Растворимость веществ - Растворы
Растворение - самопроизвольный (так как идет с увеличением энтропии в системе) обратимый процесс. Однако растворение возможно только до определенного предела, затем устанавливается состояние динамического равновесия, когда скорость растворения вещества равна скорости его кристаллизации.
Рассмотрим, как растворяется добавленный в чай сахар. Попадая в воду, молекулы сахара, находящиеся на поверхности кристаллов сахарного песка, образуют с молекулами воды донорно-акцепторные связи. При этом с одной молекулой сахара связывается несколько молекул воды. Тепловое движение молекул воды заставляет связанные с ними молекулы сахара отрываться от кристалла и переходить в толщу молекул растворителя (рис. 1).
Рис. 1. Растворение сахара в воде
Молекулы сахара (белые кружочки), находящиеся на поверхности кристалла сахара, окружены молекулами воды (темные кружочки). Между молекулами сахара и воды возникают межмолекулярные связи, благодаря которым молекулы сахара отрываются от поверхности кристалла. Молекулы воды, не связанные с молекулами сахара, на рисунке не показаны.
Молекулы сахара, перешедшие из кристалла в раствор, могут передвигаться по всему объему раствора вместе с молекулами воды благодаря тепловому движению. Это явление называется Диффузией. Диффузия происходит медленно, поэтому около поверхности кристаллов находится избыток уже оторванных от кристалла, но еще не диффундировавших в раствор молекул сахара. Они мешают новым молекулам воды подойти к поверхности кристалла, чтобы связаться с его молекулами водородными связями. Если раствор перемешивать, то диффузия происходит более интенсивно и растворение сахара идет быстрее. Молекулы сахара распределяются равномерно и раствор становится одинаково сладким по всему объему.
Количество молекул, способных перейти в раствор, зачастую ограничено. Молекулы вещества не только покидают кристалл, но и вновь присоединяются к кристаллу из раствора. Пока кристаллов относительно немного, в раствор молекул переходит больше, чем возвращается из него - идет процесс растворения. Но если растворитель находится в контакте с большим количеством кристаллов, то число уходящих и возвращающихся молекул становится одинаковым и для внешнего наблюдателя растворение прекращается - наступает состояние равновесия.
Растворы бывают Насыщенными, ненасыщенными и пересыщенными.
Насыщенным называется раствор, содержащий максимальное количество растворенного вещества при данной температуре. Иными словами, насыщенный раствор характеризуется строго определенным содержанием растворенного вещества в фиксированном количестве растворителя при данной температуре.
Например, если в 100 г H2O поместить 50 г NaCl, то при 20єC в этом количестве воды может раствориться только 36 г соли, оставшиеся 14 г хлорида натрия будут в виде кристаллов находиться на дне стакана.
Ненасыщенным называется раствор, содержащий растворенного вещества меньше, чем в насыщенном растворе. В ненасыщенном растворе при данной температуре можно дополнительно растворить еще некоторое количество вещества.
Добавив к 100 г воды при 20єC хлорида натрия меньше 36 г, например, 6 г или 30 г, мы получим ненасыщенный раствор.
Пересыщенным называется раствор, содержащий больше растворенного вещества, чем насыщенный. Такой раствор находится в состоянии метастабильного (неустойчивого) равновесия. О его неустойчивости говорит тот факт, что при любом физическом воздействии на него, например, встряхивании или образовании центра кристаллизации при внесения кристалла, избыток растворенного вещества мгновенно выпадает в осадок: то есть происходит кристаллизация вещества из пересыщенного раствора.
Например, при нагревании до 100ОC произойдет растворение уже 39,8 г NaCl в 100 г воды. Если теперь раствор осторожно охладить до 20єC, избыточное количество соли не всегда выпадает в осадок. В этом случае мы имеем дело с пересыщенным раствором. Помешивание, встряхивание, добавление крупинок соли может вызвать кристаллизацию избытка соли и, соответственно, переход в насыщенное устойчивое состояние.
В зависимости от количественного содержания растворенного вещества растворы также можно разделить на Концентрированные и Разбавленные. Эти понятия нельзя путать с понятиями насыщенных и ненасыщенных растворов. Раствор может быть насыщенным и, одновременно, быть разбавленным. Примером этого могут служить растворы всех труднорастворимых солей. И наоборот, концентрированный раствор необязательно будет являться насыщенным. Примером такого раствора является 70%-ный раствор серной кислоты.
Растворимостью называется способность вещества растворяться в том или ином растворителе.
Мерой растворимости вещества при данных условиях является его содержание в насыщенном при данной температуре растворе.
Растворимость численно выражается Коэффициентом растворимости, который равен отношению массы вещества в насыщенном растворе к количеству растворителя.
