Skip to main content
LibreTexts - Ukrayinska

5.2: Розчинність

  • Page ID
    25617
  • \( \newcommand{\vecs}[1]{\overset { \scriptstyle \rightharpoonup} {\mathbf{#1}} } \) \( \newcommand{\vecd}[1]{\overset{-\!-\!\rightharpoonup}{\vphantom{a}\smash {#1}}} \)\(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\)

    Розчинність та пов'язані з нею термінології

    Більшість розчинених речовин не розчиняються у воді або інших розчинниках у всіх пропорціях.

    Що таке розчинність

    Максимальна частка розчиненої речовини, яка може розчинятися в заданій кількості розчинника, зазвичай виражається в грамах розчиненої речовини в 100 грамах розчинника, називається розчинністю розчиненої речовини в розчиннику.

    1. Речовини, які роблять розчин при змішуванні в будь-якій пропорції, називаються змішуваними. Наприклад, етанол і вода змішуються.
    2. Деякі речовини роблять розчин при змішуванні в певній пропорції, але не у всіх пропорціях; вони називаються частково змішаними. Наприклад, н-бутанол може змішувати у воді до 7,3 г н-бутанолу/100 мл води.
    3. Речовини, які майже не розчиняються один в одному, називаються незмішуваними. Наприклад, N-гексан не змішується у воді.
    4. Розчин, який ще не досяг своїх меж розчинності і може розчиняти більше доданого розчиненого речовини, називається ненасиченим розчином.
    5. Розчин, який досяг своїх меж розчинності і не може розчинитися, якщо в нього додати більше розчиненої речовини, називається насиченим розчином.

    При додаванні розчиненої речовини в насичений розчин він дійсно розчиняється, але, в той же час, дисоційовані компоненти рекомбінуються з утворенням кристалів розчиненої речовини, тобто перекристалізуються, з тією ж швидкістю, щоб не було чистого розчинення, як показано на рис. 5.2.1.

    Ілюстрація ненасиченого і насиченого розчину та динамічної рівноваги між розчиненням і рекристалізацією в насиченому розчині
    Рисунок\(\PageIndex{1}\): Ілюстрація ненасиченого і насиченого розчину та динамічної рівноваги між розчиненням і рекристалізацією в насиченому розчині. Джерело: Машиночитабельний автор не надано. Ромарі припускається (на підставі претензій про авторські права). /CC BY-SA (http://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0/)

    Вплив температури на розчинність

    Розчинність більшості твердих речовин і рідин збільшується з підвищенням температури.

    Наприклад, при нагріванні насиченого розчину цукру у воді він може розчинити більше цукру. На рис. 5.2.2 показані криві розчинності проти температури для деяких сполук.

    Розчинність деяких іонних і полярних молекулярних сполук у воді в залежності від температури.
    Рисунок\(\PageIndex{2}\): Розчинність деяких іонних і полярних молекулярних сполук у воді в залежності від температури. Завантажити безкоштовно можна за адресою https://openstax.org/details/books/chemistry.

    При охолодженні гарячого насиченого розчину концентрація розчиненої речовини в розчині стає вище меж розчинності, роблячи перенасичений розчин.

    Пересичений розчин нестійкий і в кінцевому підсумку кристалізується надлишок розчиненої речовини, залишаючи будь-які домішки в розчині, як показано на рис. 5.2.3. Цей процес називається рекристалізацією, яка використовується для очищення розчинених речовин.

