6 фактора, засягащи основната разтворимост

Основните фактори, които влияят на разтворимостта, са полярността, влиянието на общия йон, температурата, налягането, естеството на разтвореното вещество и механичните фактори.

Разтворимостта на веществото зависи главно от използвания разтворител, както и от температурата и налягането. Разтворимостта на веществото в конкретен разтворител се измерва чрез концентрацията на наситен разтвор.

Разтворът се счита за наситен, когато добавянето на допълнително разтворено вещество вече не увеличава концентрацията на разтвора.

Степента на разтворимост варира в широки граници в зависимост от веществата, от безкрайно разтворимо (напълно смесимо), като етанол във вода, до слабо разтворимо, като сребърен хлорид във вода. Терминът "неразтворим" често се прилага към слабо разтворими съединения (Boundless, SF).

Някои вещества са разтворими във всички пропорции с даден разтворител, като етанол във вода, това свойство е известно като смесимост.

При различни условия, равновесната разтворимост може да бъде преодоляна, за да се получи разтвор, наречен свръхнаситен (разтворимост, SF).

Основни фактори, които влияят на разтворимостта

1 - Полярност

В повечето случаи, разтворените вещества се разтварят в разтворители, които имат подобна полярност. Химиците използват популярен афоризъм, за да опишат тази характеристика на разтворените вещества и разтворители: "подобни се разтварят като".

Неполярните разтворени вещества не се разтварят в полярни разтворители и обратно (Образование онлайн, SF).

2 - Ефект на общия йон

Общият йон ефект е термин, който описва намаляване на разтворимостта на йонно съединение, когато сол, която съдържа йон, който вече съществува в химичното равновесие, се добавя към сместа.

Този ефект най-добре се обяснява с принципа на Le Châtelier. Представете си, че слабо разтворимият йонно-калциев сулфат, CaSO ₄, се добавя към водата. Нетното йонно уравнение за полученото химическо равновесие е както следва:

CaSO4 (s) aCa2 + (aq) + SO42- (aq)

Калциевият сулфат е слабо разтворим. В равновесие по-голямата част от калция и сулфата съществува в твърда форма на калциев сулфат.

Нека предположим, че разтворимото йонно съединение меден сулфат (CuS04) е добавено към разтвора. Медният сулфат е разтворим; Следователно единственият му важен ефект в нетното йонно уравнение е добавянето на повече сулфатни йони (SO ₄ 2-).

CuSO4 (s) 2Cu2 + (aq) + SO42- (aq)

Дисоциираните сулфатни медни сулфатни йони вече присъстват (общи за) в сместа от леката дисоциация на калциев сулфат.

Следователно, това добавяне на сулфатни йони подчертава установеното преди това равновесие.

Принципът на Le Chatelier диктува, че допълнителното усилие от тази страна на равновесния продукт води до промяна на равновесието към страната на реагентите, за да се облекчи това ново напрежение.

Поради промяната към страната на реагента, разтворимостта на слабо разтворимия калциев сулфат се намалява допълнително (Erica Tran, 2016).

3 - Температура

Температурата има пряк ефект върху разтворимостта. За повечето йонни твърди вещества повишаването на температурата увеличава скоростта, с която може да се направи разтвора.

С повишаването на температурата частиците на твърдото вещество се движат по-бързо, което увеличава вероятността те да взаимодействат с повече частици от разтворителя. Това води до увеличаване на скоростта, с която се получава решение.

Температурата може също така да увеличи количеството разтворимо вещество, което може да бъде разтворено в разтворител. Най-общо казано, при повишаване на температурата, повече разтворени частици се разтварят.

Например, когато се добавя захар в масата към водата, това е лесен метод за получаване на решение. Когато този разтвор се нагрява и захарта продължава да се добавя, е установено, че могат да се добавят големи количества захар, тъй като температурата продължава да нараства.

