La velocità di solvatazione, l'atto di dissolvere chimicamente una sostanza con un'altra, dipende da quali sono le sostanze e da vari altri fattori come l'agitazione. Poiché tutte le velocità di reazione chimica sono legate alla temperatura, l'abbassamento della temperatura di una reazione di solvatazione ridurrà la sua velocità, a parità di tutti gli altri fattori.
Reazioni della soluzione
Le reazioni in soluzione si verificano quando le molecole di due sostanze si mescolano, completamente o in modo incompleto. Quando una sostanza non si dissolve, rimane come un grumo solido o uno strato separato di liquido accanto al solvente, come accade con l'olio e l'acqua. In generale, il principio "il simile dissolve il simile" si applica alla solvatazione; molecole polari, come l'acqua, ne dissolvono altre, compreso l'alcol. Le molecole non polari, come il naftalene, si mescolano bene con altre, come il benzene.
Tasso di solvatazione e calore
La solvatazione non avviene istantaneamente, ma a una velocità determinata dal tipo e dalla quantità di sostanze coinvolte, dalla temperatura e dal grado di saturazione della soluzione. Quando una soluzione diventa più satura, la reazione della soluzione rallenta. Per le sostanze che si dissolvono marginalmente o lentamente, i chimici possono aumentare la velocità di solvatazione riscaldando la soluzione.
Equazione di Arrhenius
Una formula chiamata equazione di Arrhenius mette in relazione matematicamente la velocità di una reazione chimica con la temperatura. In poche parole, la relazione è esponenziale, dove una reazione rallenta molto gradualmente quando la temperatura scende, ma aumenta rapidamente quando la temperatura aumenta. L'equazione funziona per una varietà di azioni chimiche inclusa la solvatazione, indicando chiaramente il ruolo della temperatura nella velocità di reazione.
Limiti al raffreddamento per variazione di velocità
È possibile ridurre la velocità di solvatazione raffreddando la soluzione, ma la tecnica funziona solo fino al punto in cui la soluzione si congela; poi si ferma del tutto. Il raffreddamento è anche complicato dal fatto che alcune reazioni di solvatazione producono calore e altre lo consumano. Se una reazione esotermica è all'equilibrio e la si raffredda di poco, si può effettivamente accelerare la solvatazione perché la temperatura più bassa consente la produzione di più calore.