Tvari koje su netopljive u vodi. Otapanje

Riješenje naziva se termodinamički stabilan homogeni (jednofazni) sustav promjenjivog sastava koji se sastoji od dvije ili više komponenti ( kemijske tvari). Komponente koje čine otopinu su otapalo i otopljena tvar. Obično se otapalo smatra komponentom koja u čisti oblik postoji u istoj agregatno stanje kao dobivena otopina (na primjer, u slučaju vodene otopine soli, otapalo je, naravno, voda). Ako su obje komponente prije otapanja bile u istom agregatnom stanju (npr. alkohol i voda), tada se komponenta koja je u većoj količini smatra otapalom.

Otopine su tekuće, čvrste i plinovite.

Tekuće otopine su otopine soli, šećera, alkohola u vodi. Tekuće otopine mogu biti vodene i nevodene. Vodene otopine su otopine u kojima je otapalo voda. Ne vodene otopine- to su otopine u kojima su otapala organske tekućine (benzen, alkohol, eter i dr.). Čvrste otopine su metalne legure. Plinovite otopine– zrak i druge mješavine plinova.

Proces otapanja. Otapanje je složen fizikalno-kemijski proces. Tijekom fizičkog procesa struktura otopljene tvari se uništava i njezine čestice se raspoređuju između molekula otapala. Kemijski proces je interakcija molekula otapala s česticama otopljene tvari. Kao rezultat ove interakcije, solvati. Ako je otapalo voda, tada se nastali solvati nazivaju hidratizira. Proces nastanka solvata naziva se solvatacija, a proces nastanka hidrata naziva se hidratacija. Kada se vodene otopine ispare, nastaju kristalni hidrati – to su kristalne tvari, koji uključuju određeni broj molekula vode (voda kristalizacije). Primjeri kristalnih hidrata: CuSO 4 . 5H 2 O - bakrov (II) sulfat pentahidrat; FeSO4 . 7H 2 O - željezov sulfat heptahidrat (II).

Fizički proces otapanja nastavlja se s preuzeti energetski, kemijski isticanje. Ako se kao rezultat hidratacije (solvatacije) oslobađa više energije nego što se apsorbira tijekom razaranja strukture tvari, tada je otapanje - egzotermna postupak. Pri otapanju NaOH, H 2 SO 4, Na 2 CO 3, ZnSO 4 i drugih tvari oslobađa se energija. Ako je za uništavanje strukture tvari potrebno više energije nego što se oslobađa tijekom hidratacije, tada je otapanje - endotermički postupak. Apsorpcija energije nastaje kada se u vodi otope NaNO 3 , KCl, NH 4 NO 3 , K 2 SO 4 , NH 4 Cl i neke druge tvari.

Količina energije koja se oslobađa ili apsorbira tijekom otapanja naziva se toplinski učinak otapanja.

Topljivost tvar je njezina sposobnost da se raspodijeli u drugoj tvari u obliku atoma, iona ili molekula uz stvaranje termodinamički stabilnog sustava promjenjivog sastava. Kvantitativna karakteristika topljivost je faktor topljivosti, koji pokazuje kolika je najveća masa tvari koja se može otopiti u 1000 ili 100 g vode pri određenoj temperaturi. Topljivost tvari ovisi o prirodi otapala i tvari, o temperaturi i tlaku (za plinove). Topljivost čvrste tvari uglavnom raste s porastom temperature. Topljivost plinova opada s porastom temperature, ali raste s porastom tlaka.

Prema topljivosti u vodi tvari se dijele u tri skupine:

1. Jako topljiv (str.). Topljivost tvari je veća od 10 g u 1000 g vode. Na primjer, 2000 g šećera otopi se u 1000 g vode, odnosno 1 litri vode.

2. Slabo topljiv (m.). Topljivost tvari je od 0,01 g do 10 g u 1000 g vode. Na primjer, 2 g gipsa (CaSO4 . 2 H 2 O) otapa se u 1000 g vode.

3. Praktički netopljiv (n.). Topljivost tvari je manja od 0,01 g u 1000 g vode. Na primjer, u 1000 g vode 1,5 . 10 -3 g AgCl.

Pri otapanju tvari mogu nastati zasićene, nezasićene i prezasićene otopine.

zasićena otopina je rješenje koje sadrži maksimalan iznos otopljenu tvar u danim uvjetima. Kada se u takvu otopinu doda tvar, tvar se više ne otapa.

