¿Por qué el CaSO4 (sulfato de calcio) no es soluble en agua caliente sino soluble en agua fría?

El fenómeno puede explicarse entendiendo que ciertos compuestos como CaSO4, cuando se disuelven en agua, son de naturaleza exotérmica. Esto significa que el calor generado durante el proceso de disolución es mayor que el calor requerido para romper los enlaces sólidos. En tal escenario, si aumentamos la temperatura, el equilibrio se moverá hacia esa dirección, lo que favorece una disminución de la temperatura o, digamos, una que haga que el sistema sea más endotérmico. Esto se logra al disolver menos el compuesto, por lo que el calor generado es menor.

Así, al aumentar la temperatura, la solubilidad disminuye y, por lo tanto, la solubilidad es mucho mayor en agua fría que en agua caliente. Este es un fenómeno relativamente raro. También se observa en sulfato de sodio.

Si la explicación es difícil de entender, aquí hay otra forma de entenderla. Encontré esto en un sitio en particular.
Considere una reacción exotérmica (el calor está esencialmente en el lado del producto con los iones disociados). El aumento de la temperatura provoca una tensión en el lado del producto por el calor adicional. El principio de Le chateliers establece que el sistema se desplaza hacia el lado reactivo para aliviar el estrés. Al desplazarse hacia el lado reactivo, se disocia menos del sólido, lo que conduce a una disminución de la solubilidad con la temperatura.

El calor producido por una reacción aumentará la energía libre y aumentará su disolución (deltaG = deltaH-T (deltaS). Aunque en este caso particular la entropía de disolución (deltaS) es negativa a medida que las moléculas de agua se organizan más alrededor del calcio e iones de sulfato, que los iones de calcio y sulfato cuando formaban parte de un sólido. Lo que estamos buscando aquí es un deltaG negativo (ya que esto indica que nuestra reacción es favorecida), así como otros han dicho, el deltaH ( la entalpía o calor de reacción) es negativa (exotérmica, libera calor) y el deltaS es negativo (como se estableció anteriormente), podemos ver que a medida que baja la temperatura, el término T (deltaS) se vuelve más y más pequeño, haciendo que nuestro deltaG ¡más y más negativo! En otras palabras, ¡hacer que la disolución de sulfato de calcio sea cada vez más favorable! … así que una temperatura más baja = una mayor solubilidad

CaSO4 es una sal de base débil y ácido fuerte. Así se someten a hidrólisis neta en la disolución. Ahora el proceso está siendo exotérmico tendría una constante de equilibrio más alta a una temperatura más baja. Por lo tanto, tiene una mayor solubilidad en temperaturas más bajas.

NOTA: LAS SALES DE BASE DÉBIL Y ÁCIDO FUERTE Y BASE FUERTE Y ÁCIDOS DÉBILES SON DE FORMA HIGOSCÓPICA.

CaSO4 + 2 H2O ——-> H2S + Ca2 + + 2OH- + 2O2

2CaSO4 + 2 H2O ——-> 2SO2 + Ca2 + 4OH- + O2

La relación H2S / SO4 en la solución depende en gran medida de la fugacidad de oxígeno.

para más detalles
REVISTA DE PETROLOGÍA 2005, 46, 4, 701–716.