Основы химии
Методическое пособие - Химия
Другие методички по предмету Химия
дкие KCl KBr).
Мерой растворимости является концентрация вещества (его содержание) в насыщенном растворе.
Растворы бывают: насыщенные, пересыщенные и ненасыщенные. Насыщенным считается раствор, который находится в равновесии с растворяемым веществом. В насыщенном растворе содержится предельное при данных условиях количество растворенного вещества. Раствор является пересыщенным, если в нем содержится растворенного вещества больше, чем расчитано по растворимости. Раствор, содержащий вещества меньше, чем определено по растворимости, называется ненасыщеным.
На практике растворимость вещества выражается величиной, называемой коэффициентом растворимости. Коэффициент растворимости показывает массу вещества, насыщаемую при данной температуре 100 граммов растворителя.
Растворимость некоторых веществ в воде представлена в таблице 12.2.
Таблица 12.2.
ВеществоРастворимость: масса вещества (г) в 100 г воды при температурах00C100C200C400C600C800C1000CSO222,8316,2111,295,413,22,1NH389,768,352,931,616,86,50CuSO414,317,420,728,540,055,075,4K2SO47,359,2211,1114,7618,1721,424,1Al2(SO4)331,233,536,445,759,273,189,0NaCl35,735,836,036,637,338,439,8NH4Cl29,433,337,245,255,265,677,3KNO313,320,931,663,9110,0169243KNO2278,8298,4334,9350376412,9Процесс растворения протекает в две стадии. На первой стадии происходит разрушение агрегатного состояния растворяемого вещества. На этой стадии происходит затрата энергии. Энтальпия первой стадии процесса растворения имеет знак плюс.
?HI>0
На второй стадии процесса растворения происходит образование сольватов (в частном случае гидратов), т.е. группировок, состоящих из молекул (ионов) растворяемого вещества, окруженных молекулами растворителя. Процесс сольватации сопровождается выделением теплоты. Энтальпия второй стадии процесса растворения идет со знаком минус.
?HII<0
В целом, процесс растворения будет эндотермическим (раствор будет охлаждатся), если на разрушение агрегатного состояния растворяемого вещества тратится больше энергии, чем ее выделяется в процессе сольватации. Такой эндоэффект (?Hраств>0) наблюдается при растворении твердых веществ. Например, растворение в воде Na2S2O3*7H2O приводит к сильному охлаждению раствора. И, наоборот, если растворяются газы или жидкости в жидких растворителях, то процесс сольватации выделяет значительно больше энергии, чем ее затрачено на первой стадии процесса (?HII>?HI) раствор сильно нагревается. Этот тепловой эффект процесса растворения называется экзоэффектом. (?Hраств<0).
На процесс растворения влияют следующие основные факторы (природа растворяемого вещества и растворителя, их агрегатное состояние, температура, давление, наличие в растворе посторонних веществ).
- Природа растворяемого вещества и растворителя.
Существует классическое правило “подобное растворяется в подобном”. Полярные вещества (ионные соединения и соединения с полярной ковалентной связью) лучше растворяются в полярнрм растворителе. Для растворения неполярных веществ необходимо применять неполярные соединения.
- Температура. Давление.
О влиянии температуры на растворимость можно говорить только в общих чертах, т.к. этот процесс не однозначный. Как правило, повышение температуры увеличивает растворимость тех веществ, процесс растворимости которых эндотермичный, т.е. идет с поглощением теплоты (?Hраств>0).
Рассмотрим несколько частных случаев.
а). Растворимость твердых веществ в жидкостях.
С повышением температуры растворимость твердых веществ увеличивается, так на разрушение кристаллической решетки твердого тела расходуется энергии больше, чем ее выделяется при сольватации (гидротации). ?HI>?HII. Однако степент увеличения растворимости от температуры различна (табл.12.2.). В некоторых случаях кривая растворимости может проходить через своеобразный максимум. Примером может служить растворимость сульфата натрия в воде.
б). Растворимость газов.
При повышение температуры растворимость газа в жидком растворителе уменьшается, т.к. в данном случае процесс растворения экзотермический, он сопровождается выделением теплоты (?Hраств<0). По принципу Ле Шателье равновесие в данном случае смещается влево, и концентрация газа в растворе уменьшается. Поэтому, например, на стенках стакана воды, принесенного с улицы в теплое помещение, появляются пузырьки воздуха, из-за уменьшения растворимости газа (воздуха) при повышении температуры.
Если говорить о растворимости газов в жидкостях, то необходимо отметить, что она различна. Некоторые газы очень мало растворимы в воде (азот, водород), расворимость других газов очень велика. Значительную растворимость аммиака в воде можно объяснить его химическим взаимодействием с водой.
На растворимость газов сильно влияет давление. Зависимость растворимости газов от давления выражается законами Дж. Генри и Дж. Дальтона.
- Масса газа, растворяющегося в данном объеме жидкости, пропорциональна давлению, которое газ производит на жидкость.
По другому, закон Генри можно сформулировать и так:
- Растворимость газа при постоянной температуре прямопропорциональна его порциальному давлению над раствором.
Х=КР
Здесь Х молярная доля растворенного вещества в насыщенном растворе. К коэффициент пропорциональности (константа Генри), Р парциальное давление.