Ne zasićena otopina Otopina koja u danim uvjetima sadrži manje otopljene tvari od zasićene otopine. Kada se u takvu otopinu doda tvar, tvar se i dalje otapa.

Ponekad je moguće dobiti otopinu u kojoj otopljene tvari ima više nego u zasićenoj otopini pri određenoj temperaturi. Takva otopina naziva se prezasićena. Ova otopina se dobiva pažljivim hlađenjem zasićene otopine na sobnu temperaturu. Prezasićene otopine su vrlo nestabilne. Kristalizacija tvari u takvoj otopini može se izazvati trljanjem staklenim štapićem po stjenkama posude u kojoj se otopina nalazi. Ova se metoda koristi pri izvođenju nekih kvalitativnih reakcija.

Topivost tvari također se može izraziti molarnom koncentracijom njezine zasićene otopine (odjeljak 2.2).

Konstanta topljivosti. Razmotrimo procese koji se javljaju tijekom interakcije slabo topljivog, ali jakog elektrolita barijevog sulfata BaSO 4 s vodom. Pod djelovanjem vodenih dipola ioni Ba 2+ i SO 4 2 - iz kristalna rešetka BaSO 4 će prijeći u tekuću fazu. Istovremeno s ovim procesom, pod utjecajem elektrostatičko polje dio iona Ba 2+ i SO 4 2 - ponovno će se taložiti u kristalnoj rešetki (slika 3). Pri određenoj temperaturi konačno će se uspostaviti ravnoteža u heterogenom sustavu: brzina procesa otapanja (V 1) bit će jednaka brzini procesa taloženja (V 2), tj.

BaSO 4 ⇄ Ba 2+ + SO 4 2 -

čvrsta otopina

Riža. 3. Zasićena otopina barijevog sulfata

Otopina u ravnoteži s čvrstom fazom BaSO 4 naziva se bogati u odnosu na barijev sulfat.

Zasićena otopina je ravnotežni heterogeni sustav karakteriziran konstantom kemijska ravnoteža:

, (1)

gdje je a (Ba 2+) aktivnost barijevih iona; a(SO 4 2-) - aktivnost sulfatnih iona;

a (BaSO 4) je aktivnost molekula barijevog sulfata.

Nazivnik ovog razlomka - aktivnost kristalnog BaSO 4 - je konstantna vrijednost, jednako jedan. Umnožak dviju konstanti daje novu konstantna vrijednost, koji se zove termodinamička konstanta topljivosti i označavaju K s °:

K s ° \u003d a (Ba 2+) . a(SO42-). (2)

Ta se vrijednost prije nazivala proizvodom topljivosti i označavala se PR.

Dakle, u zasićenoj otopini slabo topljivog jakog elektrolita, umnožak ravnotežnih aktivnosti njegovih iona konstantna je vrijednost pri određenoj temperaturi.

Ako prihvatimo da u zasićenoj otopini ima malo topljivi elektrolit faktor aktivnosti f~1, tada se aktivnost iona u ovom slučaju može zamijeniti njihovim koncentracijama, jer a( x) = f (x) . IZ( x). Termodinamička konstanta topljivosti K s ° pretvorit će se u koncentracijsku konstantu topljivosti K s:

K s \u003d C (Ba 2+) . C(SO 4 2-), (3)

gdje su C(Ba 2+) i C(SO 4 2 -) ravnotežne koncentracije Ba 2+ i SO 4 2 - iona (mol / l) u zasićenoj otopini barijevog sulfata.

Radi pojednostavljenja izračuna, obično se koristi koncentracijska konstanta topljivosti K s, uzimajući f(x) = 1 (Dodatak 2).

Ako je teško topljiv jak elektrolit formira nekoliko iona tijekom disocijacije, tada izraz K s (ili K s °) uključuje odgovarajuće snage jednake stehiometrijskim koeficijentima:

PbCl 2 ⇄ Pb 2+ + 2 Cl-; K s \u003d C (Pb 2+) . C2(Cl-);

Ag3PO4 ⇄ 3 Ag + + PO 4 3 - ; K s \u003d C 3 (Ag +) . C (PO43-).

