Как температура влияет на растворимость

Влияние температуры на растворимость веществ

Растворимость большинства твердых и жидких веществ при повышении температуры в той или иной степени увеличивается. Для некоторых твердых веществ (особенно если при их растворении теплота выделяется) растворимость, наоборот, может понижаться с повышением температуры.

Зависимость растворимости веществ от температуры часто наглядно показывают при помощи графиков, которые называют кривыми растворимости (рис. 20).

Растворимость газов уменьшается с повышением температуры. Длительным кипячением можно почти полностью удалить растворенные газы из жидкости. Насыщение же жидкости газом, наоборот, целесообразнее проводить при низких температурах.

Изменением растворимости с температурой часто пользуются для очистки веществ путем перекристаллизации. При остывании горячего насыщенного раствора какой-либо соли, загрязненной посторонними примесями, значительная ее часть (соли) выделится в виде осадка, а загрязняющие примеси останутся в растворе, так как последний даже на холоде по отношению к ним не будет насыщенным.

Рис. 20. Кривые растворимости твердых веществ (1) и газов (2) в зависимости от температуры

Подобным образом можно очищать лишь те твердые вещества, растворимость которых сильно зависит от температуры.

Источник

Зависимость растворимости различных веществ от природы растворителя, температуры и давления

Рас­творимость веществ в различных растворителях, например в воде, ко­леблется в широких пределах. Если в 100 г воды при комнатной температуре растворяется более 10 г вещества, то такое вещество принято называть легкорастворимым; если менее 1 г вещества – ма­лорастворимым, наконец, вещество считается практически нераство­римым если в 100 г воды переходит менее 0,1 г вещества. К легко­растворимым веществам относятся поваренная соль (при 20 °С в 100 г воды растворяется 35,8 г NaCl), медный купорос СuSO₄·5H₂O (20,7 г), аммиак NH₃ (67,9 г); труднорастворимые вещества – гипс СаSO₄ (0,195 г),; практически не­растворимые – сульфат бария ВаSO₄ (0,00023 г), хлорид серебра АgСl (0,00015 г), карбонат кальция СаСО₃ (0,00013 г). Абсолютно нерастворимых веществ не существует.

На растворимость веществ в общем случае оказывает влияние природа растворяемого вещества и природа растворителя, температура, давление.

Влияние природы растворителя и растворяемого вещества.Опытным путем установлено правило, согласно ко­торому подобное растворяется в подобном. Так, вещества с ион­ным (соли, щелочи) или полярным (спирты, альдегиды) типом связи хорошо растворимы в полярных растворителях, например, в воде. И наоборот, растворимость кислорода в бензоле, например, на порядок выше, чем в воде, так как молекулы О₂ и С₆Н₆ неполярны.

Растворимость газов в жидкостях может меняться в очень ши­роких пределах. Так, например, в 100 объемах воды при 20 °С рас­творяется 2 объема водорода, 3 объема кислорода, 88 объемов оксида углерода (IV). В этих же условиях в 1 объеме воды растворяется свыше 400 объе­мов хлороводорода и 700 объемов аммиака.

Растворимость жидкостей в жидкостях очень сложным обра­зом зависит от их природы. Можно выделить три класса жидкостей, различающихся способностью к взаимному растворению.

1. Жидкости, практически не растворяющиеся друг в друге (Н₂О – Нg, Н₂О – С₆Н₆).

2. Жидкости, неограниченно растворяющиеся друг в друге (Н₂О – С₂Н₅OН, Н₂О – СН₃СООН).

Растворимость твердых веществ в жидкостях в первую оче­редь определяется характером химических связей в их кристалличе­ских решетках. Молекулярные (или атомные) кристаллы, структурными единицами которых являются атомы или молекулы с ковалентным неполярным типом связи, прак­тически не растворимы в воде (например, графит, алмаз, сера, кри­сталлический иод и др.).

