1. Che cos'è una soluzione?

In chimica, una soluzione è una miscela omogenea di due o più sostanze. La sostanza presente in maggiore quantità prende il nome di solvente, mentre la sostanza (o le sostanze) disciolta in esso è chiamata soluto.

Il processo attraverso il quale un soluto si scioglie in un solvente per dare origine a una soluzione omogenea è definito processo di solubilizzazione (o dissoluzione).

2. Le tre fasi energetiche del processo di dissoluzione

Dal punto di vista termodinamico, la dissoluzione di un soluto in un solvente può essere vista come la somma di tre contributi energetici successivi:

1. Separazione delle particelle di soluto ($\Delta H_1 > 0$): Richiede energia per vincere le forze di attrazione che tengono unite le particelle del soluto tra loro (processo endotermico).
2. Separazione delle molecole di solvente ($\Delta H_2 > 0$): Richiede energia per allontanare temporaneamente le molecole di solvente le une dalle altre per fare spazio al soluto (processo endotermico).
3. Interazione soluto-solvente o solvatazione ($\Delta H_3 < 0$): Libera energia quando le molecole di solvente circondano e attraggono le particelle di soluto (processo esotermico). Se il solvente è l'acqua, questo fenomeno specifico si chiama idratazione.

3. La regola generale: "Il simile scioglie il simile"

Una delle regole empiriche fondamentali della chimica è che i solventi polari sciolgono soluti polari o ionici, mentre i solventi apolari sciolgono soluti apolari.

• Composti ionici in acqua: L'acqua ($\text{H}_2\text{O}$) è una molecola fortemente polare. Quando un sale come il cloruro di sodio ($\text{NaCl}$) viene immerso in acqua, le estremità positive delle molecole d'acqua attraggono gli ioni cloro ($\text{Cl}^-$) e le estremità negative attraggono gli ioni sodio ($\text{Na}^+$), strappandoli dal reticolo cristallino e circondandoli (solvatazione).
• Sostanze apolari: Sostanze come l'olio o i grassi (apolari) non si sciolgono in acqua perché le forze di attrazione tra le molecole d'acqua sono molto più forti delle deboli interazioni che si potrebbero instaurare con le molecole apolari. Essi si sciolgono invece in solventi organici apolari (es. esano o trielina).

4. Fattori che influenzano la solubilità

La solubilità rappresenta la massima quantità di soluto che può sciogliersi in una determinata quantità di solvente a una data temperatura, formando una soluzione satura. I fattori principali che la influenzano sono:

• Natura chimica di soluto e solvente: Come visto, la somiglianza nella polarità determina la capacità di miscelazione.
• Temperatura:
  • Per la maggior parte dei solidi in acqua, l'aumento della temperatura aumenta la solubilità (processo endotermico).
  • Per i gas in acqua, l'aumento della temperatura diminuisce la solubilità (le molecole gassose acquistano energia cinetica e tendono a liberarsi nell'atmosfera).
• Pressione (per i gas): Secondo la legge di Henry, la solubilità di un gas in un liquido è direttamente proporzionale alla pressione parziale del gas sopra la soluzione (es. le bevande gassate sigillate sotto pressione).

5. Tabella riassuntiva dei tipi di soluzioni