6 ОСНОВНЫХ ФАКТОРОВ, ВЛИЯЮЩИХ НА РАСТВОРИМОСТЬ - ХИМИЯ - 2025

Основными факторами, влияющими на растворимость, являются полярность, общий ионный эффект, температура, давление, природа растворенного вещества и механические факторы. Растворимость - это способность твердого, жидкого или газообразного химического вещества (называемого растворенным веществом) растворяться в растворителе (обычно в жидкости) и образовывать раствор.

Растворимость вещества в основном зависит от используемого растворителя, а также от температуры и давления. Растворимость вещества в конкретном растворителе измеряется концентрацией насыщенного раствора.

Раствор считается насыщенным, если добавление дополнительного растворенного вещества больше не увеличивает концентрацию раствора.

Степень растворимости широко варьируется в зависимости от веществ, от бесконечно растворимых (полностью смешиваемых), таких как этанол в воде, до слаборастворимых, таких как хлорид серебра в воде. Термин «нерастворимый» часто применяется к плохо растворимым соединениям (Boundless, SF).

Некоторые вещества растворимы во всех пропорциях с данным растворителем, например этанолом в воде, это свойство известно как смешиваемость.

При различных условиях равновесная растворимость может быть превышена с образованием так называемого перенасыщенного раствора (Solubility, SF).

Основные факторы, влияющие на растворимость

1- Полярность

В большинстве случаев растворенные вещества растворяются в растворителях с аналогичной полярностью. Химики используют популярный афоризм для описания этой характеристики растворенных веществ и растворителей: «подобное растворяется в подобном».

Неполярные растворенные вещества не растворяются в полярных растворителях и наоборот (Educating online, SF).

2- Влияние обычного иона

Эффект обычного иона - это термин, который описывает снижение растворимости ионного соединения, когда к смеси добавляется соль, содержащая ион, который уже существует в химическом равновесии.

Этот эффект лучше всего объясняется принципом Ле Шателье. Представьте, что в воду был добавлен слаборастворимый ионный сульфат кальция CaSO ₄ . Итоговое ионное уравнение для результирующего химического равновесия выглядит следующим образом:

CaSO4 (т) ⇌Ca2 + (водн.) + SO42- (водн.)

Сульфат кальция малорастворим. В равновесии большая часть кальция и сульфата существует в твердой форме сульфата кальция.

Предположим, что в раствор добавлено растворимое ионное соединение сульфат меди (CuSO ₄ ). Сульфат меди растворим; Следовательно, его единственное серьезное влияние на чистое ионное уравнение - это добавление большего количества сульфат-ионов (SO ₄ ^2- ).

CuSO4 (т) ⇌Cu2 + (водн.) + SO42- (водн.)

Сульфат-ионы, диссоциированные от сульфата меди, уже присутствуют (обычно) в смеси из-за небольшой диссоциации сульфата кальция.

Следовательно, добавление сульфат-ионов подчеркивает ранее установленное равновесие.

Принцип Ле Шателье гласит, что дополнительное напряжение на этой стороне равновесного продукта приводит к смещению равновесия в сторону реагентов, чтобы снять это новое напряжение.

Из-за сдвига в сторону реагента растворимость малорастворимого сульфата кальция еще больше снижается (Erica Tran, 2016).

3- Температура

Температура имеет прямое влияние на растворимость. Для большинства ионных твердых веществ повышение температуры увеличивает скорость приготовления раствора.

При повышении температуры твердые частицы перемещаются быстрее, что увеличивает вероятность их взаимодействия с большим количеством частиц растворителя. Это приводит к увеличению скорости производства раствора.

Температура также может увеличить количество растворенного вещества, которое может быть растворено в растворителе. Вообще говоря, при повышении температуры растворяется больше частиц растворенного вещества.

Например, добавление столового сахара в воду - простой метод приготовления раствора. Когда этот раствор нагревают и добавляют сахар, обнаруживается, что можно добавить большое количество сахара, поскольку температура продолжает повышаться.

Причина этого в том, что при повышении температуры межмолекулярные силы могут более легко разрушаться, что позволяет большему количеству растворенных частиц притягиваться к частицам растворителя.

Однако есть и другие примеры, когда повышение температуры очень мало влияет на то, сколько растворенного вещества может быть растворено.