Коэффициент растворимости измеряется в г/л воды или в г/100 г воды, иногда - в г/100 г раствора.
В качестве примера приведем растворимость (в граммах вещества на 100 г воды при комнатной температуре) некоторых веществ: твердых, жидких и газообразных (табл. 1).
Таблица 1.
Растворимость некоторых веществ в воде при комнатной температуре.
Название вещества |
Формула |
Агрегатное состояние |
Растворимость (г/100 г воды) |
Серная кислота |
H2SO4 |
Жидкость |
Любое количество |
Хлористый водород |
HCl |
Газ |
71,9 |
Хлорид натрия |
NaCl |
Крист. |
35,9 |
Сульфат меди |
CuSO4? 5H2O |
Крист. |
20,7 |
Сульфат кальция |
CaSO4 |
Крист. |
0,2 |
Тетрахлорид углерода |
CCl4 |
Жидкость |
0,08 |
Сульфат бария |
BaSO4 |
Крист. |
0,00023 |
Хлорид серебра |
AgCl |
Крист. |
0,00015 |
По растворимости в воде вещества делятся на три группы:
- - Хорошо растворимые, когда в 100 г воды растворяется более 10 г вещества; - Плохо растворимые или малорастворимые, когда в 100 г воды растворяется менее 1 г вещества; - Практически нерастворимые, если в раствор переходит менее 0,01 г вещества. Абсолютно нерастворимых веществ в природе не бывает, просто скорость процесса растворения в этом случае очень близка к нулю.
Похожие статьи
-
ВИДЫ РАСТВОРОВ. РАСТВОРИМОСТЬ. ПРОЦЕСС РАСТВОРЕНИЯ - Характеристика основных видов растворов
Растворы - гомогенные системы, состоящие из двух или более компонентов (растворителя, растворенного вещества и продуктов их взаимодействия), состав...
-
РАСТВОРЫ. РАСТВОРИМОСТЬ, Общая характеристика и классификация растворов - Растворы
Общая характеристика и классификация растворов Растворы имеют большое значение для живых организмов (питательные вещества усваиваются в виде растворов;...
-
ПРОИЗВЕДЕНИЕ РАСТВОРИМОСТИ - Характеристика основных видов растворов
В насыщенном растворе малорастворимого сильного электролита устанав-ливается равновесие между твердой фазой (осадком) и ионами электролита: ВaSO4 (в...
-
Растворы - термодинамические устойчивые системы переменного состава, состоят не менее чем из двух компонентов и продуктов их взаимодействия. Это...
-
Разбавленные Растворы неэлектролитов (веществ, растворы или расплавы которых не проводят электрический ток) обладают рядом свойств, количественное...
-
Основные опасности при перегонке связаны с использованием электрических нагревательных приборов (электроплитки, колбонагреватели). 1. Шнур (нельзя...
-
Важнейшей характеристикой раствора является его состав. Содержание растворенного вещества в растворе может быть выражено безразмерными единицами (долями...
-
Понятие кристаллизации Кристаллизамция -- процесс фазового перехода вещества из жидкого состояния в твердое кристаллическое с образованием кристаллов....
-
Природа растворов полимеров - Физико-химические свойства растворов полимеров
Размеры макромолекул соизмеримы с размерами коллоидных частиц. Поэтому растворы полимеров обнаруживают ряд свойств, характерных для коллоидных золей...
-
Свойства растворов неэлектролитов. Замерзание и кипение растворов. Законы Рауля - Основы химии
По наличию или отсутствию электрической проводимости растворы веществ делят на электролиты - проводящие электрический ток, и неэлектролиты - не...
-
В основе метода лежит закон адитивности оптической плотности при соблюдении основного закона светопоглощения. Ход работы 1. Выбор оптимальных...
-
Кинетическая теория вещества - Строение и превращение веществ
Движением атомов и молекул с давних пор уже пытались объяснить тепловые явления. Параллельно с развитием этого, несомненно, существовавшего общего...
-
Фенолфталеин - один из наиболее широко используемых в химии кислотно-основных индикаторов. Он относится к триарилметановым красителям, называемых...
-
Способы получения насыщенных растворов - Синтез ацетата натрия ("Горячий лед")
Простейший способ приготовления насыщенных растворов - длительное настаивание растворителя с избытком растворяемого вещества, лучше всего при...
-
Осмотическое давление раствора - Характеристика основных видов растворов
В 1748 году было обнаружено явление перехода растворителя через мембрану из менее концентрированного раствора в более концентрированный, которое назвали...
-
1) рассеяние света 2) флотация-всплывание каллоидных частиц на поверхность 3) сидиментация - выпадение в осадок коллоидных частиц 4)коагуляция-уменьшение...