Влияние температуры на растворимость газов, жидкостей и твердых веществ. С повышением температуры растворимость почти всех твердых веществ и вза­имная растворимость жидкостей увеличивается.

Раство­римость газов в жидкостях с повышением температуры уменьшается. Известно, что если оставить в теплом помещении стакан с холодной водой, то через некоторое время внутренние стенки стакана покрыва­ются пузырьками воздуха.

Влияние давления. В отличие от твердых веществ и жидкостей, на растворимость газов очень сильно влияет давление, под кото­рым находится газ. Если же давление газа увеличить, например, в два раза, то во столько же раз увеличится и концентрация его молекул над жидкостью, а сле­довательно, и скорость растворения газа. В общем виде зависимость растворимости газов от давления вы­ражается законом Генри: при постоянной температуре раствори­мость газа в жидкости прямо пропорциональна его давлению над жидкостью:

где C(X) – концентрация газа в насыщенном растворе, моль/л; К_Г – постоянная Генри для газа X, моль·л –1 ·Па –1 ; Р(Х) – давление газа Х над раствором, Па.

Закону Генри строго подчиняются только такие газы, раствори­мость которых сравнительно невелика и которые не вступают в хи­мическое взаимодействие с растворителем.

Растворение всегда сопровождается убылью энергии Гиббса, при этом независимо от знака изменения энтальпии при растворении всегда ΔG

Источник

§ 23. Растворение как физико-химический процесс

Оглавление

Вы уже знакомы со смесями веществ — растворами и механическими смесями, их классификацией ( рис. 50 ). Напомним, что механические смеси образуются в результате простого перемешивания веществ без образования ими химической связи или других химических изменений. Каждый компонент такой механической (гетерогенной) смеси сохраняет свой состав и свойства.

Также вам уже известны растворы — гомогенные устойчивые системы переменного состава, состоящие из нескольких компонентов. Различают жидкие (водные и неводные), газообразные и твёрдые растворы. Некоторые их примеры приведены на рисунке 50. Мы будем рассматривать преимущественно водные растворы.

В отличие от механических смесей растворы однородны, то есть отсутствуют границы раздела фаз. Кроме того, растворы устойчивы, так как при неизменных условиях (концентрация растворённого вещества, температура, давление) они бесконечно долго остаются гомогенными системами.

Физико-химический процесс, при котором происходит взаимодействие частиц растворяемого вещества и растворителя с образованием гомогенной устойчивой системы переменного состава, называют растворением.

Химическая сторона процесса растворения заключается в разрушении связей между частицами растворяемого вещества и их взаимодействии с молекулами растворителя. При растворении протекают физические процессы взаимной диффузии частиц растворяемого вещества и молекул воды.

*Твёрдые, жидкие и газообразные растворы

Растворитель — это компонент раствора, агрегатное состояние которого не изменяется при образовании раствора.

В жидких растворах и смесях газов растворитель — обычно компонент, количество которого в растворе преобладает. Тем не менее в водных растворах, независимо от концентрации растворённого вещества, растворителем считают воду, например раствор серной кислоты с массовой долей 98 %, медицинский спирт с массовой долей этанола 97 %.

В твёрдых веществах могут быть растворены газы, жидкости или другие твёрдые вещества. Так, в металлах хорошо растворяется газообразный водород: 900 объёмов в одном объёме палладия при 80 °С. В одном объёме платины при 450 °С растворяется около 70 объёмов кислорода. Эти твёрдые растворы обладают повышенной каталитической активностью во многих окислительно-восстановительных процессах.

Образование твёрдых растворов высокомолекулярных соединений с жидкими пластификаторами имеет важное значение в химии полимеров. Например, в присутствии пластификаторов жёсткий поливинилхлорид, из которого делают оконные рамы и виниловый сайдинг, превращается в гораздо более гибкий материал, что позволяет изготавливать из него шланги, оболочку электрических кабелей и т. п.

