O ácido cítrico é mais solúvel que o sal (cloreto de sódio) e o açúcar (sacarose) na água devido a vários fatores:

1. Estrutura molecular:
- O ácido cítrico é um composto orgânico com uma estrutura molecular que contém vários grupos hidroxila (-OH) e grupos ácido carboxílico (-COOH). Esses grupos polares formam fortes ligações de hidrogênio com moléculas de água, aumentando a solubilidade do ácido cítrico na água.

2. Ionização:
- O ácido cítrico é um ácido orgânico fraco que pode sofrer ionização em água. Quando dissolvido em água, o ácido cítrico dissocia-se parcialmente em íons hidrogênio (H+) e íons citrato (C6H5O73-). A presença desses íons contribui para a polaridade da molécula de ácido cítrico, aumentando ainda mais sua solubilidade em água.

3. Quelação:
- O ácido cítrico tem a capacidade de formar complexos com íons metálicos, processo conhecido como quelação. O ácido cítrico pode se ligar a íons metálicos como cálcio e magnésio, formando complexos solúveis. Esta propriedade quelante aumenta a solubilidade do ácido cítrico em água, evitando a formação de sais metálicos insolúveis.

4. Interações intermoleculares:
- As moléculas de ácido cítrico podem formar ligações de hidrogênio entre si, criando ligações intermoleculares que as mantêm unidas. No entanto, estas ligações intermoleculares são mais fracas do que as ligações de hidrogénio formadas entre o ácido cítrico e as moléculas de água. Como resultado, as moléculas de ácido cítrico têm maior probabilidade de interagir com as moléculas de água e se dissolver, em vez de se agregarem umas com as outras.

5. Dependência de temperatura:
- A solubilidade do ácido cítrico em água geralmente aumenta com a temperatura. À medida que a temperatura aumenta, a energia cinética das moléculas de água aumenta, levando a uma maior ruptura das ligações intermoleculares do ácido cítrico. Este aumento da ruptura aumenta a interação entre o ácido cítrico e as moléculas de água, resultando em maior solubilidade.

Em contraste, o sal (cloreto de sódio) e o açúcar (sacarose) têm estruturas e propriedades moleculares diferentes. O sal se dissocia em íons sódio e cloreto na água, mas não forma fortes ligações de hidrogênio com as moléculas de água. O açúcar, por outro lado, é uma molécula polar que pode formar ligações de hidrogénio com a água, mas a sua solubilidade é limitada pelo tamanho e número dos seus grupos hidroxila em comparação com o ácido cítrico.