¿Cómo la temperatura afecta la solubilidad de gases en agua?
Escrito por Tom Pace ; última actualización: February 01, 2018
Una de las primeras lecciones de ciencia que los niños en los colegios aprenden es los tres estados de la materia: sólido, líquido y gaseoso. Esta lección no solo aumenta debido a un cuarto estado de la materia, el plasma, el cual ocurre en astronomía y en física de elevada energía, sino también los sólidos y los gases pueden estar suspendidos en agua líquida. La cantidad de gas que puede ser contenida en una solución de agua depende de las propiedades químicas del gas, la presión ambiental y la temperatura del agua.
El agua más fría contiene más gas
Todos los gases siguen el comportamiento de que son más solubles en agua más fría. Por ejemplo, 1 kg de agua puede contener hasta 0,03 g de nitrógeno a 0 grados Celsius (asumiendo una atmósfera de presión). Sin embargo, a 60 grados Celsius la cantidad máxima de nitrógeno suspendido baja a 0,01 g. Otros gases, como el helio, pueden ser menos solubles. En un kilogramo de agua, solo 0,0017 g de helio puede estar suspendido en agua a 0 grados Celsius y a 60 grados Celsius este cae a 0,0013 g.
¿Por qué el agua más fría contiene más gas?
La razón por la cual son necesarias bajas temperaturas para solubilidad del gas es que la temperatura es una medición de la entropía, o desorden ocasionado por la energía cinética de las moléculas de líquido y gas. Con baja entropía, los gases pueden formar débiles enlaces moleculares con las moléculas de agua. A medida que la temperatura aumenta, estos enlaces son muy débiles como para contrarrestar el movimiento de las moléculas. Como resultado, cuando la temperatura aumenta las moléculas de gas se elevan hacia la superficie y escapan dentro de la atmósfera.
Ejemplos de solubilidad de gas
Es fácil visualizar la relación entre la solubilidad del gas y la temperatura del agua relacionándolo con aplicaciones del mundo real. Un ejemplo común es la diferencia en el sabor de las gaseosas a diferentes temperaturas. Cuando la soda se calienta contiene menos dióxido de carbono ocasionando que produzca efervescencia y tenga un gusto sin gas. Otro ejemplo es que los peces se adaptan a determinados rangos de temperatura debido a que el agua caliente contiene menos oxígeno. Si una masa de agua aumenta su temperatura de repente, puede ocasionar que los peces mueran debido a que existe menos oxígeno para que respiren.
Solventes sólidos y temperatura del agua
Una causa de confusión con respecto a cómo la temperatura afecta la solubilidad es que la regla se invierte para los solventes sólidos en el agua. A medida que la temperatura del agua aumenta, la solubilidad de una materia sólida aumenta. Esto es debido a que la entropía aumentada rompe los enlaces moleculares que mantiene unida a la materia sólida, ocasionando que se disuelvan dentro de una solución. Esta es la razón por la cual es más fácil disolver una taza de azúcar en agua caliente que en agua fría.