Образование твёрдых растворов происходит при легировании металлов и их сплавов — добавлении в состав основного материала небольших количеств особых примесей для улучшения его физических и химических свойств: износостойкости, прочности, пластичности, коррозионной стойкости. Полупроводниковые материалы на основе твёрдых растворов незаменимы в производстве изделий электронной техники.

Пример газообразного раствора — это воздух, представляющий собой смесь газообразных кислорода, азота, углекислого газа и благородных газов, паров воды, в которой преобладает азот.

Примерами жидких растворов являются нефть — смесь жидких углеводородов, уксус — раствор уксусной кислоты в воде. Вода — самый распространённый растворитель. Главной причиной проявления водой свойств хорошего растворителя, в частности солей и молекулярных соединений с полярными связями, является строение её полярных молекул, представляющих собой диполи. Растворяющие свойства воды значительно усиливает её способность образовывать межмолекулярные водородные связи с полярными молекулами.

Итак, жидкие и твёрдые растворы — это не механическая смесь частиц растворителя и растворённого вещества, а продукт физико-химических процессов, в результате которых исчезает межфазная граница и образуется гомогенная система.

По мере растворения вещества его концентрация в растворе повышается, а сам процесс замедляется. В насыщенном растворе избыток нерастворённого вещества находится в подвижном равновесии с раствором: скорость растворения частиц вещества равна скорости их возвращения из раствора обратно в исходную фазу (газ, жидкость или кристалл).

Между частицами растворённого вещества и растворителя имеет место электростатическое взаимодействие. Оно реализуется при растворении в воде электролитов — солей, щелочей и др., когда полярные молекулы воды связываются силами кулоновского притяжения с катионами и анионами электролита.

Межмолекулярное взаимодействие растворённого вещества и растворителя может происходить посредством образования водородных связей, например, между молекулами воды и спиртов, аминов, аммиака и др.

Взаимодействие молекул растворителя и частиц растворяемого вещества имеет определяющее значение. Так, гелий — это газ, состоящий из самых маленьких атомов, и одновременно наименее растворимый в воде газ. Следовательно, растворимость вещества — это не способность его частиц размещаться между молекулами воды (или иного растворителя), а способность с ними взаимодействовать.

Тепловые явления при растворении

Для разрыва химических связей между частицами растворяемого вещества необходимо затратить энергию. Следовательно, количество теплоты в системе убывает и первая стадия растворения — это эндотермический процесс. При связывании частиц растворяемого вещества и растворителя на второй стадии процесса растворения энергия, наоборот, выделяется. Это экзотермический процесс, количество теплоты возрастает. Суммарный тепловой эффект процесса растворения равен сумме двух величин:

Q_{(растворения)} = –Q_{(разрыв химических связей)} + Q_{(образование химических связей)}.

Экспериментальные данные показывают, что при растворении твёрдых веществ в одних случаях теплота выделяется, а в других — поглощается. Например, при растворении в воде нитрата аммония NH₄NO₃ наблюдается сильное охлаждение раствора. Причина заключается в том, что количество теплоты, выделяющейся при взаимодействии катионов и анионов с молекулами воды, меньше количества теплоты, затрачиваемой на разрыв ионных связей в кристаллах нитрата аммония ( Q_{(растворения)} = –26,4 кДж/моль ). Другой пример — растворение в воде гидроксида калия, которое сопровождается сильным разогреванием раствора. В этом случае энергия, выделяемая при взаимодействии ионов K + и OH – с молекулами воды, больше, чем энергия, затрачиваемая на разрыв связей между этими ионами в кристаллическом KOH ( Q_{(растворения)} = +55,6 кДж/моль ).

Растворение газов и жидкостей в воде обычно сопровождается выделением теплоты, так как практически отсутствуют затраты энергии на разрушение связей между молекулами исходного вещества.

