Solubilidad

Solubilidad.
Un compuesto químico será un disolvente para otro material si las moléculas de los materiales son compatibles; es decir, ellos pueden coexistir a escala molecular y no hay tendencia a separarse. Este hecho, no indica a que velocidad tiene lugar, ya que esto dependerá de otras consideraciones adicionales, tales como el tamaño molecular del soluto y la temperatura.
Las moléculas de dosespecies diferentes podrán coexistir si la fuerza de atracción entre las diferentes moléculas es mayor que las fuerzas de atracción entre moléculas similares.
* Hay compatibilidad si F(AB) ≥ F(BB) y F(AB) ≥ F(AA) , para las dos moléculas A y B.
* No Hay compatibilidad si F(AA) o F(BB) ≥ F(AB)
El calor latente de vaporización L:
El valor de L-RT ( la energía de vaporización) es unparámetro que no se espera que tenga un gran efecto en la fuerza de atracción entre dos moléculas diferentes. Más importante será el término , la densidad de energía cohesiva, donde M es masa molecular.
Más comúnmente se emplea la “raíz cuadrada de la densidad de energía cohesiva” ≡ PARÁMETRO DE SOLUBILIDAD, δ:
δ = en [cal/cm3]1/2 o [MPa]1/2

Determinación del parámetro de solubilidad.
La topología delpolímero es muy importante en la determinación de su solubilidad. Los polímeros reticulados no se disuelven, únicamente se hinchan si es que llegan a interaccionar con el disolvente. Sin embargo la ausencia de solubilidad no implica una reticulación. Otros factores pueden dar origen a fuerzas intermoleculares suficientemente altas para impedir la solubilidad. La existencia de cristalinidad es unejemplo común. Muchos polímeros cristalinos, particularmente los no polares, no se disuelven excepto a temperaturas próximas a sus puntos de fusión cristalinos.
La cantidad δ es la raíz cuadrada de la densidad de energía cohesiva o para moléculas pequeñas, la energía de vaporización por unidad de volumen. La cantidad δ se conoce como parámetro de solubilidad.
Varios métodos han sido revisados porBarrell para la determinación del parámetro de solubilidad y son dos los que se emplean particularmente:
1. A partir del calor de vaporización.
2. A partir de la fórmula estructural.

A partir del calor de vaporización:
Se ha definido el parámetro de solubilidad: |
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Donde: δ = parámetro de solubilidad.
ΔE = energía de vaporización.
V = volumen molar.
ΔH = calor latente de vaporización.
R =constante de los gases.
T = temperatura.
M = masa molecular.
D = densidad.
A 25°, ΔE25= ΔH25 – 592 (unidades cgs).
Desafortunadamente los valores de ΔH a temperaturas tan bajas no están disponibles y tienen que ser calculados por la ecuación de Clausius-Clapeyron o de otra dada por Hildebrand y Scott: ΔH25 = 23,7 Tb + 0,020 Tb2 – 2950.Donde Tb es la temperatura de ebullición.
De esta ecuación seobtiene una curva útil (ΔE vs. Tb) que permite determinar el parámetro de solubilidad (Fig 1).
Fig 1.Relación entre ΔE y el punto de ebullición utilizado para obtener los parámetros de solubilidad. |
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A partir de la fórmula estructural:
El parámetro de solubilidad de los polímeros con elevado grado de polimerización no puede obtenerse del calor latente de vaporización sin descomposición (hayalgunas excepciones). Por lo tanto, se define el parámetro de solubilidad como aquel que tiene un disolvente que se pueda mezclar con el polímero en todas las proporciones, sin cambio de temperatura, cambio de volumen o sin cualquier reacción o “asociación específica”. Es posible estimar el valor de δ para un polímero dado por inmersión de muestras en diversos disolventes de δ conocido y tomando elvalor de δ de los mejores disolventes. En el caso de polímeros con enlaces cruzados el valor de δ puede obtenerse encontrando el disolvente que da lugar al mayor hinchamiento en equilibrio. Este método emplea mucho tiempo, de modo que el método de Small puede ser más conveniente. Considerando varios tipos de moléculas simples, Small elaboró una lista de constantes de atracción molar "G" para...