NA opći pogled izraz konstante topljivosti koncentracije za elektrolit A m B n ⇄ m A n+ + n B m - ima oblik

K s \u003d C m (A n+) . C n (B m -),

gdje su C koncentracije iona A n+ i B m u zasićenoj otopini elektrolita u mol/l.

Vrijednost K s obično se koristi samo za elektrolite čija topljivost u vodi ne prelazi 0,01 mol/l.

Oborinske prilike

Pretpostavimo da je c stvarna koncentracija iona teško topljivog elektrolita u otopini.

Ako je C m (A n +) . Uz n (B m -) > K s, tada će nastati talog, jer otopina postaje prezasićena.

Ako je C m (A n +) . C n (B m -)< K s , то раствор является ненасыщенным и осадок не образуется.

Svojstva rješenja. U nastavku razmatramo svojstva otopina neelektrolita. U slučaju elektrolita, u gornje formule uveden je korekcijski izotonični koeficijent.

Ako je nehlapljiva tvar otopljena u tekućini, tada tlak zasićena para nad otopinom manji je od tlaka zasićene pare nad čistim otapalom. Istodobno s padom tlaka pare nad otopinom uočava se promjena njezina vrelišta i ledišta; vrelišta otopina se povećavaju, a ledišta snižavaju u usporedbi s temperaturama koje karakteriziraju čista otapala.

Relativno smanjenje ledišta ili relativno povećanje vrelišta otopine proporcionalno je njezinoj koncentraciji.

Topljivost tvari ovisi o prirodi otapala i tvari koja se otapa, kao i o uvjetima otapanja: temperaturi, tlaku (za plinove), koncentraciji i prisutnosti drugih otopljenih tvari.

Neke se tvari dobro otapaju u određenom otapalu, druge slabo. Ali također je moguće kvantificirati sposobnost tvari da se otopi ili, drugim riječima, topljivost tvari.

Topljivost zove se sposobnost tvari da se otopi u određenom otapalu. Mjera topljivosti tvari u danim uvjetima je njezin sadržaj u zasićenoj otopini.

Prema topivosti u vodi sve se tvari dijele u tri skupine:

- dobro topljiv (r),

- slabo topljiv (m),

- praktički netopljiv (n).

Međutim, treba napomenuti da nema apsolutno netopljivih tvari. Spustite li stakleni štapić ili komad zlata ili srebra u vodu, oni će se i dalje otopiti u vodi u zanemarivim količinama.

Gips, olovo sulfat (krute tvari), dietileter, benzen (tekuće tvari), metan, dušik, kisik (plinovite tvari) mogu poslužiti kao primjer tvari koje su slabo topljive u vodi.

Mnoge tvari se vrlo dobro otapaju u vodi. Primjeri takvih tvari su šećer, bakrov sulfat, natrijev hidroksid (krute tvari), alkohol, aceton (tekuće tvari), klorovodik, amonijak (plinovite tvari). Treba napomenuti da topljivost krutih tvari ovisi o stupnju njihovog mljevenja. Mali kristali, koji su manji od oko 0,1 mm, bolje su topljivi od velikih.

Topivost, izražena kao masa tvari koja se može otopiti u 100 g vode pri određenoj temperaturi, također se naziva faktor topljivosti.

Granična topljivost mnogih tvari u vodi (ili drugim otapalima) konstantna je vrijednost koja odgovara koncentraciji zasićene otopine pri određenoj temperaturi. Ona je kvalitativna karakteristika topljivost i daje se u gramima na 100 g otapala pod određenim uvjetima. Topljivost nekih tvari u vodi na sobnoj temperaturi data je u tablici 1.

Topljivost tekućina u tekućinama može biti potpuna ili ograničena. Češća je ograničena topljivost. Uz potpunu međusobnu topljivost, tekućine se miješaju u bilo kojem omjeru. Na primjer (alkohol-voda). Tekućine s ograničenom međusobnom topljivošću uvijek tvore dva sloja. Primjer sustava ograničene topljivosti je sustav benzen-voda. Kod miješanja ovih tekućina uvijek postoje dva sloja: gornji se sastoji uglavnom od vode i sadrži male količine benzena (otprilike 11%), donji sloj, naprotiv, sastoji se uglavnom od benzena i sadrži oko 5% vode. S porastom temperature međusobna topljivost teško topljivih tekućina u većini slučajeva raste i često kada se postigne određena temperatura za svaki par tekućina tzv. kritično tekućine se potpuno međusobno miješaju. Na primjer, fenol i voda na t° 68,8° ( kritična temperatura) i gore otopljeni jedan u drugom u bilo kojem omjeru; ispod kritične temperature, samo su slabo topljivi jedan u drugom.