    Саліцилова кислота, перекристалізована у воді
    Малюнок\(\PageIndex{3}\): Саліцилова кислота перекристалізована у воді. Джерело: https://www.youtube.com/watch?v=QwqvzfPneUo

    Медичні питання, пов'язані з розчинністю

    Кристалізація надлишку розчиненої речовини з перенасиченого розчину відповідає за деякі медичні проблеми, такі як подагра та камінь у нирках. Подагра - це кристалізація сечової кислоти в хрящах, сухожиллям і м'яких тканині, коли концентрація сечової кислоти в плазмі крові перевищує її межу розчинності ~ 7 мг/100 мл при 37 о С. Це викликає почервоніння, набряк і біль в ураженій області, як показано на рис. 5.2.4. Камені в нирках - тверді матеріали, що утворюються в сечових трубах, як показано на рис. 5.2.5. Камені в нирках є результатом кристалізації надлишку фосфату кальцію, оксалату кальцію або сечової кислоти в сечі.

    Подагра в результаті - кристалізація сечової кислоти в хрящах, сухожиллям, м'яких тканині.
    Малюнок\(\PageIndex{4}\): Ілюстрація подагри в результаті перекристалізації сечової кислоти в хрящах, сухожиллям і м'яких, викликає набряк, скутість суглоба і біль навколо суглоба в стопі. Джерело: www.scientificanimations.com//CC BY-SA (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0)
    Камені в нирках ілюстровані
    Малюнок\(\PageIndex{5}\): Камені в нирках ілюстровані Джерело: Співробітники Blausen.com (2014). «Медична галерея Блаузена Медікал 2014». Вікіжурнал медицини 1 (2). Ім'я користувача: 10.15347/кДжм/2014.010. ISSN 2002-4436/CC BY (https://creativecommons.org/licenses/by/3.0)

    На відміну від твердих речовин і рідин розчинність газів, як правило, зменшується з підвищенням температури.

    Саме тому газована вода виділяє розчинений газ при нагріванні, викликаючи підвищення тиску, що, в свою чергу, викликає розрив соди

    Вплив тиску на розчинність

    Тиск майже не впливає на розчинність твердих речовин і рідин, але сильно впливає на розчинність газів.

    Закон Генрі

    Розчинність газів в рідинях прямо пропорційна тиску газу над рідиною.

    Підвищення тиску викликає зменшення обсягу газу, що збільшує концентрацію газу. Більш часте зіткнення молекул газу з границею газ-рідина в концентрованому розчині викликає збільшення швидкості розчинення газу в рідині, як показано на рис. 5.2.6. Протилежне відбувається при зниженні тиску газу. Наприклад, вуглекислий газ починає випаровуватися, коли содова банка відкрита, оскільки газ виходить, що призводить до зниження тиску газу над рідиною та зменшення розчинності газу у воді.

    Ілюстрація розчинності газу збільшується у міру збільшення парціального тиску при постійній температурі.
    Малюнок\(\PageIndex{6}\): Розчинність газу збільшується у міру збільшення парціального тиску при постійній температурі. Джерело: Абозенада, Х., Єпископ, А., Біттнер, С. і Флетт, П.М. (2017) Підготовча хімія. КУБ.СМ ЗА NC-SA. Доступно за адресою: https://wou.edu/chemistry/courses/on...ory-chemistry/

    Рекомендації щодо розчинення іонних сполук у воді

    Якщо розчинність з'єднання менше 0,01 моль/л, воно вважається нерозчинним.

    Розчинність іонних сполук у воді залежить від природи з'єднання. Наприклад, йодид свинцю (II) (PBi 2) і хлорид срібла (AgCl) нерозчинні у воді, оскільки розчинність PBi 2 становить 0,0016 моль/л розчину, а розчинність AgCl становить близько 1,3 х 10 -5 моль/л розчину. Йодид калію (КІ) і Pb (NO 3) 2 розчинні у воді. При змішуванні водних розчинів КІ і Pb (NO 3) 2 концентрація PbI 2 в суміші виходить вище її меж розчинності, і вона випадає в осад, як показано на рис.5.2.7.

    Малюнок\(\PageIndex{7}\): Реакція опадів:\(\ce{Pb(NO3)2(aq) + 2KI(aq) -> PbI2(s)(v) + 2KNO3(aq)}\). джерело: PrHaney [CC BY-SA (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0)]

    Не існує відмовостійких вказівок щодо прогнозування розчинності іонних сполук у воді. Однак наступне керівництво може передбачити розчинність більшості іонних сполук.

