Reglas de solubilidad

¿Qué son las reglas de solubilidad?

Las reglas de solubilidad son un pautas recopiladas de múltiples experimentos que permiten predecir qué sales serán o no solubles en agua. Por lo tanto, aplican solamente a los compuestos iónicos, independientemente de que sean iones monoatómicos o poliatómicos.

Las reglas de solubilidad son muy diversas, pues se basan en la experiencia individual de quienes las desarrollan. Por eso no siempre se abordan del mismo modo. No obstante, algunas son tan generales y confiables que nunca pueden faltar; por ejemplo, la alta solubilidad de los compuestos o sales de los metales alcalinos y amonio.

Estas reglas solo tienen validez en el agua a 25 °C, bajo una presión ambiente, y con un pH neutro. Con la experiencia, se puede prescindir de estas reglas, pues se sabe de antemano qué sales son solubles en agua.

Por ejemplo, el cloruro de sodio, NaCl, es la sal soluble en agua por antonomasia. No es necesario consultar las reglas para conocer este hecho, pues la experiencia diaria lo demuestra por sí misma.

Aspectos generales de las reglas de solubilidad

No existe un número fijo para las reglas de solubilidad, es más bien una cuestión personal el modo como se desglosan una por una. No obstante, hay algunas generalidades que ayudan a entender superficialmente el porqué de tales observaciones, pudiendo ser útiles para comprender todavía más las reglas. Algunas de ellas son las siguientes:

• Los aniones monovalentes o de una carga negativa, y que son además voluminosos, originan compuestos solubles.
• Los aniones polivalentes, esto es, con más de una carga negativa, tienden a originar compuestos insolubles.
• Los cationes voluminosos tienden a formar parte de compuestos insolubles.

A medida que se citen las reglas se podrá comprobar cuánto se cumplen algunas de estas tres generalidades.