Tvari koje karakteriziraju ionske i polarne vrste veza bolje su topljive u polarnim otapalima (voda, alkoholi, tekući amonijak, octena kiselina i tako dalje.). Naprotiv, tvari s nepolarnim ili niskopolarnim tipom veze dobro se otapaju u nepolarnim otapalima (aceton, ugljikov disulfid, benzen itd.). Može se formulirati opće pravilo međusobna topljivost tvari: "Slično se rastapa u slično."

Ovisnost topljivosti čvrstih i plinovite tvari na temperaturi pokazuju krivulje topljivosti (slika 1).

Riža. 1. Krivulje topljivosti krutih i plinovitih tvari.

Tijek krivulja topljivosti nitrata srebra, kalija i olova pokazuje da se s porastom temperature topljivost ovih tvari značajno povećava. Gotovo horizontalni tijek krivulje topljivosti natrijeva klorida ukazuje na blagu promjenu njegove topljivosti s porastom temperature.

Većinu soli karakterizira povećanje topljivosti pri zagrijavanju.

Krivulje topljivosti mogu se koristiti za određivanje:

je koeficijent topljivosti tvari pri različitim temperaturama;

je masa topljive tvari koja se istaloži kada se otopina ohladi od t 1 o C na t 2 o C.

Ako je otapanje tvari egzoterman proces, tada njezina topljivost opada s porastom temperature. Gotovo svi plinovi se otapaju uz oslobađanje topline, stoga se s porastom temperature smanjuje topljivost plinova (slika 3). Dakle, kuhanjem vode iz nje se mogu ukloniti otopljeni plinovi.

U tablici. Slika 2 prikazuje topljivost u vodi nekih plinova pri različitim temperaturama.

Topljivost plina ovisi o prirodi tekućine i plina. Na primjer, kisik se otapa u vodi u otprilike dvostruko većoj količini od dušika. Ova okolnost ima veliki značaj za život živih organizama u vodi.

Topljivost plinova u tekućinama pada s porastom temperature, a raste snižavanjem temperature.

Topivost plinova u vodi također se smanjuje kada se otopini dodaju soli čiji se ioni jače vežu za molekule vode nego molekule plina, čime se smanjuje njezina topljivost.

Danas ćemo govoriti o tvari – vodi!

Je li netko od vas vidio vodu?

Je li vam se pitanje činilo smiješnim? Ali to se odnosi na potpuno čistu vodu, u kojoj nema nečistoća. Da budem iskren i točan u odgovoru, morat ćete priznati da takvu vodu ni ja ni vi još nismo vidjeli. Zato na čaši vode iza natpisa "H 2 O" stoji upitnik. Dakle, u čaši nema čiste vode, ali što onda?

Plinovi otopljeni u ovoj vodi: N 2, O 2, CO 2, Ar, soli iz tla, kationi željeza iz vodovodnih cijevi. Osim toga, u njemu su suspendirane najmanje čestice prašine. To je ono što mi zovemo h i s t o y vodu! Mnogi znanstvenici rade na rješavanju teškog problema - dobiti apsolutno čista voda. Ali do sada nije bilo moguće dobiti tako ultračistu vodu. Međutim, možete prigovoriti da postoji destilirana voda. Usput, što je ona?

Zapravo, takvu vodu dobijemo kada steriliziramo staklenke prije konzerviranja. Okrenite staklenku naopako i stavite je iznad kipuće vode. Na dnu staklenke pojavljuju se kapljice, to je destilirana voda. Ali čim teglu okrenemo, u nju ulaze plinovi iz zraka i opet je u tegli otopina. Stoga se kompetentne domaćice trude napuniti staklenke potrebnim sadržajem odmah nakon sterilizacije. Kažu da će se proizvodi u ovom slučaju duže čuvati. Možda su u pravu. Slobodno eksperimentirajte! Upravo zato što je voda sposobna u sebi otopiti različite tvari, znanstvenici još uvijek ne mogu dobiti idealno čistu vodu u velikim količinama. A bio bi tako koristan, na primjer, u medicini za pripremu lijekova.