Растворимость веществ в воде

Как правило, хорошо растворяются друг в друге подобные по физическим и химическим свойствам вещества, то есть действует эмпирическое правило «подобное растворяется в подобном». Например, вещества, состоящие из полярных молекул, и вещества с ионным типом химической связи хорошо растворяются в полярных растворителях (вода, этанол). Неполярные вещества хорошо растворяются в неполярных растворителях (бензол, толуол).

Нерастворимые газы (например, He, Ne, H₂, N₂, CO) имеют растворимость менее 2 см 3 /100 г воды. Нерастворимыми в воде являются многие твёрдые вещества: оксиды (например, CuO, ZnO, Fe₂O₃, Cr₂O₃, Al₂O₃, SiO₂), приведённые в таблице растворимости со знаком Н, а также соли и основания. Нерастворимы в воде жидкие и твёрдые алканы и циклоалканы.

К малорастворимым в воде (в таблице растворимости отмечены М) относятся твёрдые вещества: Ca(OH)₂, LiF, BaF₂, MgCO₃, Li₃PO₄, жидкие: бензол, толуол, CCl₄, CHCl₃, CH₂Cl₂, газы: Ar, Kr, Xe, O₂, NO, N₂O, газообразные алканы и алкены.

Растворимыми в воде веществами (в таблице растворимости отмечены Р) являются:

Растворяя вещество в воде, можно получить насыщенные и ненасыщенные растворы.

Насыщенным называют такой раствор, в котором при заданной температуре вещество больше не растворяется. Соответственно, в ненасыщенном растворе можно растворить дополнительное количество вещества.

Именно к насыщенным растворам относится количественная характеристика способности вещества к растворению, или растворимость. Растворимость измеряют, определяя содержание растворённого вещества в его насыщенном растворе при заданной температуре.

Растворимость газа определяют как максимальный объём газа (V, см 3 ), растворяющегося в 100 г растворителя при заданных температуре и давлении. Часто используют такую единицу измерения, как количество объёмов растворённого газа на один объём воды.

Растворимость нередко измеряют и в других величинах, указывая массовую долю или молярную концентрацию растворённого вещества в насыщенном растворе. Эти же величины применяют для количественного выражения состава ненасыщенных растворов. К этим величинам вы обратитесь, изучая материал следующего параграфа.

Как вам уже известно, вещества по растворимости в воде условно делят на три группы (см. второй форзац). Вещество считают растворимым, если при 20 °С растворяется более 1 г вещества в 100 г воды или 100 см 3 в 100 г воды в случае газов. Вещество малорастворимо, если его растворимость находится в пределах от 0,01 до 1 г в 100 г воды, и практически нерастворимо при растворимости менее 0,01 г в 100 г воды.

Растворимость твёрдых и жидких веществ зависит от их природы и температуры раствора. С увеличением температуры растворимость большинства твёрдых веществ и жидкостей заметно возрастает ( рис. 51 ). При охлаждении, соответственно, растворимость уменьшается и часть вещества выпадает в виде осадка — кристаллизуется.

Кристаллизация играет огромную роль в природе: она приводит к образованию многих минералов, например галита (NaCl), сильвина (KCl), сталактитов и сталагмитов (СаСО₃). В промышленности методом кристаллизации выращивают крупные кристаллы NaCl, LiF для оптических приборов, кристаллы SiO₂ для ультразвуковых генераторов, микрофонов и др.

Некоторые жидкости, такие как H₂SO₄, HNO₃, HF ( t_кип. = 19,5 °C ), CH₃COOH, HCOOH, CH₃OH, C₂H₅OH, этиленгликоль, глицерин, ацетон, смешиваются с водой в любых соотношениях, поэтому говорят об их неограниченной растворимости.

Повторная кристаллизация соединений из их насыщенного раствора путём его охлаждения или упаривания части растворителя называется перекристаллизацией и лежит в основе метода очистки твёрдых веществ. В процессе перекристаллизации растворимые примеси обычно остаются в растворе и в осадок не выпадают, поскольку образуют ненасыщенный раствор.

