2.6 : Equilibri chimici e Costante di solubilità

La variazione di energia libera associata alla dissoluzione di un soluto in un litro di solvente è chiamata energia libera di una soluzione, ΔG_solution. La soluzione complessiva ΔG_solution è espressa come il bilancio della ΔG_{interaction_} rispetto all'energia libera sempre favorevole della miscelazione, ΔG_mixing. La formazione della soluzione è favorevole se ΔG_solution è inferiore a zero, mentre è sfavorevole se ΔG_solution è maggiore di zero. In breve, affinché si formi una soluzione e avvenga la completa dissoluzione, la variazione di energia di Gibbs deve essere negativa. La quantità di soluzione di un soluto in un solvente è regolata dall'intensità delle forze intermolecolari tra i componenti. Questa proprietà di dissoluzione è chiamata solubilità.

Oltre all'energia libera della miscelazione, anche le interazioni non covalenti contribuiscono alla formazione della soluzione. Le sostanze che formano legami a idrogeno sono chiamate sostanze polari. In tali casi, le attrazioni dipolo-dipolo delle particelle di soluto con le particelle di solvente sono forti quanto quelle tra le molecole di un soluto o solvente puro. Quindi, i due tipi di molecole si mescolano facilmente. Allo stesso modo, i liquidi non polari sono miscibili tra loro perché non vi è alcuna differenza apprezzabile nella forza delle attrazioni intermolecolari soluto-soluto, solvente-solvente e soluto-solvente. Se una coppia soluto-solvente ha attrazioni intermolecolari simili a quelle di un liquido puro, la ΔG_interaction è trascurabile. La soluzione complessiva ΔG_solution è uguale a ΔG_mixing e il soluto si dissolve completamente nel solvente. Tuttavia, se vengono miscelate due sostanze significativamente diverse, la probabilità di formazione di una soluzione dipende dall'equilibrio tra ΔG_interaction e ΔG_mixing. Esse possono formare una soluzione anche se la ΔG_interaction è positiva, purché non sia troppo alta.