Usput, dok je u čaši, voda "otapa" staklo. Stoga, što je staklo deblje, naočale će duže trajati. Što je morska voda?

Ovo je otopina koja sadrži mnoge tvari. Na primjer, kuhinjska sol. Kako možete izdvojiti stolna sol iz morska voda?

Isparavanje.Usput, to je upravo ono što su naši preci radili. U Onjegi su postojale solane, gdje se sol isparavala iz morske vode. Sol se prodavala novgorodskim trgovcima, kupovali su skupi nakit i šik tkanine za svoje nevjeste i žene. Čak ni moskovske fashionistice nisu imale takvu odjeću kao Pomoroks. I sve to samo zahvaljujući poznavanju svojstava otopina! Dakle, danas govorimo o rješenjima i topljivosti. Zapiši definiciju rješenja u svoju bilježnicu.

Riješenje - homogeni sustav, koji se sastoji od molekula otapala i otopljene tvari, između kojih dolazi do fizikalnih i kemijskih interakcija.

Razmotrite sheme 1–2 i analizirajte što su rješenja.

Koje rješenje biste preferirali kada pripremate juhu? Zašto?

Odredite gdje je razrijeđena, a gdje koncentrirana otopina bakrenog sulfata?

Ako određeni volumen otopine sadrži malo otopljene tvari, tada se takva otopina naziva razrijeđena, ako puno - koncentrirana .

Odredite gdje je koje rješenje?

Ne brkajte pojmove "zasićene" i "koncentrirane" otopine, "nezasićene" i "razrijeđene" otopine.

Neke se tvari dobro otapaju u vodi, druge slabo, a treće se uopće ne otapaju. Pogledajte video "OTOPLJIVOST KRUTE TVARI U VODI"

Izvršite zadatak u bilježnici: Podijelite predložene tvari -CO2, H2, O2 , H 2 SO 4 , Ocat, NaCl, Kreda, Hrđa, Biljno ulje, Alkoholu prazne stupce tablice 1, koristeći svoje životno iskustvo.

stol 1

Otopljeno tvar	Primjeri tvari
	Topljiv	Slabo topljiv
Plin
Tekućina
Čvrsto

Možete li mi reći nešto o topljivosti FeSO4?

Kako biti?

Za određivanje topljivosti tvari u vodi poslužit ćemo se tablicom topljivosti soli, kiselina i baza u vodi. Nalazi se u prilozima lekcije.

U gornjem redu tablice su kationi, u lijevom stupcu anioni; tražimo točku sjecišta, gledamo slovo - ovo je topljivost.

Odredimo topljivost soli: AgNO3, AgCl, CaSO4.

Topljivost raste s porastom temperature (postoje iznimke). Savršeno dobro znate da je praktičnije i brže otopiti šećer u vrućem, a ne u hladna voda. Vidi "Termički fenomeni pri otapanju"

Pokušajte sami pomoću tablice odrediti topljivost tvari.

Vježbajte. Odredite topljivost sljedećih tvari: AgNO 3 , Fe (OH) 2 , Ag 2 SO 3 , Ca (OH) 2 , CaCO 3 , MgCO 3 , KOH.

DEFINICIJE na temu "Rješenja"

Riješenje- homogeni sustav koji se sastoji od molekula otapala i otopljene tvari, između kojih dolazi do fizikalnih i kemijskih interakcija.

zasićena otopina je rješenje u kojem dana tvar ne otapa se na ovoj temperaturi.

nezasićena otopina Otopina u kojoj se tvar još uvijek može otopiti na određenoj temperaturi.

suspenzijanaziva suspenzija u kojoj male čestice krutine su ravnomjerno raspoređene među molekulama vode.

emulzijazove se suspenzija u kojoj su male kapljice tekućine raspoređene među molekulama druge tekućine.

razrijeđene otopine - otopine s malim sadržajem otopljene tvari.

koncentrirane otopine - otopine s visokim sadržajem otopljene tvari.

DODATNO:

Prema omjeru prevladavanja broja čestica koje prelaze u otopinu ili se uklanjaju iz otopine, razlikuju se otopine zasićeni, nezasićeni i prezasićeni. Prema relativnim količinama otopljene tvari i otapala otopine se dijele na razrijeđen i koncentriran.