Если в насыщенный раствор вещества поместить его маленький кристаллик, то по мере испарения растворителя на поверхности этого кристаллика будет осаждаться растворённое вещество и образуется большой однородный кристалл (рис. 53.1).

Гидраты и кристаллогидраты

В ряде случаев в результате физико-химического взаимодействия частиц растворённого вещества с водой образуются соединения — гидраты. Такой процесс называют гидратацией. Молекулы воды при этом не разрушаются, а связываются с молекулами или ионами растворённого вещества.

Гидраты — это продукты присоединения воды к неорганическим и органическим веществам, в которых молекула воды присутствует в виде отдельной структурной единицы.

Многие гидраты легко распадаются, хотя могут образовывать и устойчивые соединения. В ряде случаев после упаривания растворителя и кристаллизации растворённого соединения можно выделить кристаллогидраты.

Кристаллогидраты — это кристаллические продукты присоединения воды к неорганическим и органическим веществам, имеющие определённый состав и включающие молекулы воды в виде отдельной структурной единицы. Вода, входящая в состав кристаллогидратов, называется кристаллизационной.

Молекулы воды в гидратах связываются с молекулами или ионами растворённого вещества за счёт донорно-акцепторного, электростатического взаимодействия или образования водородных связей.

В гидратах молекулы или ионы растворённого вещества оказываются окружёнными более или менее тесно связанными с ними молекулами воды, число которых может меняться.

Гидратную теорию растворов предложил Д. И. Менделеев. Он писал: «Растворы суть химические соединения, определяемые силами, действующими между растворителем и растворённым телом».

Тот факт, что образование растворов в значительной степени является химическим взаимодействием, подтверждается не только выделением или поглощением теплоты при растворении, но и уменьшением объёма раствора в сравнении с исходным суммарным объёмом его компонентов. Например, при смешивании 50 мл этанола с 50 мл воды образуется 97 мл раствора. Раствор при этом немного нагревается.

В таблице 15.1 приведены примеры наиболее распространённых кристаллогидратов.

Таблица 15.1. Формулы, внешний вид и названия кристаллогидратов

Название кристаллогидрата	Химическая формула	Внешний вид
Кристаллическая сода, декагидрат карбоната натрия	Na2CO3 · 10H2O
Медный купорос, пентагидрат сульфата меди(II)	CuSO4 · 5H2O
Железный купорос, гептагидрат сульфата железа(II)	FeSO4 · 7H2O
Цинковый купорос, гептагидрат сульфата цинка(II)	ZnSO4 · 7H2O
Глауберова соль, декагидрат сульфата натрия	Na2SO4 · 10H2O
Гипс, дигидрат сульфата кальция	CaSO4 · 2H2O

Растворы — гомогенные устойчивые системы переменного состава, состоящие из нескольких компонентов.

Растворение — это физико-химический процесс, сопровождающийся выделением или поглощением теплоты.

Растворимость веществ зависит от их природы и температуры. На растворимость газов влияет давление.

Кристаллогидраты — это кристаллические продукты присоединения воды к неорганическим и органическим веществам, имеющие определённый состав и включающие молекулы воды в виде отдельной структурной единицы.

Вопросы, задания, задачи

1. Приведите примеры твёрдых, жидких и газообразных растворов. Укажите области применения твёрдых растворов.

2. Укажите основные различия между раствором и механической смесью веществ.

3. Пользуясь данными таблицы растворимости на форзаце учебника, приведите по два примера:

Запишите их формулы.

4. Даны соединения: хлороводород, нитрат калия, хлорид калия, хлорид натрия, оксид серы(IV), аммиак. С помощью кривых растворимости ( рис. 51 ), а также знаний о растворимости газов определите вещества, растворимость которых в воде при повышении температуры:

5. Назовите процессы взаимодействия между молекулами воды и растворяемым веществом при образовании водного раствора.