    Розчинні іони

    1. Розчинні солі лужних металів (Li 1 +, Na 1 +, K 1+, Rb 1 +, Cs 1 +) і аміаку (NH 4 1 +). Ніяких винятків.
    2. Розчинні солі нітрату (NO 3 1 -), ацетату (СН 3 СОО 1 -) і перхлорату (ClO 4 1 -). Ніяких винятків.
    3. Солі хлориду (Cl 1 -), броміду (Br 1 -) і йодиду (l 1-) розчинні, за винятком випадків, коли катіон Pb 2 +, Hg 2 2 -, або Ag 1 +. (Запам'ятайте акронім «LMS» на основі першої літери назви елемента, або фрази «Дай мені побачити», щоб згадати свинець, Меркурій та срібло.)
    4. Сульфати (SO 4 2 -) розчинні за винятком випадків, коли катіон Pb 2 +, Hg 2 2 -, Ag 1 + або іони важких лужноземельних металів: кальцію (Са 2 +), барій (Ba 2 +), або стронцій (Sr 2 +). ((нагадаємо «Дай мені побачити» для свинцю, Меркурія та срібла. Запам'ятайте акронім «CBS» на основі першої літери назви елемента, або фразу «Come By Soon», щоб згадати кальцій, барій та стронцій.)

    нерозчинні іони

    1. Гідроксид (ОН 1 -) та сульфіди (S 2-) нерозчинні, за винятком випадків, коли катіон є лужним металом, аміаком або іонами важких лужноземельних металів: Ca 2 +, Ba 2 + та Sr 2 +. (Згадайте фразу «Come By Soon», щоб згадати кальцій, барій і стронцій.)
    2. Карбонати (CO 3 2 -), фосфати (PO 4 3 -) та оксид (O 2-) нерозчинні, за винятком випадків, коли катіон є лужним металом, аміаком
    3. Якщо існує конфлікт між двома керівними принципами, то першочергове значення має вказівку. Наприклад, солі нерозчинних іонів стають розчинними, коли катіон є лужним металом, аміаком (правило #1).
    Малюнок\(\PageIndex{8}\): Осади деяких нерозчинних іонних сполук, утворених змішуванням водного розчину відповідних розчинних іонних сполук. Осади зліва: білий сульфат кальцію (CaSO 4), чорний гідроксид заліза (II) (Fe (OH) 2, коричневий гідроксид заліза (III) (Fe (OH) 3) та синій гідроксид міді (II) (Cu (OH) 2). Джерело: https://youtu.be/jltLlzZ6FqU

    На рис. 5.2.8 показані осади деяких нерозчинних іонних сполук, утворених змішуванням водних розчинів відповідних розчинних іонних сполук. Опади можна передбачити, як показано на рис. 5.2.9. Перерахуйте іони розчинних іонних сполук, а потім перехресно об'єднайте катіони одного з аніоном іншого, щоб отримати потенційні продукти. Якщо будь-який з потенційних продуктів є нерозчинною іонною сполукою, вона випадає в осад.

    Перехресні комбінують катіони і аніони сполук в розчині змішані. Якщо будь-яка з перехресних комбінацій є нерозчинною сіллю, вона випаде в осад
    Малюнок\(\PageIndex{9}\): Крос-комбінуйте катіон-аніон в реагентах. Якщо будь-яка з перехресних комбінацій є нерозчинною сіллю, вона випаде в осад, наприклад:\(\mathrm{NaOH}(\mathrm{aq})+\mathrm{MgCl}_{2}(\mathrm{aq}) \rightarrow \mathrm{Mg}(\mathrm{OH})_{2}(\mathrm{~s}) \downarrow+\mathrm{NaCl}(\mathrm{aq})\).
    • Was this article helpful?