9.4: Вплив температури на розчинність

Last updated
Save as PDF

Page ID: 21898

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

Цілі навчання

Опишіть, як температура впливає на розчинність різних типів розчинених речовин.

Розчинність більшості твердих речовин збільшується з підвищенням температури. Однак ефект важко передбачити і варіюється в широких межах від одного розчиненого речовини до іншого. Температурну залежність розчинності можна візуалізувати за допомогою кривої розчинності, графіка розчинності проти температури (рисунок\(\PageIndex{1}\) нижче).

Зверніть увагу, як температурна залежність\(\ce{NaCl}\) досить плоска, а це означає, що підвищення температури має відносно невеликий вплив на розчинність\(\ce{NaCl}\). Крива для\(\ce{KNO_3}\), з іншого боку, дуже крута, і тому підвищення температури різко збільшує розчинність\(\ce{KNO_3}\).

Кілька речовин—\(\ce{HCl}\)\(\ce{NH_3}\), і\(\ce{SO_2}\) - мають розчинність, яка зменшується з підвищенням температури. Всі вони є газами при стандартному тиску. При нагріванні розчинника з розчиненим в ньому газом кінетична енергія як розчинника, так і розчиненої речовини збільшується. Зі збільшенням кінетичної енергії газоподібного розчиненого речовини його молекули мають більшу тенденцію до виходу з тяжіння молекул розчинника і повернення в газову фазу. Тому розчинність газу зменшується з підвищенням температури.

Криві розчинності можуть бути використані для визначення того, чи є даний розчин насиченим або ненасиченим. Припустимо, що\(80 \: \text{g}\)\(100 \: \text{g}\) з\(\ce{KNO_3}\) додається до води при\(30° \text{C}\). Відповідно до кривої розчинності на малюнку\(\PageIndex{1}\), приблизно\(48 \: \text{g}\) з\(\ce{KNO_3}\) буде розчинятися при\(30° \text{C}\). Це означає, що розчин буде насиченим\(48 \: \text{g}\), так як менше\(80 \: \text{g}\). Ми також можемо визначити, що на дні ємності залишиться нерозчинений\(\ce{KNO_3}\) залишився.\(80 - 48 = 32 \: \text{g}\) При другому розкладі припустимо, що цей насичений розчин нагрітий до\(60° \text{C}\). Відповідно до кривої розчинність\(\ce{KNO_3}\) ат\(60° \text{C}\) становить близько\(107 \: \text{g}\). Розчин, в даному випадку, ненасичений, оскільки містить лише оригінал\(80 \: \text{g}\) розчиненого розчиненого речовини. Припустимо, в третьому випадку, що розчин охолоджується аж до\(0° \text{C}\). Розчинність в\(0° \text{C}\) приблизно\(14 \: \text{g}\), це означає, що\(80 - 14 = 66 \: \text{g}\) з\(\ce{KNO_3}\) буде перекристалізуватися.

перенасичені рішення

Деякі розчинні речовини, такі як ацетат натрію, не перекристалізуються легко. Припустимо, точно насичений розчин ацетату натрію готують при\(50° \text{C}\). Оскільки він охолоджується до кімнатної температури, в розчині не з'являються кристали, навіть якщо розчинність ацетату натрію нижча при кімнатній температурі. Пересичений розчин - це розчин, який містить більше максимальної кількості розчиненого речовини, здатного розчинятися при заданій температурі. Рекристалізація надлишку розчиненої речовини в перенасиченому розчині може бути ініційована додаванням крихітного кристала розчиненої речовини, званого кристалом насіння. Насіннєвий кристал забезпечує місце зародження, на якому можуть почати рости надлишки розчинених кристалів. Перекристалізація з перенасиченого розчину, як правило, дуже швидка.

Опади від перенасичених розчинів

Перекристалізація надлишку розчиненої речовини з перенасиченого розчину зазвичай виділяє енергію у вигляді тепла. Комерційні теплові пакети, що містять перенасичений ацетат натрію (NaC ₂ _{H ₃ O 2}), користуються цим явищем. Ви, ймовірно, можете знайти їх у вашій місцевій аптеці.

Відео\(\PageIndex{1}\): политий тригідрат ацетату натрію. Голчастий кристал - воістину чудові структури