Поваренная соль является хорошим примером: вы можете растворить примерно такое же количество поваренной соли в ледяной воде, как и в кипящей воде.

Для всех газов с повышением температуры растворимость уменьшается. Кинетическая молекулярная теория может быть использована для объяснения этого явления.

При повышении температуры молекулы газа движутся быстрее и могут покинуть жидкость. Затем растворимость газа снижается.

Рисунок 1: график зависимости растворимости от температуры.

Глядя на график ниже, газообразный аммиак, NH3, демонстрирует сильное снижение растворимости при повышении температуры, в то время как все ионные твердые вещества демонстрируют увеличение растворимости при повышении температуры (CK-12 Foundation, SF) ,

4- Давление

Второй фактор, давление, влияет на растворимость газа в жидкости, но никогда на растворимость твердого вещества в жидкости.

Когда давление прикладывается к газу, который находится над поверхностью растворителя, газ перемещается в растворитель и занимает часть пространства между частицами растворителя.

Хороший пример - газированная сода. Прикладывается давление, чтобы заставить молекулы CO2 проникнуть в соду. Обратное тоже верно. Когда давление газа уменьшается, растворимость этого газа также уменьшается.

Когда вы открываете банку с газировкой, давление в газировке падает, поэтому газ сразу начинает выходить из раствора.

Углекислый газ, хранящийся в газировке, выделяется, и вы можете увидеть шипение на поверхности жидкости. Если вы оставите открытую банку с газировкой на некоторое время, вы можете заметить, что напиток становится плоским из-за потери углекислого газа.

Этот коэффициент давления газа выражается в законе Генри. Закон Генри гласит, что при данной температуре растворимость газа в жидкости пропорциональна парциальному давлению газа над жидкостью.

Пример закона Генри встречается в дайвинге. Когда человек ныряет в глубокую воду, давление увеличивается, и в крови растворяется больше газов.

Поднимаясь после глубоководного погружения, дайвер должен возвращаться на поверхность воды на очень медленной скорости, чтобы все растворенные газы уходили из крови очень медленно.

Если человек поднимается слишком быстро, может потребоваться неотложная медицинская помощь из-за слишком быстрого выхода газов из крови (Papapodcasts, 2010).

5- Природа растворенного вещества

Природа растворенного вещества и растворителя, а также присутствие других химических веществ в растворе влияют на растворимость.

Например, в воде можно растворить больше сахара, чем соли в воде. В этом случае говорят, что сахар более растворим.

Этанол в воде полностью растворяются друг в друге. В этом конкретном случае растворителем будет соединение, которое встречается в большем количестве.

Размер растворенного вещества также является важным фактором. Чем больше молекулы растворенного вещества, тем больше его молекулярный вес и размер. Молекулам растворителя труднее окружать более крупные молекулы.

Если исключить все вышеупомянутые факторы, можно найти общее практическое правило, что более крупные частицы обычно менее растворимы.

Если давление и температура такие же, как между двумя растворенными веществами одинаковой полярности, раствор с более мелкими частицами обычно более растворим (Факторы, влияющие на растворимость, SF).

6- механические факторы

В отличие от скорости растворения, которая в основном зависит от температуры, скорость рекристаллизации зависит от концентрации растворенного вещества на поверхности кристаллической решетки, что является предпочтительным, когда раствор неподвижен.

Следовательно, перемешивание раствора предотвращает это накопление, максимально увеличивая растворение. (Типы насыщения, 2014 г.).

Ссылки

1. (СФ). Растворимость. Получено с сайта boundles.com.
2. Фундамент СК-12. (СФ). Факторы, влияющие на растворимость. Восстановлено с ck12.org.
3. Обучение онлайн. (СФ). Факторы, влияющие на растворимость. Получено с solubilityofthings.com.
4. Эрика Тран, DL (2016, 28 ноября). Растворимость и факторы, влияющие на растворимость. Восстановлено с сайта chem.libretexts.org.
5. Факторы, влияющие на растворимость. (СФ). Получено с сайта Sciencesource.pearsoncanada.ca.
6. (2010, 1 марта). Факторы, влияющие на растворимость Часть 4. Получено с youtube.com.
7. Растворимость. (СФ). Получено с сайта chemed.chem.purdue.ed.
8. типы насыщения. (2014, 26 июня). Восстановлено с сайта химии libretex.org.