6 czynników wpływających na główną rozpuszczalność

Głównymi czynnikami wpływającymi na rozpuszczalność są polarność, wpływ wspólnego jonu, temperatura, ciśnienie, natura substancji rozpuszczonej i czynniki mechaniczne.

Rozpuszczalność substancji zależy głównie od zastosowanego rozpuszczalnika, jak również od temperatury i ciśnienia. Rozpuszczalność substancji w określonym rozpuszczalniku mierzy się przez stężenie nasyconego roztworu.

Roztwór jest uważany za nasycony, gdy dodanie dodatkowej substancji rozpuszczonej nie zwiększa już stężenia roztworu.

Stopień rozpuszczalności jest bardzo zróżnicowany w zależności od substancji, od nieskończenie rozpuszczalnego (całkowicie mieszalnego), takiego jak etanol w wodzie, do słabo rozpuszczalnego, takiego jak chlorek srebra w wodzie. Termin „nierozpuszczalny” często stosuje się do słabo rozpuszczalnych związków (Boundless, SF).

Niektóre substancje są rozpuszczalne we wszystkich proporcjach w danym rozpuszczalniku, takim jak etanol w wodzie, właściwość ta jest znana jako mieszalność.

W różnych warunkach równowagę rozpuszczalności można przezwyciężyć, uzyskując roztwór o nazwie przesycony (rozpuszczalność, SF).

Główne czynniki wpływające na rozpuszczalność

1- Biegunowość

W większości przypadków substancje rozpuszczone rozpuszczają się w rozpuszczalnikach o podobnej polarności. Chemicy używają popularnego aforyzmu, aby opisać tę cechę substancji rozpuszczonych i rozpuszczalników: „podobne rozpuszczenia jak”.

Niepolarne substancje rozpuszczone nie rozpuszczają się w polarnych rozpuszczalnikach i odwrotnie (Educating online, SF).

2- Wpływ wspólnego jonu

Wspólny efekt jonowy to termin, który opisuje spadek rozpuszczalności związku jonowego, gdy sól, która zawiera jon już istniejący w równowadze chemicznej, dodaje się do mieszaniny.

Efekt ten najlepiej wyjaśnia zasada Le Châtelier. Wyobraź sobie, że do wody dodaje się lekko rozpuszczalny siarczan wapnia w postaci związku wapnia, CaSO ₄ . Równanie jonowe netto dla powstałej równowagi chemicznej jest następujące:

CaSO4 (s) ⇌Ca2 + (aq) + SO42- (aq)

Siarczan wapnia jest słabo rozpuszczalny. W równowadze większość wapnia i siarczanu występuje w postaci stałej siarczanu wapnia.

Przypuśćmy, że do roztworu dodano rozpuszczalny siarczan miedzi (siarczan miedzi) (CuSO ₄ ). Siarczan miedzi jest rozpuszczalny; Dlatego jedynym ważnym efektem w równaniu jonowym netto jest dodanie większej ilości jonów siarczanowych (SO ₄ 2-).

CuSO4 (s) uCu2 + (aq) + SO42- (aq)

Jony siarczanu miedzi ze zdysocjowanymi siarczanami są już obecne (powszechne) w mieszaninie z niewielkiej dysocjacji siarczanu wapnia.

Dlatego ten dodatek jonów siarczanowych podkreśla wcześniej ustaloną równowagę.

Zasada Le Chateliera dyktuje, że dodatkowy wysiłek po tej stronie produktu równowagi powoduje zmianę równowagi w kierunku strony reagentów, aby złagodzić to nowe napięcie.

Ze względu na zmianę w kierunku strony reagenta, rozpuszczalność słabo rozpuszczalnego siarczanu wapnia jest dalej zmniejszana (Erica Tran, 2016).

3- Temperatura

Temperatura ma bezpośredni wpływ na rozpuszczalność. W przypadku większości ciał stałych jonowych zwiększenie temperatury zwiększa szybkość, z jaką można wykonać rozwiązanie.

Wraz ze wzrostem temperatury cząstki ciała stałego poruszają się szybciej, co zwiększa szanse na oddziaływanie z większą ilością cząstek rozpuszczalnika. Powoduje to wzrost prędkości, z jaką występuje rozwiązanie.

Temperatura może również zwiększyć ilość substancji rozpuszczonej, którą można rozpuścić w rozpuszczalniku. Mówiąc ogólnie, wraz ze wzrostem temperatury rozpuszcza się więcej cząstek rozpuszczonych.

Na przykład, gdy cukier stołowy jest dodawany do wody, jest to łatwy sposób na rozwiązanie. Po podgrzaniu tego roztworu i dodaniu cukru, okazuje się, że można dodać duże ilości cukru w ​​miarę wzrostu temperatury.

Powodem tego jest to, że wraz ze wzrostem temperatury siły międzycząsteczkowe mogą się łatwiej rozpadać, umożliwiając przyciąganie większej ilości rozpuszczonych cząstek do cząstek rozpuszczalnika.