-
Молекулярно-массовые характеристики полимеров - Физико-химические свойства растворов полимеров
Полимолекулярность, средние молекулярные массы и молекулярно-массовое распределение. В силу особенностей процесса синтеза макромолекул и возможности их...
-
Процессы окисления. - Методы очистки и получения коллоидных растворов
Наряду с серой в реакциях окисления обычно образуются политио-новые кислоты, главным образом пентатионовая кислота H2S5O6 Реакции двойного обмена....
-
В технике в большинстве случаев инженер имеет дело с дисперсными системами, которые состоят из дисперсной фазы и дисперсионной среды. Дисперсная фаза -...
-
КРИСТАЛЛИЗАЦИЯ ВОДЫ И ВОДНЫХ РАСТВОРОВ В РАЛИЧНЫХ УСЛОВИЯХ - Химические свойства и строение воды
Для осуществления процесса кристаллизации в растворе необходимо создать пересыщение. По способам его создания различают два основных метода...
-
Введение - Выпаривание раствора хлорида калия
Выпаривание - это процесс концентрирования растворов твердых нелетучих веществ путем частичного испарения растворителя при кипении жидкости. Выпаривание...
-
Свойства веществ при низких температурах - Свойства веществ при низких температурах
Работы в области жидкого гелия представляют интерес в основном потому, что проводятся вблизи абсолютного нуля, т. е. при очень низких температурах. В то...
-
Таблица 1 Физические свойства веществ используемых при синтезе [20] Название Формула Внешний вид ТПл, 0С ТКип, 0С Ратсворимость В воде В другом...
-
Рассмотрим реакцию между веществами А и В, протекающую по схеме: А А + в В = с С + d D Количественно зависимость между скоростью реакции и концентрациями...
-
Методика эксперимента. Простейшая электролитическая ячейка, которая может быть использована для снятия поляризационных кривых, представлена на рис. 2.5...
-
По мере расширения базы данных для любого свойства появляется возможность углубления степени детализации разработанных методов. Этот процесс, в принципе,...
-
В термодинамике понятие "энтропия" было введено Р. Клаузиусом (1865), который показал, что процесс превращения теплоты в работу следует общей физической...
-
Расчет производительности вакуум-насоса - Выпаривание раствора хлорида калия
Производительность вакуум-насоса GВозд, кг/с определяется количеством газа (воздуха), который необходимо удалять из барометрического конденсатора: GВозд...
-
Алюминаты. Алюминатные растворы - Алюминий и его свойства
Оксид алюминия - соединение амфотерное, т. е. обладающее одновременно основными и кислотными свойствами. Поэтому оксид, а также его гидроксиды...
-
Заключение - Свойства веществ при низких температурах
Таким образом, мы имели интересное явление: струя вырывается, но количество гелия не изменяется. Объяснение этому явлению я дам несколько позже, а прежде...
-
Различают первичные (экзогенные) и вторичные (эндогенные) гиповитаминозы. Первичные гиповитаминозы обусловлены низким содержанием витаминов в пищевых...
-
Воздушная известь - одно из древнейших вяжущих, широко применяемых в строительстве и промышленности. Известь - продукт умеренного обжига кальциевых и...
-
Минеральные кислоты, используемые для переведения анализируемой пробы в раствор, разделяют на две основные группы. 1) Кислоты, не оказывающие...
-
Электролиз - физико-химический процесс, состоящий в выделении на Электродах составных частей растворенных веществ или других веществ, который возникает...
-
Деструкция - разложение органических веществ и превращение их в неорганические с высвобождением энергии. лат. Destructio - разрушение При горении веществ...
-
Дисперсной называется система, состоящая из двух или более веществ, причем одно из них в виде очень маленьких частиц равномерно распределено в объеме...
-
ПРЕВРАЩЕНИЯ ВЕЩЕСТВ. - Строение и превращение веществ
Для получения разнообразных веществ применяются как физические, так и химические методы. К первым относятся, например, растворение в воде, фильтрование и...
-
Горючие и окисляющие вещества - Принципы горения и взрыва
Горючими Называются вещества, способные самостоятельно гореть после изъятия источника загорания. По степени горючести вещества делятся на: горючие...
-
Физика низких температур - Свойства веществ при низких температурах
Применение Низкие температуры сыграло решающую роль в изучении конденсированного состояния. Особенно много новых и принципиальных фактов и...
-
ЭЛЕКТРОЛИТИЧЕСКАЯ ДИССОЦИАЦИЯ - Характеристика основных видов растворов
Все вещества по способности в растворе или в расплавленном состоянии проводить электрический ток можно подразделить на две группы: электролиты и...
Растворимость веществ - Растворы