¿Cuál es la razón por la cual el sulfato de potasio es soluble en agua?

La respuesta de Carl Hollansworth es básicamente correcta, y es la que se da en los textos de química de primer año. Solo lo abordaré desde un ángulo ligeramente diferente.

Los químicos físicos hablan de las “fuerzas impulsoras” para la solución, donde “fuerza” se entiende como potencial termodinámico. Uno de estos es siempre la entropía de la mezcla. Es la misma “fuerza” que hace que dos gases formen una mezcla aleatoria a temperaturas normales. Si no fuera por este factor entrópico, los gases se mezclarían si las fuerzas intermoleculares entre un tipo de molécula fueran ligeramente mayores que las fuerzas entre el otro.

Cuando una sal se pone en agua, dos factores favorecen la solución: la entropía de la mezcla y la interacción de los iones con el disolvente polar. Los factores que impiden la solución son las fuertes interacciones de los iones en el cristal y la preferencia de las moléculas de agua entre sí en lugar del soluto.

Sabemos que algunas sales son solubles en agua y otras no. Ver tabla:

Recibimos un sinfín de preguntas sobre Quora sobre la solubilidad de compuestos polares o iónicos específicos. Siempre es fácil racionalizar después del hecho los resultados del experimento diciendo, por ejemplo, que la interacción con el solvente es más fuerte que la fuerza de las interacciones en el cristal. Pero esto es casi una tautología. Es una respuesta no informativa. No explica por qué una cosa es soluble y la otra no.

¿Por qué el cloruro de sodio es muy soluble en agua pero el cloruro de plata es casi insoluble? ¿Cómo se explica la tabla de arriba? Esa es la pregunta!

No se la respuesta. Necesitamos un químico inorgánico que nos ayude.

La razón principal es porque el sulfato de potasio es una molécula iónica y la mayoría de las moléculas iónicas son solubles en agua. Esto se debe a los dipolos y la alta polaridad de las sustancias iónicas. Sin embargo, no todas las sustancias iónicas son solubles en agua, porque se retienen con tanta fuerza que el agua no puede separarlas.

Mira esta pregunta donde mi respuesta va más en profundidad:

La respuesta de Samuel J. Fogarty a ¿Cuál es el significado de la regla “como disolver como” en química?

La entalpía requerida para romper las atracciones de iones de iones en K2SO4 agregada a la entalpía para separar las moléculas de agua (enlaces de hidrógeno y atracciones dipolo-dipolo) es menor o igual que la entalpía recuperada cuando se forman atracciones de ion-dipolo.

En estos casos, un aumento en la entropía impulsa la disolución, lo que se puede considerar como la mezcla o la creación de muchas más formas de organizar la energía que con K2SO4 puro y agua pura.

Deseo agregar algunos razonamientos a la respuesta de Samuel J. Fogarty sin negar sus consideraciones. No tengo la intención de hacer eso. Señalaré algunos temas menores para profundizar la discusión.

De hecho, cada compuesto iónico es soluble en un solvente muy polar como el agua. Pero la razón es que el solvente polar puede separar eficientemente las cargas que, sin la presencia del solvente polar, de lo contrario continuarían cerca el uno del otro debido a la atracción electrostática.

La presencia de tales solventes permite que las partículas cargadas eléctricamente (iones) estén cerca unas de otras sin detectar tanto campo eléctrico, ya que las moléculas polares de solvente (agua en los encabezados de las preguntas) tienen una separación polar de las cargas, lo que hace que un campo eléctrico contra el externo (en este caso, generado localmente por los iones que los rodean. Vea la figura a continuación:

figura tomada de http: //hyperphysics.phy-astr.gsu

Esta imagen muestra moléculas dieléctricas alineadas contra el campo eléctrico externo, por lo que el campo eléctrico resultante será más pequeño que el campo externo, debido a la oposición del campo generado por las moléculas. Esto se aplica con cierto parecido a lo que ocurre con las moléculas de agua y los iones.

Entonces, los solventes polares tienen un alto valor distintivo de una propiedad macroscópica, la constante dieléctrica , cuál es el reflejo de una propiedad microscópica, es decir, el momento dipolar de una molécula. Están algo relacionados. De hecho, el momento dipolar será pontual, mientras que la constante dieléctrica será un valor medio sobre la multitud de moléculas extendidas tanto en el espacio como en el tiempo.


Dieléctricos

https://ocw.mit.edu/courses/elec

¿Cómo pueden disolverse los compuestos iónicos en agua? El | Socrático