En una solución se encuentran presentes dos compuestos: el soluto y el solvente. Una vez que la concentración del soluto llega a su máxima disolución en el solvente, se dice que está saturada.
Es entonces cuando entra en un estado de equilibrio dinámico, en el que la velocidad con la que el solvente disuelve el soluto y la velocidad de recristalización se igualan. Después de este punto, la cantidad adicional no se disolverá y aparece como una fase distinta, precipitado o suspendido en el líquido, ya que está sobresaturada.
Es lo que ocurre con las aguas contaminadas, que se encuentran saturadas de dióxido de carbono (CO2), minerales de dureza (Ca+2 y Mg+2), bacterias, virus, microorganismos y otros residuos que deben ser eliminados para su purificación. Cuando estos superan su punto de saturación aparecen las partículas en suspensión y el agua presenta turbiedad.
Solubilidad de las soluciones saturadas
La solubilidad de una sustancia representa la proporción máxima de soluto que puede disolverse en una determinada cantidad de solvente. En términos cuantitativos a una temperatura adecuada, son los gramos de soluto por cada 100 gramos de disolvente.
Es una propiedad característica de las soluciones saturadas, ya que a partir de ella se puede describir si los sólidos presentes en el agua son insolubles, poco solubles o muy solubles.
Cuando un sólido iónico se pone en contacto con el agua, sus iones se separan porque sus moléculas son polares. Esto quiere decir que los catiónicos son rodeados por los polos negativos mientras que los aniónicos son rodeados por los positivos. Es así como la molécula se hidrata.
De esta manera, para que una sustancia se disuelva perfectamente en el agua, debe ser polar y con esto cumple con la regla de la solubilidad: lo similar disuelve lo similar.
Lo mismo ocurre con las sustancias no polares que disuelven compuestos no polares y depende de su capacidad química, esta puede emitir calor y generar un proceso exotérmico o absorber calor y forma uno endotérmico.
Factores que influyen en la saturación
Los sólidos disueltos totales (TDS) saturan el agua de residuos y al solubilizarse la hacen no apta para el consumo, por lo que deben emplearse sistemas de tratamientos específicos para que sea potable.
Para esto, es necesario tener en cuenta los factores fisicoquímicos que influyen sobre la concentración del soluto y con esto determinar cuál es el proceso adecuado según la naturaleza de la fuente.
Estos son:
- Temperatura: este factor es determinante según el tipo de sustancia. Para los sólidos en líquido la solubilidad se incrementa con la temperatura, mientras que para los gases disminuye.
- Presión: es una variable recomendada para disolver los gases en líquido, ya que su aumento puede forzar el proceso de disolución que el efecto de la temperatura retrasa.
- Composición química: según la naturaleza de los compuestos químicos la solubilidad aumenta o disminuye. Depende si son orgánicos o inorgánicos, polares o no polares, o si presentan alguna característica funcional.
- Agitación mecánica: esta acción maximiza la disolución. Puede aumentar la velocidad con la que se disuelven los compuestos, lo que genera un proceso más rápido.
De esta manera, es indispensable determinar y analizar los elementos que influyen sobre una solución saturada para conseguir la purificación del agua.