7. Растворимость натриевой селитры NaNO₃ при 10 °С равна 80 г на 100 г воды. Определите массовую долю соли в насыщенном растворе при этой температуре.

9. Рассчитайте, на сколько граммов различается масса 500 г безводного сульфата кальция и его двухводного кристаллогидрата (гипса).

1. Процесс растворения NaCl в воде сопровождается:

2. Декагидрату сульфата натрия соответствует формула:

3. К раствору относятся системы:

4. Растворимость газа в воде можно увеличить:

5. Растворимость нитрата калия s 10 (KNO₃) = 60 г/100 г воды. Его раствор с массовой долей 0,375 является:

Источник

Химическая реакция растворения

Растворение — что это за процесс

Растворы — однородные (гомогенные) системы, в состав которых входят: растворенные вещества, растворитель и (возможно) продукты химической реакции, протекающей между ними.

Особенностью растворенного вещества является равномерное распределение в объеме вещества, которое играет роль растворителя. Для раствора характерно содержание двух и более компонентов.

Растворитель представляет собой вещество, сохраняющее стабильность агрегатного состояния в процессе растворения.

Когда смешивают вещества с идентичными агрегатными состояниями, к примеру, жидкость с жидкостью, газ с газом, твердый материал с твердым, роль растворителя играет компонент с большим содержанием. Процесс, при котором образуется раствор, определяется особенностью взаимодействия частиц растворителя с частицами растворенного вещества и их природой.

Растворение является физико-химическим процессом, в котором можно наблюдать взаимодействие частиц между собой, что приводит к образованию раствора.

Растворение представляет собой результат взаимодействия молекул вещества, играющего роль растворителя, с частицами растворенного вещества. При растворении твердых веществ наблюдают увеличение энтропии. В процессе растворения газообразных веществ энтропия уменьшается. Растворение сопровождается исчезновением межфазной границы, изменением физических свойств раствора, в том числе плотности, вязкости, в некоторых случаях, окраски.

Когда растворитель и растворенное вещество участвуют в химическом взаимодействии, можно наблюдать изменение химических свойств раствора. В качестве примера можно привести растворение газа хлороводорода в воде, результатом которого является образование жидкой соляной кислоты.

Теплота растворения зависит от природы компонентов раствора.

Например: если растворяются кристаллические вещества с растворимостью, увеличивающейся при повышении температуры, то раствор охлаждается. Это объясняется тем, что раствор обладает большей внутренней энергией по сравнению с аналогичными характеристиками кристаллического вещества и растворителя, взятых по отдельности. Как пример, можно рассмотреть кипяток, в котором происходит растворение сахара. В результате раствор значительно охлаждается.

Основные этапы: физическая и химическая стадия

Этапы растворения кристаллических веществ в водной среде:

Классификация растворов в зависимости от механизма растворения:

Физическим растворением называют процесс разрыва и образования лишь межмолекулярных связей, в том числе, водородных.

Физическое растворение можно наблюдать только в случае определенных веществ, выполняющих роль растворителя и растворенного вещества, не вступающих в химические реакции между собой. К примеру, нафталин растворяется в спирте.

Химическое растворение является видом растворения, которое предполагает разрушение исходных химических связей в процессе химического превращения.

Например: химическое растворение протекает при электрической диссоциации растворяемого вещества.

При растворении имеет место следующая закономерность: подобное хорошо растворяется в подобном. Так, в неполярных растворителях хорошо растворяются неполярные вещества. Полярными растворителями целесообразно растворять полярные вещества. Благодаря исследованиям механизмов растворения, природы растворяемых веществ и растворителей, определяют степень растворимости одного вещества в другом.

Признаки химического взаимодействия при растворении

Физические признаки растворения выражаются в виде диффузии. Процесс заключается в распределении частиц растворенного вещества между молекулами вещества, которое является растворителем. В результате «качества» растворенного вещества проявляются в растворе.