Reglas de solubilidad

• Regla 1. De las reglas de solubilidad, esta es la más importante, y dice que todas las sales de los metales del grupo 1 (alcalinos) y del amonio (NH₄⁺) son solubles. El NaCl obedece esta regla, así como el NaNO₃, KNO₃, (NH₄)₂CO₃, Li₂SO₄, y otras sales. Nótese que aquí son los cationes los que marcan la solubilidad, y no los aniones. No hay excepciones para esta regla.
• Regla 2. Indica que todas las sales de nitrato (NO₃^–), permanganato (MnO₄^–), clorato (ClO₃^–), perclorato (ClO₄^–) y acetatos (CH₃COO^–) son solubles. De aquí se predice que el Cu(NO₃)₂ es soluble en agua, así como KMnO₄ y Ca(CH₃COO)₂. Nuevamente, esta regla no posee excepciones. Aquí se cumple la primera generalidad citada: todos estos aniones son monovalentes, voluminosos e integran compuestos iónicos solubles. Memorizando las primeras dos reglas de solubilidad se puede pautar excepciones para las que siguen a continuación.
• Regla 3. Las sales de cloruros (Cl^–), bromuros (Br^–), yoduros (I^–), cianuros (CN^–) y tiocianatos (SCN^–), son solubles en agua. Sin embargo, esta regla sí presenta varias excepciones, las cuales se deben a los metales plata (Ag⁺), mercurio (Hg₂²⁺) y plomo (Pb²⁺). Las sales de cobre (I) (Cu⁺), también conforman en menor grado estas excepciones. Así, por ejemplo, el cloruro de plata, AgCl, es insoluble en agua, al igual que el PbCl₂ y Hg₂Br₂. Nótese que aquí comienza a visualizarse otra de las generalidades citadas anteriormente: los cationes voluminosos tienden a formar compuestos insolubles. ¿Y qué hay de los fluoruros (F^–)? A menos que sean fluoruros de metales alcalinos o de amonio, tienden a ser insolubles o ligeramente solubles. Una curiosa excepción es el fluoruro de plata, AgF, muy soluble en agua.
• Regla 4. La mayoría de los sulfatos son solubles. No obstante, hay varios sulfatos insolubles o poco solubles, y algunos de ellos son los siguientes: BaSO₄, SrSO₄, CaSO₄, PbSO₄, Ag₂SO₄ y Hg₂SO₄. Aquí se observa de nuevo la generalidad de que los cationes voluminosos tienden a formar compuestos insolubles; excepto el rubidio, ya que es un metal alcalino. 
• Regla 5. Los hidróxidos (OH^–) son insolubles en agua. Pero de acuerdo a la regla 1, todos los hidróxidos de los metales alcalinos (LiOH, NaOH, KOH, etc.) son solubles, por lo que son una excepción a la regla 5. Asimismo, los hidróxidos Ca(OH)₂, Ba(OH)₂, Sr(OH)₂ y Al(OH)₃ son ligeramente solubles.
• Regla 6. Dejando momentáneamente a los compuestos derivados de los metales, todos los ácidos inorgánicos y los halogenuros de hidrógeno (HX, X= F, Cl, Br y I) son solubles en agua.
• Regla 7. En esta regla se reúnen varios aniones que concuerdan con la tercera generalidad: aniones polivalentes tienden a originar compuestos insolubles. Esto aplica para los carbonatos (CO₃^2-), cromatos (CrO₄^2-), fosfatos (PO₄^3-), oxalatos (C₂O₄^2-), tiosulfatos (S₂O₃^2-) y arsenatos (AsO₄^3-). No obstante, ya no debe sorprender que sus sales con los metales alcalinos y el amonio sean excepciones a esta regla, pues son solubles en agua. Asimismo, puede citarse el Li₃PO₄, el cual es escasamente soluble, y el MgCO₃.
• Regla 8. La última regla es casi igual de importante que la primera, y es que la mayoría de los óxidos (O^2-) y sulfuros (S^2-) son insolubles en agua. Esto se observa cuando se intenta pulir los metales empleando únicamente agua. De nuevo, los óxidos y los sulfuros de los metales alcalinos sí son solubles en agua. Por ejemplo, el Na₂S y (NH₄)₂S son dos excepciones. En lo que respecta a los sulfuros, son de los compuestos más insolubles de todos. Por otra parte, algunos óxidos metálicos alcalinotérreos también son solubles en agua. Por ejemplo, CaO, SrO y BaO. Estos óxidos metálicos, juntos con el Na₂O y K₂O, no se disuelven en agua, sino que reaccionan con ella para originar sus hidróxidos solubles.

Comentario final sobre las reglas de solubilidad

Las reglas de solubilidad pueden extenderse hacia otros compuestos, como los bicarbonatos (HCO₃^–) o los fosfatos diácidos (H₂PO₄^–). Algunas reglas pueden memorizarse sin complicaciones, mientras que otras suelen olvidarse. Cuando sucede esto, hay que acudir directamente a los valores de solubilidad a 25 °C para el determinado compuesto.

Si este valor de solubilidad es superior o cercano al de una disolución con una concentración de 0,1 M, entonces la sal o el compuesto en cuestión será sumamente soluble.

Mientras que si dicha concentración tiene un valor por debajo de los 0,001 M, se dice que la sal o el compuesto es insoluble. Esto, sumando las reglas de solubilidad, basta para saber qué tan soluble es un compuesto.

Referencias

1. Whitten, Davis, Peck & Stanley. Química (8va ed.). CENGAGE Learning.
2. Solubility chart. Recuperado de en.wikipedia.org.
3. Solubility Rules: Solubility of Common Ionic Compounds. Recuperado de sigmaaldrich.com.
4. Helmenstine, A.M. Solubility Rules of Ionic Solids. Recuperado de thoughtco.com.
5. Guillen, J.C. Solubilidad. Recuperado de webdelprofesor.ula.ve.