Otopina u kojoj se određena tvar pri određenoj temperaturi više ne otapa, tj. otopina u ravnoteži s otopljenom tvari naziva se bogati i otopina u kojoj se još može otopiti dodatna količina određene tvari, - nezasićen.

Zasićena otopina sadrži najveću moguću (za dane uvjete) količinu otopljene tvari. Stoga je zasićena otopina ona koja je u ravnoteži s viškom otopljene tvari. Koncentracija zasićene otopine (topljivost) za određenu tvar pod strogo određenim uvjetima (temperatura, otapalo) je stalna vrijednost.

Otopina koja sadrži više otopljene tvari nego što bi trebalo biti u danim uvjetima u zasićenoj otopini naziva se prezasićen. Prezasićene otopine su nestabilni, neravnotežni sustavi u kojima se opaža spontani prijelaz u ravnotežno stanje. U tom slučaju oslobađa se višak otopljene tvari i otopina postaje zasićena.

Zasićene i nezasićene otopine ne treba brkati s razrijeđenim i koncentriranim otopinama. razrijeđene otopine- otopine s malim sadržajem otopljene tvari; koncentrirane otopine- otopine s visokim sadržajem otopljene tvari. Mora se naglasiti da su pojmovi razrijeđene i koncentrirane otopine relativni, izražavajući samo omjer količina otopljene tvari i otapala u otopini.

Topljivost je svojstvo tvari da s različitim otapalima stvara homogene smjese. Kao što smo već spomenuli, količina otopljene tvari potrebna za dobivanje zasićene otopine određuje ovu tvar. U tom smislu, topljivost ima istu mjeru kao i sastav, npr. maseni udio otopljene tvari u njezinoj zasićenoj otopini ili količina otopljene tvari u njezinoj zasićenoj otopini.

Sve tvari s obzirom na njihovu topljivost mogu se svrstati u:

• Visoko topljiv - više od 10 g tvari može se otopiti u 100 g vode.
• Slabo topljiv - manje od 1 g tvari može se otopiti u 100 g vode.
• Netopljivo - manje od 0,01 g tvari može se otopiti u 100 g vode.

Poznato je da ako polaritet otopljena tvar je slična polaritetu otapala, vjerojatnije je da će se otopiti. Ako su polariteti različiti, tada s visokim stupnjem vjerojatnosti rješenje neće raditi. Zašto se ovo događa?

polarno otapalo je polarna otopljena tvar.

Uzmimo kao primjer otopinu kuhinjske soli u vodi. Kao što već znamo, molekule vode su polarne prirode s djelomičnim pozitivnim nabojem na svakom atomu vodika i djelomičnim negativnim nabojem na atomu kisika. A ionske čvrste tvari, poput natrijevog klorida, sadrže katione i anione. Stoga, kada se kuhinjska sol stavi u vodu, djelomično pozitivan naboj na atome vodika, molekule vode privlače negativno nabijeni kloridni ion u NaCl. Isto tako, djelomično negativni naboj na atome kisika molekule vode privlači pozitivno nabijeni natrijev ion u NaCl. A budući da je privlačnost molekula vode za ione natrija i klora jača od interakcije koja ih drži zajedno, sol se otapa.

Nepolarno otapalo je nepolarna otopljena tvar.

Pokušajmo otopiti komad ugljikovog tetrabromida u ugljikovom tetrakloridu. U čvrstom stanju, molekule ugljikovog tetrabromida drže se zajedno vrlo slabom disperzijom međudjelovanja. Kada se stave u ugljikov tetraklorid, njegove će molekule biti raspoređene nasumičnije, tj. entropija sustava raste i spoj se otapa.

Ravnoteže u rastvaranju

Razmotrimo otopinu slabo topljivog spoja. Da bi se uspostavila ravnoteža između krutine i njezine otopine, otopina mora biti zasićena i u kontaktu s neotopljenim dijelom krutine.

Na primjer, neka se ravnoteža uspostavi u zasićenoj otopini srebrovog klorida:

AgCl (tv) \u003d Ag + (vod.) + Cl - (vod.)

Dotični spoj je ionski i prisutan je u otopljenom obliku kao ioni. To već znamo u heterogene reakcije koncentracija krutine ostaje konstantna, što joj omogućuje da se uključi u konstantu ravnoteže. Dakle, izraz za će izgledati ovako:

K = [ Cl - ]

Takva se konstanta naziva produkt topljivosti PR, pod uvjetom da su koncentracije izražene u mol/L.