Признаками химических явлений являются:

Когда концентрированная серная кислота растворяется в водной среде, температура раствора значительно повышается. Данное явление нашло практическое применение в «химических грелках».

Процесс растворения нитрата аммония в воде сопровождается сильным поглощением теплоты, что объясняет охлаждение раствора. На данном эффекте основан принцип действия гипотермического пакета, который входит в состав автомобильной аптечки для оказания первой медицинской помощи.

Безводный сульфат меди (II) обладает белой окраской. Когда вещество растворяют в воде, раствор окрашивается в голубой цвет.

В современной науке имеет место теория, объединяющая две точки зрения. Ее называют физико-химической теорией растворов. Предпосылки к данной теории были сформулированы еще в 1906 году Д.И. Менделеевым в учебнике «Основы химии».

Факторы растворимости веществ

Растворимость представляет собой свойство вещества растворяться в каком-либо растворителе.

Мера растворимости при заданных условиях определена содержанием данного вещества в насыщенном растворе. Существует условная классификация веществ в зависимости от их способности растворяться:

Когда вещество контактирует с водной средой, можно получить следующий результат:

Коэффициент растворимости определяется, как отношение массы растворенного вещества к массе растворителя (к примеру, 10 г соли на 100 г воды).

В зависимости от того, какой концентрацией обладает растворенное вещество, растворы условно разделяют на:

Ненасыщенные растворы — это те, в которых концентрация растворенного вещества меньше по сравнению с концентрацией в соответствующем насыщенном растворе. Особенность ненасыщенного раствора заключается в возможности при заданных условиях растворить в нем еще определенное количество растворенного вещества.

Насыщенные растворы представляют собой растворы с максимальной концентрацией растворенного вещества при заданных условиях.

В некоторых случаях нет необходимости создавать специальные условия для приготовления насыщенного раствора. Эксперимент можно поставить в домашних условиях.

При смешивании поваренной соли с водой образуется раствор. Когда смесь становится насыщенной, поваренная соль перестает растворяться в воде, так как достигнута ее максимальная концентрация.

Перенасыщенным раствором называют такой раствор, в котором растворенное вещество находится в концентрации, превышающей его концентрацию в насыщенном растворе.

Излишки растворенного вещества достаточно просто выпадают в виде осадка. Для получения перенасыщенного раствора можно, к примеру, охладить насыщенный раствор, компонентами которого являются поваренная соль и вода. В том случае, когда температура снижается, уменьшается растворимость поваренной соли. В результате получают перенасыщенный раствор.

В зависимости от концентрации растворенного вещества растворы бывают:

Концентрированные растворы являются растворами, для которых характерно относительно высокое содержание растворенного вещества.

Разбавленные растворы представляют собой растворы, в которых растворенное вещество характеризуется относительно низким содержанием.

Подобная классификация является условной и не зависит от деления раствора по насыщенности. Разбавленный раствор может являться насыщенным. Концентрированный раствор не во всех случаях можно отнести к насыщенным растворам.

где m р.в. определяет массу растворенного вещества, г;

m р-ля является массой растворителя, г.

Растворимость некоторых веществ в воде при температуре 20 °C:

Растворимость веществ зависит от нескольких факторов:

Абсолютно нерастворимых веществ не существует. Все вещества лишь условно классифицируют на растворимые, малорастворимые и нерастворимые. Даже такие материалы, как серебро и золото, частично растворяются в воде. С другой стороны, растворимость этих металлов столь мала, что ей допустимо пренебречь.

Растворимость, которой характеризуются твердые вещества, определяется структурой этих веществ, то есть типом кристаллической решетки. К примеру, вещества с металлическими кристаллическими решетками, в том числе железо и медь, отличаются малой растворимостью в воде. Вещества, для которых характерна ионная кристаллическая решетка, обычно хорошо растворяются в воде.

Подобное хорошо растворяется в подобном.