Причината за това е, че с повишаването на температурата, междумолекулните сили могат да се разрушат по-лесно, позволявайки повече частици от разтвореното вещество да бъдат привлечени от частиците на разтворителя.

Има и други примери, обаче, когато повишаването на температурата има много малък ефект върху количеството разтворено вещество може да се разтвори.

Добър пример за това е готварската сол: може да се разтвори почти същото количество готварска сол в ледена вода, както и в кипяща вода.

За всички газове, с увеличаване на температурата, разтворимостта намалява. Кинетичната молекулярна теория може да се използва за обяснение на това явление.

С повишаването на температурата, газовите молекули се движат по-бързо и могат да избягат от течността. Тогава разтворимостта на газа намалява.

Разглеждайки следната графика, амонячният газ, NH3, показва силно намаляване на разтворимостта, когато температурата се повишава, докато всички йонни твърди вещества показват повишена разтворимост при повишаване на температурата (CK-12 Foundation, SF),

4 - Налягане

Вторият фактор, натискът, влияе на разтворимостта на газ в течност, но не и на твърдо вещество, което се разтваря в течност.

Когато се приложи налягане към газ, който е над повърхността на разтворителя, газът ще се премести към разтворителя и ще заеме част от пространствата между частиците на разтворителя.

Добър пример е газирана сода. Налягането се прилага, за да се принудят молекулите на СО2 в содата. Обратното също е вярно. Когато налягането на газа намалява, разтворимостта на този газ също намалява.

Когато отворена кутия от газирана напитка, налягането в содата се понижава, така че газът веднага започва да излиза от разтвора.

Въглеродният диоксид, съхраняван в содата, се освобождава и можете да видите ефервесценцията на повърхността на течността. Ако оставите отворена кутия сода за определен период от време, може да забележите, че напитката става плоска поради загубата на въглероден диоксид.

Този фактор на налягането на газа се изразява в закона на Хенри. Законът на Хенри гласи, че при дадена температура разтворимостта на газ в течност е пропорционална на парциалното налягане на газа върху течността.

Пример за закона на Хенри се среща при гмуркане. Когато човек се потопи в дълбока вода, налягането се увеличава и повече газове се разтварят в кръвта.

Докато се качва от гмуркане в дълбоки води, водолазът трябва да се върне на повърхността на водата с много бавна скорост, за да позволи на всички разтворени газове да напуснат кръвта много бавно.

Ако човек се изкачва прекалено бързо, може да настъпи спешна медицинска помощ поради газове, които напускат кръвта твърде бързо (Papapodcasts, 2010).

5- Характер на разтвореното вещество

Естеството на разтвореното вещество и разтворителя и присъствието на други химични съединения в разтвора влияят на разтворимостта.

Например, можете да разтворите по-голямо количество захар във вода, отколкото сол във вода. В този случай се казва, че захарта е по-разтворима.

Етанолът във водата е напълно разтворим един с друг. В този конкретен случай, разтворителят ще бъде съединението, което е в по-голямо количество.

Размерът на разтвора също е важен фактор. Колкото по-големи са молекулите на разтворените вещества, толкова по-голямо е тяхното молекулно тегло и размер. За молекулите на разтворителя е по-трудно да обграждат по-големи молекули.

Ако всички гореспоменати фактори са изключени, може да се открие общо правило, че по-големите частици обикновено са по-малко разтворими.

Ако налягането и температурата са същите като между две разтворени вещества от една и съща полярност, тази с по-малки частици обикновено е по-разтворима (Фактори, засягащи разтворимостта, SF).

6 - Механични фактори

За разлика от скоростта на разтваряне, която зависи главно от температурата, скоростта на рекристализация зависи от концентрацията на разтвореното вещество върху повърхността на кристалната решетка, която е предпочитана, когато разтворът е неподвижен.

Следователно, разбъркването на разтвора избягва това натрупване, максимално разтваряне. (тип на насищане, 2014).