicas de las moléculas.
Podemos hacer diferentes representaciones y quizá la más destacada es la fracción de volumen (lo que usamos para calcular la entropía) respecto de X. Se obtiene haciendo la primera y segunda derivada de la energía de gibb que nos ha resultado. Nos saldrán dos curvas, de las cuales se pueden diferenciar tres regiones: estable, metastable e inestable.
De la segunda derivada de la energía de Gibbs podemos sacar más información: si es negativa estaríamos en la región inestable en la que una simple fluctuación térmica puede comenzar el proceso, pero creo que este no es el caso. En cambio, si es positiva hace falta algo más que una fluctuación térmica, hay que superar una barrera energética para que el proceso de nucleación comience.
Intentando resumir un poco todo. Al final el sistema va a tener una cinética propia. Según sus condiciones habrá zonas estables o inestable, o incluso metastables que hará que el soluto pueda precipitar o no siendo un proceso muy dependiente de la temperatura, y todo esto viene determinado al final en cómo se relacionan las moléculas entre sí que, unido a un medio con unas condiciones, determina si precipa o no.
Siento el tocho y si hay algún error (que habrá muchísimos), mi memoria y yo nos llevamos mal.
#16 hombre, yo creo que el tamaño no aumenta al calentarse. Sin embargo, me imagino que al calentarse la mezcla, el soluto entra ahí en una fase de éxtasis la cual permite asociarse en mayor numero con su solvente... Puede que no suene muy científico, pero unido a lo anterior cobra más sentido
En cuanto a lo de la sal, según creo recordar se eazan con agua cada uno por su lado, y a la segunda pregunta yo diría que sí, aunque más que espontáneamente lo veo como algo más progresivo.
Se me ha olvidado toda la química despues de hacer la selectividad, por suerte tengo un semestre jajaja
Disculpad por las burradas, quiero colaborar
