Une propriété importante des sels de calcium est leur solubilité dans l'eau. La solubilité est la capacité d'une substance à se dissoudre ou à se disperser dans un liquide (généralement de l'eau). La solubilité des sels de calcium varie en fonction du composé spécifique, mais la tendance générale est qu'ils sont moins solubles dans l'eau chaude que dans l'eau froide.
Ce phénomène s'explique par deux facteurs : la thermodynamique et la cinétique.
D'un point de vue thermodynamique, la dissolution d'un solide dans un liquide implique la rupture de la structure du réseau du solide et la création de nouvelles interactions entre les particules individuelles et les molécules du solvant. Ce processus nécessite de l'énergie, qui peut provenir soit du système lui-même (endothermique), soit de l'environnement (exothermique).
Dans le cas des sels de calcium, leur dissolution dans l'eau est généralement exothermique, c'est-à-dire qu'elle libère de la chaleur. Cependant, lorsque la température de l'eau augmente, l'énergie globale du système augmente également. Par conséquent, l'équilibre entre la forme dissoute et la forme non dissoute du sel se déplace vers cette dernière, puisqu'il faut plus d'énergie pour briser le réseau cristallin et vaincre les forces intermoléculaires qui maintiennent le sel ensemble.
D'un point de vue cinétique, la vitesse de dissolution d'une substance dépend de plusieurs facteurs, notamment la surface, l'agitation/le mélange et les gradients de concentration. Dans l'eau chaude, l'énergie cinétique accrue des molécules d'eau signifie que les molécules de solvant se déplacent plus rapidement et plus vigoureusement, augmentant ainsi les risques de collision avec les particules de soluté. Toutefois, cet effet est contrebalancé par le fait que de nombreux sels de calcium ont une faible solubilité dans l'eau au départ, de sorte que même s'il y a plus de collisions, elles ne se traduiront pas nécessairement par une dissolution.
Globalement, la tendance des sels de calcium à être moins solubles dans l'eau chaude est due à une combinaison de facteurs thermodynamiques et cinétiques. Bien qu'il y ait quelques exceptions à cette tendance (comme le chlorure de calcium), elle s'applique généralement à de nombreux composés courants contenant du calcium, comme le carbonate de calcium et le phosphate de calcium. La compréhension du comportement de solubilité de différentes substances peut avoir des implications importantes pour diverses applications, des processus industriels aux formulations pharmaceutiques.