¿Cuál es la diferencia entre sustancias solubles e insolubles?

Una sustancia es soluble si la energía libre de la solución es menor que la energía libre de la sustancia más el disolvente puro. Entonces, por ejemplo, el cloruro de sodio es soluble en agua porque una solución de cloruro de sodio acuoso tiene menos energía libre que el cloruro de sodio sólido más agua. ¿Qué significa esto? Bueno, la energía libre está compuesta de dos partes, una parte de entropía y una parte de entalpía. La parte de entropía (más o menos, desorden), casi siempre favorece la formación de una solución, porque las soluciones siempre son más desordenadas que los compuestos puros. Sin embargo, la parte de la entalpía es la energía de romper los enlaces (de los compuestos puros) y formar enlaces en la solución. En el caso del cloruro de sodio, los enlaces iónicos son bastante débiles, mientras que el enlace entre los iones y las moléculas de agua es relativamente fuerte. Por lo tanto, el cambio de entalpía favorece la formación de una solución. Por otro lado, el cuarzo no es soluble porque, aunque la entropía favorecería una solución, el costo energético de romper los enlaces Si-O es demasiado en comparación con la energía de solvatar los iones en el agua. Entonces, la diferencia entre un compuesto soluble e insoluble, generalmente se reduce a la pregunta de si los enlaces en el compuesto son débiles o fuertes en comparación con los enlaces que se formarían en la solución.