Согласно озвученному правилу, вещества, обладающие связями ионного или ковалентного полярного типа, хорошо растворяются в полярных растворителях. В качестве примера можно привести соли, которые характеризуются хорошей растворимостью в воде. С другой стороны, неполярные вещества в распространенных случаях способны хорошо растворяться в неполярных растворителях.

В большинстве своем соли щелочных металлов и аммония хорошо растворяются в водной среде. Высокой степенью растворимости характеризуются практически все нитраты, нитриты, многие галогениды, за исключением галогенидов серебра, ртути, свинца, таллия, и сульфаты, кроме сульфатов щелочноземельных металлов, серебра и свинца. Сульфиды, фосфаты, карбонаты, некоторые другие соли переходных металлов обладают небольшими показателями растворимости.

Растворимость газообразных веществ в жидких средах определяется их природой. К примеру, в 100 объемах воды при температуре 20 °C можно растворить 2 объема водорода, 3 объема кислорода. При аналогичных условиях в 1 доле воды можно растворить 700 объемов аммиака.

Процесс растворения газообразных веществ в воде, как результат гидратации молекул растворяемого газа, протекает с выделением теплоты. В связи с этим, когда температура повышается, растворимость газообразных веществ снижается.

Температурный режим неодинаково влияет на способность твердых веществ растворяться в воде. В распространенных случаях можно наблюдать повышение растворимости при нагреве твердых веществ.

Растворимость твердых и жидких веществ в жидких средах почти не меняется при перепадах давления. Это связано с незначительным изменением объема в процессе растворения. Когда в жидкости растворяют газы, объем системы уменьшается. В связи с этим, при повышении давления увеличивается растворимость газообразных веществ. Общий вид зависимости растворимости газов от давления описан законом У. Генри (Англия, 1803 г.).

Закон У. Генри: растворимость газа при стабильной температуре прямо пропорциональна его давлению над жидкостью.

Рассмотренная закономерность справедлива для небольших давлений в случае газообразных веществ со сравнительно небольшой растворимостью и при условии отсутствия химического взаимодействия между молекулами растворяемого газа и растворителя.

В том случае, когда вода содержит примеси других веществ, например, соли, кислоты и щелочи, газы хуже растворяются в такой среде. Газообразный хлор характеризуется растворимостью в насыщенном водном растворе поваренной соли, которая в 10 раз меньше по сравнению с аналогичным показателем в чистой воде.

Эффект, предполагающий снижение растворимости в присутствии солей, называют высаливанием. Ухудшение свойств растворимости связано с гидратацией солей, которая является причиной уменьшения количества свободных молекул воды. Молекулы воды, образовавшие связи с ионами электролита, не являются растворителем для каких-либо веществ.

Примеры растворения твердых веществ в воде

Данные о растворимости веществ необходимы для решения многих задач по химии, связанных с записью уравнений реакций. Таблица растворимости содержит информацию о зарядах веществ, которую используют для корректной записи реагентов и схем химического взаимодействия. По растворимости в воде определяют способность соли или основания диссоциировать.

Водные соединения, проводящие ток, являются сильными электролитами. Существует и другой тип веществ, которые отличаются тем, что плохо проводят ток. Такие соединения являются слабыми электролитами. Сильные электролиты представляет собой вещества, практически полностью ионизирующиеся в воде. В отличие от них, слабые электролиты проявляют это свойство лишь в малой степени.

Существует несколько видов уравнений:

Краткие ионные уравнения являются сокращенным вариантом полных ионных уравнений. В полном уравнении принято записывать все ионы из которых состоят реагенты и продукты реакции.

В виде отдельных ионов можно записывать только сильные электролиты.

Затем, сократив одинаковые ионы, присутствующие в обоих частях химического уравнения, получают уравнение в кратком виде.

В молекулярных уравнениях все, без исключения, вещества записаны в молекулярном виде.

Источник