Soluzioni di gas nei liquidi

Come per qualsiasi soluzione, la solubilità di un gas in un liquido è influenzata dalle forze intermolecolari attraenti tra le specie di soluto e solvente. A differenza dei soluti solidi e liquidi, tuttavia, non vi è alcuna attrazione intermolecolare soluto-soluto da superare quando un soluto gassoso si dissolve in un solvente liquido poiché gli atomi o le molecole che compongono un gas sono molto separati e sperimentano interazioni trascurabili. Di conseguenza, le interazioni soluto-solvente sono l'unico fattore energetico che influisce sulla solubilità. Ad esempio, la solubilità in acqua dell'ossigeno è circa tre volte superiore a quella dell'elio (ci sono maggiori forze di dispersione tra l'acqua e le molecole di ossigeno più grandi) ma 100 volte inferiore alla solubilità del clorometano, CHCl₃ (le molecole di clorometano polare sperimentano l'attrazione del dipolo-dipolo per le molecole di acqua polare). Allo stesso modo, si noti che la solubilità dell'ossigeno nell'esano, C₆H₁₄, è circa 20 volte maggiore di quanto non sia in acqua perché esistono maggiori forze di dispersione tra l'ossigeno e le molecole di esano più grandi.

La temperatura è un altro fattore che influisce sulla solubilità, con la solubilità del gas che in genere diminuisce con l'aumentare della temperatura. Questa relazione inversa tra temperatura e concentrazione di gas disciolto è responsabile di uno dei principali impatti dell'inquinamento termico nelle acque naturali.

La solubilità di un soluto gassoso è influenzata anche dalla pressione parziale del soluto nel gas a cui è esposta la soluzione. La solubilità del gas aumenta con l'aumentare della pressione del gas.

Per molti soluti gassosi, la relazione tra solubilità,_gas Se pressione parziale,_gas P, è proporzionale:

dove k_H è una costante di proporzionalità che dipende dalle identità del soluto gassoso e del solvente e dalla temperatura della soluzione. Questa è una dichiarazione matematica della legge di Henry: La quantità di un gas ideale che si dissolve in un volume definito di liquido è direttamente proporzionale alla pressione del gas.

Questo testo è adattato da Openstax, Chimica 2e, Sezione 11.3: Solubilità.