Considerando dos partículas de la fase B en la fase de la matriz A, una esférica y la otra plana, ¿cuál tendría una mayor solubilidad en la fase A?

Answer 1

La solubilidad de una fase en otra fase pertenece al equilibrio de solubilidad. Este es un equilibrio dinámico en el que algunas partículas migran de la fase de solución a la fase de soluto y viceversa. Se alcanza un equilibrio cuando ambas velocidades coinciden, es decir, la velocidad de disolución y la velocidad de precipitación. Ahora, el equilibrio se define en términos de una constante de ecualización K que dicta las actividades ideales de las fases involucradas en la reacción. Esta K depende del tamaño de partícula de la siguiente manera (Fuente: Wikipedia):

La solubilidad aumentará con la disminución del tamaño de la partícula de soluto (o gota) debido a la energía superficial adicional. Este efecto es generalmente pequeño a menos que las partículas se vuelvan muy pequeñas, típicamente más pequeñas que 1 μm. El efecto del tamaño de partícula sobre la constante de solubilidad se puede cuantificar de la siguiente manera:
donde * Ka es la constante de solubilidad para las partículas de soluto con el área de superficie molar A, * Ka -> 0 es la constante de solubilidad para la sustancia con un área de superficie molar que tiende a cero (es decir, cuando las partículas son grandes), γ es la superficie tensión de la partícula de soluto en el solvente, Am es el área de superficie molar del soluto (en m2 / mol), R es la constante de gas universal y T es la temperatura absoluta.

Ahora, como la esfera tiene la menor relación de área de superficie a volumen entre todas las formas, tendría una energía superficial neta más baja. Por lo tanto, tendría una solubilidad más baja en comparación con la partícula plana. Tenga en cuenta que para que esta explicación sea válida, todas las variables termodinámicas deben ser las mismas en ambos casos.

Sin embargo, esta consideración es estrictamente de naturaleza termodinámica y puede ser anulada por restricciones cinéticas. Sin embargo, el área de superficie intuitivamente más grande sería favorable cinéticamente ya que hay más sitios disponibles para la reacción.