Надо Знать

добавить знаний



Растворимость



План:


Введение

Растворимостью вещества называют способность ее растворяться в той или иной среде. Мерой растворимости или коэффициентом растворимости служит количество граммов вещества, которое при данной температуре растворяется в 100 г воды с образованием насыщенного раствора.


1. Общая характеристика

Степень растворимости вещества в данном растворителе - концентрация его насыщенного раствора при определенных температуре и давлении. Растворимость газов зависит от температуры и давления, растворимость жидких и твердых тел от давления практически не зависит. Растворимость определяется физическим и химическим сродством молекул растворителя и розчинюванои вещества (выполняется принцип: "подобное растворяется в подобном"). Некоторые жидкости могут неограниченно растворяться в других, т.е. смешиваются в любых пропорциях (например, спирт и вода). Другие взаеморозчиняються только до определенного предела (например, при перемешивании пары "вода-эфир" образуется два слоя: верхний насыщенный раствор воды в эфире, нижний - насыщенный раствор эфира в воде).


2. Растворимость твердых веществ

По растворимости в воде твердые вещества делятся на хорошо растворимые, малорастворимые и практически нерастворимые. Примером хорошо растворимых веществ могут быть хлорид магния MgCl, карбонат натрия Na 2 CO 3 и нитрат серебра AgNO 3, растворимость которых (в граммах на 100 г воды с образованием насыщенного раствора) при обычной температуре составляет соответственно 20 г, 54 г и 215 г.

Вообще хорошо растворимыми называют такие вещества, растворимость которых при обычной температуре больше 10 г. малорастворимыми называют такие вещества, растворимость которых при обычной температуре менее 1 г, а практически нерастворимыми такие, растворимость которых меньше 0,01 г. Примером малорастворимых веществ могут служить сульфат кальция CaSO 4, растворимость которого составляет 0,21 г, и гидроксид кальция Ca (OH) 2, растворимость которого - 0,16 г. К практически нерастворимых веществ относятся сульфат бария BaSO 4, хлорид серебра AgCl, карбонат кальция CaCO 3, кварцевый песок SiO 2. Абсолютно нерастворимых веществ нет.

С повышением температуры растворимость большинства твердых веществ увеличивается, причем для некоторых веществ очень резко, а для некоторых - совсем мало. Так, например, для хлорида натрия NaCl растворимость мало меняется с изменением температуры и составляет при обычной температуре 36 г (на 100 г воды), а при 100 С - 39 г. Для калийной селитры KNO 3, напротив, растворимость очень резко меняется с изменением температуры и составляет при обычной температуре 31,5 г, а при 100 С - 245 г. Поэтому когда речь идет о растворимости (коэффициент растворимости) вещества, то всегда следует указывать и температуру, потому растворимость одного и того же вещества при различных температурах различна.

Зависимость растворимости твердых веществ от температуры для наглядности часто изображают графически кривыми растворимости. На оси абсцисс откладывают в определенном масштабе температуру, а на оси ординат - растворимость. Кривые растворимости дают возможность быстро находить растворимость вещества при любой температуре.


3. Растворимость жидкостей

Жидкости с их растворимостью в воде тоже делят на хорошо растворимые, малорастворимые и практически нерастворимые Некоторые жидкости, как спирт и глицерин, смешиваются с водой в любых отношениях, не образуя насыщенных растворов. Хорошо растворимыми в воде также сульфатная H 2 SO 4 и нитратная HNO 3 кислоты.

Примером малорастворимых жидкостей может служить эфир, уже при небольших количествах образует с водой насыщенный раствор. Вода в эфире растворяется тоже очень мало. Поэтому при смешивании эфира с водой образуются два слоя насыщенных растворов: нижний слой - эфира в воде и верхний - воды в эфире повышением температуры взаимная растворимость жидкостей обычно увеличивается. К нерастворимых в воде жидкостей относятся бензин, керосин, масло и др.. Вода в этих веществах тоже не растворяется.


4. Растворимость газов

Различные газы в воде растворяются также по-разному, причем растворимость газообразных веществ выражают обычно не в граммах, а в кубических сантиметрах (перечисленных на нормальные условия) и тоже относится к 100 г воды (иногда до 1 дм 3). Хорошо растворимыми в воде являются только некоторые газы, например аммиак NH 3 и хлороводород HCl. Растворимость аммиака при обычных условиях составляет 71 000 см 3 в 100 г воды, а хлороводорода - 45 000 см 3. Хорошо растворимыми также сероводород H 2 S и диоксид углерода CO 2, растворимость которых при обычных условиях составляет соответственно 204 см 3 и 66 см 3. Большинство газов плохо растворяются в воде. Так, растворимость кислорода при обычных условиях в 100 г составляет лишь 3,1 см 3, водорода - 1,8 см 3, а азота - 1,5 см 3.

При нагревании растворимость газов в воде резко уменьшается, а при увеличении давления, наоборот, увеличивается.


5. Тепловые явления при растворении

Процесс растворения каждого вещества в воде сопровождается или выделением, или поглощением тепла, вследствие чего получаемый раствор или нагревается, или охлаждается. Растворение газообразных веществ всегда сопровождается выделением тепла и нагреванием раствора. При растворении многих жидкостей в воде, например спирта и серной кислоты, тоже выделяется значительное количество тепла и раствор сильно нагревается.

При растворении твердых веществ в воде иногда выделяется, а иногда поглощается тепло. Так, при растворении едких щелочей (кристаллических) NaOH и KOH, безводного хлорида кальция CaCl 2 и многих других веществ наблюдается сильное нагревание раствора, а при растворении нитрата аммония NH 4 NO 3 и некоторых других веществ, наоборот, наблюдается сильное охлаждение раствора. Впервые на тепловые явления при процессах растворения обратил внимание и дал им теоретическое обоснование Д. И. Менделеев. По взглядам Менделеева, растворение является не только физическим процессом, при котором молекулы розчинюванои вещества равномерно распределяются между молекулами воды, но и химическим, в результате которого молекулы или ионы розчинюванои вещества с молекулами воды образуют определенные химические соединения. Эти соединения Менделеев назвал гидратами, а сам процесс их образования - процесс гидратации. Поэтому его теория была названа химической или гидратной, теории растворения.

Гидраты условились обозначать следующей общей формуле: А nH 2 O, где А - молекула или ион растворенного вещества, а n - определенное число молекул воды, приходящейся на одну молекулу или один ион растворенного вещества. Гидраты большинства веществ в отличие от обычных химических соединений очень неустойчивыми и существуют только в растворах, а при испарении раствора разлагаются. Но известны и сравнительно устойчивые гидраты, которые можно выделить из раствора в твердом состоянии (так называемые кристаллогидраты).

Образование гидратов сопровождается обычно выделением тепла, вследствие чего раствор нагревается. Но наряду с этим при растворении имеют место и другие процессы - отрыв частиц (молекул или ионов) от кристаллической поверхности розчинюванои вещества (в случае растворения твердых веществ) и их размещение по всему объему раствора, на что тратится определенное количество внутренней энергии, вследствие чего раствор должен охлаждаться. В связи с этим суммарный тепловой эффект растворения твердого вещества может быть различным. Если потраченная энергия на дробление кристаллического вещества равна энергии гидратации, то процесс растворения происходить без видимых тепловых изменений. Если же энергия гидратации меньше энергии дробления кристаллического вещества, то растворение будет сопровождаться охлаждением, а когда, наоборот, энергия гидратации больше, то растворение сопровождается нагреванием раствора.


См.. также


Источники


код для вставки
Данный текст может содержать ошибки.

скачать

© Надо Знать
написать нам