SolubilidadLa solubilidad es una medida de la capacidad de una determinada sustancia para disolverse en otra. Puede expresarse en moles por litro, en gramos por litro, o en porcentaje de soluto; en algunas condiciones se puede sobrepasarla, denominndose a estas soluciones sobresaturadas.El trmino solubilidad se utiliza tanto para designar al fenmeno cualitativo del proceso de disolucin como para expresar cuantitativamente la concentracin de las soluciones. La solubilidad de una sustancia depende de la naturaleza del disolvente y del soluto, as como de la temperatura y la presin del sistema, es decir, de la tendencia del sistema a alcanzar el valor mximo de entropaDisolucinDisoluciones, en qumica, mezclas homogneas de dos o ms sustancias. La sustancia presente en mayor cantidad suele recibir el nombre de disolvente, y a la de menor cantidad se le llama soluto y es la sustancia disuelta. El soluto puede ser un gas, un lquido o un slido, y el disolvente puede ser tambin un gas, un lquido o un slido.Solubilidad y Calor

Cuando se disuelve NaOH en agua, se desprende energa en forma de calor1. Este hecho experimental lo hemos podido constatar en el laboratorio. En general, todo proceso de disolucin lleva asociado un valor de energa (calor) que puede liberarse en el proceso, ocasionando un aumento de la temperatura.Tambin podra absorberse; en este caso provocara una disminucin.Cuando la disolucin tiene lugar en condiciones de presin constante, a esa energa absorbida o liberada, se la denomina calor de disolucin o entalpa de disolucin,

Solubilidad, temperatura y Hdisolucin:La relacin matemtica que existe entre la solubilidad y la temperatura, quedaReflejada en una funcin que engloba a la entalpa de disolucin:

dlns = Hdisolucin dT RT2

DONDE

s = solubilidadT = temperaturaR = constante de los gases ideales

Integrando y suponiendo que Hdisolucin es un valor constante que no depende de la Temperatura, se llega a:

lns = -Hdisolucin ( 1 - 1 ) R T2 T1 es fcil distinguir entre soluto y disolvente ya que el primero est en menor proporcin. A la cantidad de soluto disuelto en una determinada cantidad de disolvente se le denomina concentracin.Puesto que la cantidad de sal (soluto) en el agua (disolvente) es poca, decimos que la disolucin es diluida. Si echamos una cucharada ms de sal y volvemos a agitar, la disolucin se dice que est concentrada, porque hay mucha cantidad de soluto. Si volvemos a echar otras dos cucharadas de sal, por ms que agitemos queda un resto en el fondo del vaso sin disolverse. La disolucin est ahora saturada. La concentracin de esa disolucin saturada es la solubilidad de la sal.Al calentar el agua, veremos que se disuelve ms cantidad, lo que quiere decir que la solubilidad vara con la temperatura. Normalmente los slidos, como la sal, el azcar o el bicarbonato aumentan su solubilidad con la temperatura, mientras que los gases, como el dixido de carbono o el oxgeno, la disminuyen.Por ello, cuando en el laboratorio encontramos dificultades para disolver un slido en un disolvente lquido, a veces se recurre a calentar ligeramente la disolucin. Al hacerlo, incrementamos la energa cintica de las molculas de soluto y disolvente, favoreciendo as la aparicin de un sistema homogneo.Por ejemplo, el biftalato potsico (ftalato cido de potasio) es una sustancia patrn que se emplea para valorar bases. A veces se requiere emplear disoluciones relativamente concentradas de esta sal, encontrando serios problemas para solubilizarla. En este caso, el problema se resuelve calentando un poco y agitando.De todo ello se deduce que existe una dependencia entre la solubilidad y la temperatura, que puede describirse matemticamente como:Solubilidad = f (Temperatura);Solubilidad y CalorCuando se disuelve NaOH en agua, se desprende energa en forma de calor. Este hecho experimental lo hemos podido constatar en el laboratorio (si no lo ha constatado an, lo har en breve). En general, todo proceso de disolucin lleva asociado un valor de energa (calor) que puede liberarse en el proceso, ocasionando un aumento de la temperatura. Tambin podra absorberse; en este caso provocara una disminucin.Cuando la disolucin tiene lugar en condiciones de presin constante, a esa energa absorbida o liberada, se la denomina calor de disolucin o entalpa de disolucin,DHdisolucin.Cuando durante el proceso, el sistema absorbe energa (calor) se dice que es endotrmico y viene caracterizado por un valor de DHdisolucin positivo. Cuando la energa se libera, el proceso es exotrmico y el signo de DHdisolucin es negativo.Solubilidad, temperatura y DHdisolucinLa relacin matemtica que existe entre la solubilidad y la temperatura, queda reflejada en una funcin que engloba a la entalpa de disolucin:dln s H Disolucin=2;dTRTDonde,s = solubilidad T = temperaturaR = constante de los gases idealesIntegrando y suponiendo que DHdisolucin es un valor constante que no depende de la temperatura, se llega a: H Disolucin2 H Disolucin 1 + C; dln s = dT; ln s =RTRTMtodo de ajuste por mnimos cuadrados. Regresin linealLa chicharra es un insecto hemptero del suborden de los hompteros que tiene un abdomen cnico en cuya base disponen los machos de un sistema con el cual producen un ruido estridente y montono.Recientemente, cientficos espaoles han descubierto que la frecuencia de su canto establece una relacin lineal con la temperatura. Es decir, cuanto mayor es la temperatura, tanto mayor es la frecuencia de su canto. Por el contrario, cuando la temperatura disminuye tambin lo hace el nmero de chirridos. Lo interesante de esta conclusin es que si contamos el nmero de chirridos por unidad de tiempo podremos conocer, con un nivel de precisin aceptable, la temperatura ambiente.Matemticamente una lnea recta queda definida por la expresin,Y = A + BXDonde Y representa los valores mostrados en el eje vertical (ordenada). En el ejemplo anterior la variable Y representa la frecuencia de chirridos. La variable X corresponde con el eje horizontal (abscisa) y en el ejemplo sera la temperatura.Los parmetros A y B (distngase parmetro de variable), son los que definen inequvocamente a la recta, es decir, dos rectas son diferentes o dicho de otro modo, dos relaciones lineales son distintas, si difieren en el valor de alguno de estos dos parmetros.A es el trmino independiente, denominado ordenada en el origen y corresponde con el valor de Y cuando X vale cero. B es la pendiente. Informa sobre la inclinacin de la recta y corresponde con la tangente del ngulo que forma con la horizontal. Cuando se trata de una recta horizontal B vale cero y cuando es vertical, no est definido.Existen infinidad de funciones matemticas aparte de sta, sin embargo, todas las dems son incapaces de reproducir con exactitud el trazado de una recta. Por esto y porque la relacin lineal queda totalmente definida con slo dos parmetros, en el mundo de la investigacin se busca con cierta ansiedad relacionar las variables estudiadas con una funcin lineal. De alguna manera constituye la mejor forma de simplificar el comportamiento de la naturaleza.Pero, en la investigacin sobre el canto de la chicharra, cmo se encontr la relacin lineal? La metodologa es sencilla. Un seor se dedica a someter a la chicharra a ambientes a distinta temperatura controlada y a contar el nmero de chirridos por unidad de tiempo.La representacin grfica de los datos recopilados podra ser parecida a la que aparece en la figura 2. A simple vista se observa que los puntos se distribuyen ms o menos alrededor de una recta imaginaria y es aqu donde debemos aplicar un mtodo para encontrar los parmetros A y B de esta recta: el mtodo de ajuste por mnimos cuadrados o mtodo de regresin lineal.El mtodo consiste en calcular la distancia ms corta entre cada punto y la recta hipottica que se busca. La recta ms representativa es la que hace mnima estas distancias elevadas al cuadrado. El desarrollo del mtodo da como resultado las siguientes expresiones para A y B:Y = A+BX;B= (xx)(y2 y) = nxy2x2y;(xx)nx (x)A= yBx = yBx ;nr=nxyxy;{nx2 (x)2}{ny2 (y)2 }Donde n es el nmero de pares de datos disponible y r es el coeficiente de regresin; un valor que nos indica si los datos se ajustan bien o no a una recta. Es importante entender esto ltimo. La aplicacin del mtodo de mnimos cuadrados SIEMPRE da como resultado una recta, sin embargo eso no quiere decir que los datos se ajusten bien a una relacin lineal.El valor de r est comprendido entre 1 y +1. Cuanto ms prximo sea a cualquiera de estos valores, ms ajustada es la distribucin de los datos a una relacin lineal. Pero si r vale cero o un valor prximo, entonces debemos descartar la existencia de una relacin lineal.Aplicacin del mtodo de ajuste por mnimos cuadrados al clculo del calor de disolucin DHDisolucinLa expresin que relaciona la solubilidad con la temperatura esHDisolucin 1 +C;lns=RTObsrvese que las variables que ah aparecen se pueden asociar con los parmetros caractersticos de una distribucin lineal.CTRHsDisolucion+=1ln Y = A + BX