PR \u003d [ Cl - ]

Proizvod topljivosti jednak je proizvodu molarne koncentracije iona koji sudjeluju u ravnoteži, u snagama jednakim odgovarajućim stehiometrijskim koeficijentima u jednadžbi ravnoteže.
Potrebno je razlikovati pojam topljivosti i produkta topljivosti. Topljivost tvari može se promijeniti kada se otopini doda druga tvar, a umnožak topljivosti ne ovisi o prisutnosti dodatnih tvari u otopini. Iako su ove dvije vrijednosti međusobno povezane, što omogućuje poznavanje jedne vrijednosti za izračun druge.

Topljivost kao funkcija temperature i tlaka

Voda se igra važna uloga u našem životu, može se otopiti veliki broj tvari, što je za nas od velike važnosti. Stoga ćemo se usredotočiti na vodene otopine.

Topljivost plinovi povećava sa rastući pritisak plin iznad otapala, a topljivost krutih i tekućih tvari neznatno ovisi o tlaku.

William Henry prvi došao do zaključka da količina plina koja se otapa pri konstantnoj temperaturi u određenom volumenu tekućine izravno je proporcionalna njezinu tlaku. Ova izjava je poznata kao Henryjev zakon i izražava se kako slijedi:

C \u003d k P,

gdje je C topljivost plina u tekućoj fazi

P - tlak plina nad otopinom

k je Henryjeva konstanta

Sljedeća slika prikazuje krivulje topljivosti nekih plinova u vodi temperatura pri konstantnom tlaku plina iznad otopine (1 atm)

Kao što se može vidjeti, topljivost plinova opada s porastom temperature, za razliku od većine ionski spojevi, čija topljivost raste s porastom temperature.

Utjecaj temperature na topljivost ovisi o promjeni entalpije koja se događa tijekom procesa otapanja. Kada se dogodi endotermni proces, topljivost se povećava s porastom temperature. Ovo slijedi iz onoga što već znamo : ako promijenite jedan od uvjeta pod kojima je sustav u ravnoteži - koncentraciju, tlak ili temperaturu - tada će se ravnoteža pomaknuti u smjeru reakcije koja se suprotstavlja toj promjeni.

Zamislimo da imamo posla s otopinom u ravnoteži s djelomično otopljenom tvari. I ovaj proces je endoterman, tj. ide uz apsorpciju topline izvana, tada:

Tvar + otapalo + toplina = otopina

Prema princip Le Chatelier-a, na endotermički procesa, ravnoteža se pomiče u smjeru koji smanjuje unos topline, tj. nadesno. Stoga se povećava topljivost. Ako proces egzotermna, tada povećanje temperature dovodi do smanjenja topljivosti.

ovisnost topljivosti ionskih spojeva o temperaturi

Poznato je da postoje otopine tekućina u tekućinama. Neki od njih mogu se međusobno otapati u neograničenim količinama, poput vode i etilnog alkohola, dok se drugi samo djelomično otapaju. Dakle, ako pokušate otopiti ugljikov tetraklorid u vodi, formiraju se dva sloja: gornji je zasićena otopina vode u ugljikovom tetrakloridu, a donji je zasićena otopina ugljikovog tetraklorida u vodi. S porastom temperature, općenito, raste međusobna topljivost takvih tekućina. To se događa dok se ne postigne kritična temperatura, na kojoj se obje tekućine miješaju u bilo kojem omjeru. Topljivost tekućina je praktički neovisna o tlaku.

Kada se tvar koja se može otopiti u bilo kojoj od ove dvije tekućine uvede u smjesu koja se sastoji od dvije tekućine koje se ne miješaju, njezina raspodjela između ovih tekućina bit će proporcionalna topljivosti u svakoj od njih. Oni. prema zakon distribucije tvar koja se može otopiti u dva otapala koja se ne miješaju raspoređuje se između njih tako da omjer njezinih koncentracija u tim otapalima pri konstantnoj temperaturi ostaje konstantan, bez obzira na ukupno otopljena tvar:

C 1 / C 2 \u003d K,

gdje su C 1 i C 2 koncentracije tvari u dvije tekućine

K je koeficijent distribucije.

Kategorije ,