2.6 : Equilíbrio químico e de solubilidade

A mudança de energia livre associada à dissolução de um soluto em um litro de solvente é chamada de energia livre de uma solução, ΔG_solução. A ΔG_solução geral é expressa como o equilíbrio da Δ_Ginteração contra a sempre favorável energia livre de mistura, ΔG_mistura. A formação de solução é favorável se ΔG_solução for menor que zero, enquanto é desfavorável se ΔG_solução for maior que zero. Resumindo, para que uma solução se forme e ocorra uma dissolução completa, a variação da energia de Gibbs deve ser negativa. A quantidade que um soluto se dissolve em um solvente é governada pela intensidade das forças intermoleculares entre os componentes. Essa propriedade de dissolução é denominada solubilidade.

Além da energia livre de mistura, as interações não covalentes também contribuem para a formação da solução. Substâncias que formam ligações de hidrogênio são denominadas substâncias polares. Nesses casos, as atrações dipolo-dipolo das partículas de soluto com partículas de solvente são tão fortes quanto aquelas entre moléculas em um soluto ou solvente puro. Consequentemente, os dois tipos de moléculas se misturam facilmente. Da mesma forma, os líquidos apolares são miscíveis entre si porque não há diferença apreciável nas forças das atrações intermoleculares soluto-soluto, solvente-solvente e soluto-solvente. Se um par soluto e solvente tiver atrações intermoleculares semelhantes às de um líquido puro, a interação ΔG_interação é insignificante. A ΔG_solução geral é igual à ΔG_mistura, e o soluto se dissolve completamente no solvente. No entanto, se duas substâncias significativamente diferentes forem misturadas, a probabilidade de formação de solução depende do equilíbrio entre ΔG_interação e ΔG_mistura. Elas podem formar uma solução mesmo se ΔG_interação for positiva, desde que não seja muito alta.