Istnieją jednak inne przykłady, w których wzrost temperatury ma bardzo mały wpływ na ilość substancji rozpuszczonej.

Dobrym przykładem jest sól kuchenna: można rozpuścić prawie taką samą ilość soli kuchennej w lodowatej wodzie, jak we wrzącej wodzie.

W przypadku wszystkich gazów, wraz ze wzrostem temperatury, zmniejsza się rozpuszczalność. Kinetyczną teorię molekularną można wykorzystać do wyjaśnienia tego zjawiska.

Wraz ze wzrostem temperatury cząsteczki gazu poruszają się szybciej i są w stanie wydostać się z cieczy. Następnie rozpuszczalność gazu maleje.

Patrząc na poniższy wykres, amoniak gazowy, NH3, wykazuje silny spadek rozpuszczalności wraz ze wzrostem temperatury, podczas gdy wszystkie jonowe ciała stałe wykazują wzrost rozpuszczalności wraz ze wzrostem temperatury (CK-12 Foundation, SF),

4- Ciśnienie

Drugi czynnik, ciśnienie, wpływa na rozpuszczalność gazu w cieczy, ale nigdy na ciało stałe, które rozpuszcza się w cieczy.

Gdy ciśnienie jest przykładane do gazu, który znajduje się powyżej powierzchni rozpuszczalnika, gaz przesunie się do rozpuszczalnika i zajmie część przestrzeni między cząstkami rozpuszczalnika.

Dobrym przykładem jest gazowana woda sodowa. Ciśnienie jest stosowane do wymuszenia cząsteczek CO2 w sodzie. Prawda jest też odwrotna. Gdy ciśnienie gazu spada, rozpuszczalność tego gazu również maleje.

Gdy otwiera się puszka napoju gazowanego, ciśnienie w napoju obniża się, tak że gaz natychmiast zaczyna wychodzić z roztworu.

Dwutlenek węgla zmagazynowany w sodzie jest uwalniany i można zobaczyć musowanie na powierzchni cieczy. Jeśli pozostawisz otwartą puszkę napoju gazowanego przez pewien czas, możesz zauważyć, że napój staje się płaski z powodu utraty dwutlenku węgla.

Ten współczynnik ciśnienia gazu jest wyrażony w prawie Henry'ego. Prawo Henry'ego stwierdza, że ​​w danej temperaturze rozpuszczalność gazu w cieczy jest proporcjonalna do ciśnienia cząstkowego gazu w cieczy.

Przykład prawa Henry'ego występuje w nurkowaniu. Gdy osoba zanurza się w głębokiej wodzie, ciśnienie wzrasta, a więcej gazów rozpuszcza się we krwi.

Podczas nurkowania w głębokiej wodzie nurek musi powrócić na powierzchnię wody z bardzo małą prędkością, aby wszystkie rozpuszczone gazy bardzo powoli opuszczały krew.

Jeśli osoba wznosi się zbyt szybko, może wystąpić nagły wypadek medyczny z powodu gazów, które zbyt szybko opuszczają krew (Papapodcasts, 2010).

5- Charakter substancji rozpuszczonej

Natura substancji rozpuszczonej i rozpuszczalnika oraz obecność innych związków chemicznych w roztworze wpływają na rozpuszczalność.

Na przykład można rozpuścić większą ilość cukru w ​​wodzie niż sól w wodzie. W tym przypadku mówi się, że cukier jest bardziej rozpuszczalny.

Etanol w wodzie jest całkowicie rozpuszczalny ze sobą. W tym konkretnym przypadku, rozpuszczalnikiem będzie związek, który jest w większej ilości.

Ważnym czynnikiem jest również wielkość substancji rozpuszczonej. Im większe cząsteczki substancji rozpuszczonej, tym większa ich masa cząsteczkowa i rozmiar. Cząsteczkom rozpuszczalnika jest trudniej otaczać większe cząsteczki.

Jeśli wykluczone są wszystkie wyżej wymienione czynniki, można znaleźć ogólną zasadę, że większe cząstki są na ogół mniej rozpuszczalne.

Jeśli ciśnienie i temperatura są takie same jak między dwoma solutami o tej samej polaryzacji, ta z mniejszymi cząstkami jest zazwyczaj bardziej rozpuszczalna (czynniki wpływające na rozpuszczalność, SF).

6- Czynniki mechaniczne

W przeciwieństwie do szybkości rozpuszczania, która zależy głównie od temperatury, szybkość rekrystalizacji zależy od stężenia substancji rozpuszczonej na powierzchni sieci krystalicznej, co jest korzystne, gdy roztwór jest nieruchomy.

Dlatego mieszanie roztworu pozwala uniknąć tej akumulacji, maksymalizując rozpuszczanie. (tipes of saturation, 2014).