6. Solubilidad

¿De qué se trata?

En el té caliente entra mucha azúcar. Cuando el vaso se enfría en la heladera, a veces aparece azúcar en el fondo. No agregaste más. El sólido “volvió”.

Eso no es un error de la cuchara. A cada temperatura, el agua acepta una cantidad máxima de cada soluto. Esa cantidad es la solubilidad. No es lo mismo que decir “está dulce” o “está concentrada”.

Ideas clave

La solubilidad es la cantidad máxima de soluto que se disuelve en una cantidad dada de solvente, a una temperatura determinada. En las curvas de esta página se expresa en gramos de soluto por cada 100 g de agua.

🔍 Lo que vemos (macroscópico)

Si agregás soluto y se disuelve todo, la solución está insaturada: todavía no llegó al máximo. Si queda sólido en el fondo y, al revolver un rato, no se disuelve más, está saturada. Ese sólido se llama cuerpo de fondo.

Una solución sobresaturada tiene más soluto disuelto del que correspondería a esa temperatura. Es inestable. A veces se prepara en caliente y se enfría sin que aparezca sólido. Un golpe o un cristalito hacen que el exceso cristalice de golpe.

Diluida y concentrada comparan dos soluciones entre sí. Insaturada y saturada comparan una solución con su límite. Una solución puede estar concentrada y, aun así, insaturada: le entra más. Una saturada de una sal poco soluble puede verse “diluida” y tener cuerpo de fondo. No son pares de opuestos. El proceso de disolver se vio en Soluciones.

⚛️ Lo que pasa con las partículas (submicroscópico)

En una saturada con cuerpo de fondo, hay partículas que se sueltan del sólido y otras que vuelven. A simple vista no cambia la cantidad de sólido. El intercambio sigue.

La temperatura mueve ese límite. En la mayoría de los sólidos, el agua caliente disuelve más: la curva sube. En los gases pasa al revés. Una gaseosa tibia pierde burbujas: el gas se disuelve menos. En un río caliente hay menos oxígeno disuelto, y eso les complica a los peces. La presión también cuenta para los gases: al abrir la gaseosa, baja la presión y el gas sale. Es cualitativo: no hay una fórmula en esta página.

✏️ Cómo lo escribimos (simbólico)

La curva es un gráfico. El eje horizontal es la temperatura, en °C. El eje vertical es la solubilidad, en g de soluto / 100 g de agua. Un punto sobre la curva es saturado. Debajo, insaturado. Encima, sobresaturado, si el soluto sigue disuelto.

Al enfriar una saturada, la solubilidad baja. La diferencia entre el valor caliente y el valor frío es el sólido que puede cristalizar, si el enfriamiento deja que aparezca.

🖼️ [IMAGEN: curva de solubilidad con tres puntos marcados. A sobre la curva (saturado), B debajo (insaturado), C arriba (sobresaturado). Ejes rotulados: temperatura (°C) y g de soluto / 100 g de agua. Una segunda curva casi horizontal para NaCl y una muy empinada para KNO₃. Nivel simbólico, con una foto chica de cuerpo de fondo al margen.]

Datos para graficar (g de soluto / 100 g de agua):

El KNO₃ cambia mucho con la temperatura. El NaCl, casi nada. Por eso no sirve decir “si caliento, cualquier cosa se disuelve más” sin mirar la sustancia. Estos valores son de referencia para leer la curva; conviene cotejarlos con la tabla que use el curso.

Cristalización

Si preparás una saturada en caliente y la enfriás, el exceso puede aparecer como cristales. Es el mismo fenómeno del té frío con azúcar en el fondo. En la industria se usa para separar un sólido de una solución.

Vocabulario

Paso a paso

Usá la tabla de arriba. Siempre es por 100 g de agua.

1. Lectura directa

¿Cuánto KNO₃ se disuelve en 100 g de agua a 60 °C?

Se lee la celda: 110 g. En 50 g de agua, la mitad: 55 g. La tabla no es “por cualquier cantidad de agua”.

2. Clasificar un punto

Se disuelven 50 g de KNO₃ en 100 g de agua a 40 °C. A 40 °C el máximo es 64 g. 50 es menor que 64: insaturada. Entran 14 g más hasta saturar.

3. Qué cristaliza al enfriar

Una solución saturada de KNO₃ en 100 g de agua está a 80 °C (169 g disueltos) y se enfría a 20 °C (máximo 32 g).

$\text{precipita} = 169\,\text{g} - 32\,\text{g} = 137\,\text{g}$

Control: el KNO₃ baja mucho; 137 g es la mayor parte. Si el resultado es mayor que lo que había disuelto, restaste al revés.