Si representamos en el eje horizontal la variable y en el eje vertical la variable dada T por ln s, si el coeficiente de regresin r, es cercano a 1 a 1, entonces la pendiente de esaHDisolucinrecta ser .REn definitiva, calculando la pendiente de la recta de ajuste a los datos experimentales que se obtendrn en esta prctica, podremos calcular el valor de DHDisolucin.

RESULTADOS EXPERIMENTALES5.1.- Datos referidos a la factorizacin de la disolucin de NaOH 0.1 M

Masa pesada de biftalato (gr)VNaOH (ml)MNaOH

5.2.- Tabla de resultados

Volumenvalorado (/ml)Moles de cido benzoicoMasa de cido benzoico (/gr)Solubilidad(g/l)

Muestra 1 (25C)

Muestra 2 (35C)

Muestra 3 (40C)

Muestra 4 (50C)

5.3.- Tabla de datos para la representacin grfica.

T (/C)T (/K)Solubilidad (g/l)ln s1 / T (/K-1)

25

35

40

50

5.4.- Datos derivados del anlisis de regresin lineal

Ordenada en el origen:Pendiente:Coeficiente de regresin:

DHDisolucin:

Bibliografa Palmer, W. G. "Qumica Fsica Experimental". EUDEBA, Buenos Aires, 1966Burmistrova, O.A., "Prcticas de Qumica Fsica", Editorial MIR, MoscR. Chang, "Qumica", McGraw-Hill. 4 Edicin. Mxico, 1992, pp. 1052.T. L. Brown, H. E. Le Way y B. E. Bursten. "Qumica La ciencia central", 5. Edicin, Editorial Prentice-Hall Hispanoamericana S.A., Mxico, 1992, pp. 1159.Zarco, R. E. "Seguridad en laboratorios", Ed. Trillas, Mxico, 1990, pp. 146."The Merck Index", 8a. Stecher, P.G., Merck Co., Inc., Rahway, N.J., USA., 1968.J.W. Dawson, "Manual de Laboratorio de Qumica", Ed. Interamericana, Mxico, 1980.George Hess, "Qumica General Experimental", Edit. CECSA, Espaa, 1982.P. W. Atkins. "Qumica Molculas, materia, cambio", Edit. Omega. Barcelona, 1998, pp. 910Langes Handbook, Pg. 9-25, Tabla 9 - 1.