Lo que hicimos en el laboratorio

La planificación de la unidad incluye soluciones saturadas, diluidas y concentradas, y la lectura de curvas. No hay un TP de solubilidad cargado en los materiales del curso. Esta práctica es una propuesta.

En casa o en el aula, sin mechero:

1. En un vaso, agregá sal a 50 mL de agua fría hasta que quede sólido en el fondo. Anotá que quedó saturada.
2. En otro vaso, hacé lo mismo con agua tibia, no hirviendo. Compará si entró más sal antes de que quede fondo.
3. Repetí con azúcar. El azúcar suele mostrar más diferencia con la temperatura que la sal.

No hace falta probar. No uses sales de laboratorio en la cocina.

El simulador PhET “Soluciones de azúcar y sal” (Concentration o Sugar and Salt Solutions) muestra partículas, saturación y cuerpo de fondo. Sirve para separar “revuelvo” de “ya no entra más”. Aclaración: es una propuesta, no una práctica ya hecha en el curso.

Errores frecuentes

Para pensar

1. Una solución de NaCl está saturada a 20 °C. Otra de KNO₃ también. ¿Cuál de las dos cambia más si las llevás a 60 °C? Usá la tabla.
2. Queda azúcar en el fondo del té frío. Alguien dice: “si revuelvo, se disuelve”. ¿En qué caso tendría razón y en cuál no?
3. ¿Por qué una gaseosa caliente pierde gas y un té caliente acepta más azúcar? No uses la misma explicación para los dos.
4. Un punto está arriba de la curva y no hay sólido. ¿Cómo la nombrarías? ¿Qué esperás si la agitás?
5. Para cristalizar KNO₃, ¿conviene enfriar o calentar? Justificá con los números de 80 °C y 20 °C.

Autoevaluación

1. Una solución saturada se reconoce porque:

• a) Está muy oscura.
• b) Queda sólido sin disolver y ya no entra más a esa temperatura.
• c) No tiene soluto.
• d) Siempre hierve a 100 °C.

2. 50 g de KNO₃ en 100 g de agua a 40 °C. La solubilidad es 64 g / 100 g. La solución está:

• a) Saturada.
• b) Insaturada.
• c) Sobresaturada.
• d) No se puede saber sin el color.

3. Saturada de KNO₃ a 80 °C (169 g / 100 g de agua), enfriada a 40 °C (64 g). ¿Cuánto precipita, en 100 g de agua?

4. Verdadero o falso: “El NaCl de la tabla es muy sensible a la temperatura entre 20 °C y 80 °C”. Justificá.

5. Al calentar una gaseosa cerrada no, abierta sí, se ven más burbujas. Eso indica que:

• a) El gas se disuelve más en caliente.
• b) El gas se disuelve menos al subir la temperatura, y al abrir baja la presión.
• c) El azúcar del trago cristaliza.
• d) La solubilidad de los sólidos bajó.

6. Completá: diluida y concentrada ________ dos soluciones. Insaturada y saturada comparan con el ________.

7. Un estudiante lee 64 g y dice “64 % m/v”. ¿Qué confundió?

8. Revolver una saturada con cuerpo de fondo, a temperatura constante:

• a) Aumenta la solubilidad.
• b) No disuelve el cuerpo de fondo; puede apurar solo lo que aún no llegó al límite.
• c) La vuelve sobresaturada.
• d) Baja la temperatura seguro.

Resumen en 5 líneas

La solubilidad es el máximo, a una temperatura, en general en g / 100 g de agua. Insaturada, saturada y sobresaturada se definen contra ese máximo, no contra “dulce” o “aguada”. Muchos sólidos se disuelven más en caliente; los gases, menos. La curva se lee con los ejes correctos. Al enfriar, la diferencia puede cristalizar.

Para seguir

Otra propiedad de las soluciones acuosas es si son ácidas o básicas. Seguí en Ácidos, bases y pH.

Notas para el docente (no publicar)

• Fuentes: Diseño Curricular NES (solubilidad, factores, lectura de curvas; equilibrio dinámico en saturadas, solo a nivel de partículas). No hay TP cargado: la práctica casera y PhET se declaran como propuesta.
• Datos de la tabla: KNO₃ alineado con la evaluación de soluciones del curso (32, 64, 110, 169 g / 100 g a 20, 40, 60 y 80 °C). NaCl y KCl son valores escolares redondeados; verificar contra la tabla que se use en clase antes de publicar.
• Sin Kps, sin equilibrio formal y sin entalpía de disolución. El “intercambio” en la saturada se menciona en una oración, como pide el diseño, sin nombrarlo equilibrio químico con constantes.
• No se cruza con molaridad salvo el enlace de prerrequisito.